激光與等離子體組合技術(shù)在大氣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)鈦表面氮化的研究.pdf

1、本文利用激光與等離子體組合技術(shù)在大氣環(huán)境中對(duì)工業(yè)純鈦表面作用，得到了氮化鈦。 為了更好地應(yīng)用LPN方法，我們研究了實(shí)驗(yàn)所采用的小功率非平衡態(tài)氮等離子體槍的伏安特性，束流強(qiáng)度，進(jìn)氣方式，火焰形狀，振蕩頻率，離子數(shù)密度等各種物理性能，并進(jìn)一步改進(jìn)等離子體槍，使其放電電極間的距離可以調(diào)節(jié)，這樣就可以更加方便地選擇激發(fā)電場(chǎng)，得到不同強(qiáng)度的等離子體流。 對(duì)實(shí)驗(yàn)采用的小功率非平衡態(tài)氮等離子體槍產(chǎn)生的等離子體的流形，應(yīng)用可壓縮的二維軸

2、對(duì)稱的Naver Stroke方程，通過(guò)有限體積法和出流修正對(duì)等離子體射流的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。得到了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符的結(jié)果，為實(shí)驗(yàn)研究提供了初步的理論依據(jù)。 利用等離子體與激光組合，在大氣環(huán)境中以工業(yè)純鈦為基底進(jìn)行了氮化處理，并利用XRD、SEM、顯微硬度計(jì)等手段對(duì)處理前后的樣品進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果分析表明，在大氣環(huán)境下利用激光和等離子體組合方法制備了氮化鈦，因而經(jīng)過(guò)氮化后樣品的表面硬度等物理性能得到了很

3、大的增強(qiáng)。這種新的制備氮化鈦的方法不僅可以降低單一激光氮化方法所需激光功率密度，而且能夠更加有效的抑制樣品氧化。論文中對(duì)激光功率密度、掃描速度以及氮等離子體流量等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)氮化效果的影響進(jìn)行了分析和討論。 采用了蒙特卡羅方法對(duì)LPN方法制備氮化鈦膜層過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。模擬建立在兩體碰撞模型的基礎(chǔ)上，又根據(jù)激光和等離子體組合方法的特殊性，引入了溫度因子和能量項(xiàng)，對(duì)原程序進(jìn)行改進(jìn)。使用蒙特卡羅方法編寫(xiě)的程序?qū)Φ^(guò)程進(jìn)行了計(jì)