Генерация объемной плазмы в разрядах низкого давления с полым катодом для азотирования поверхности металлов

• Автор: Лопатин, Илья Викторович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Оборудование и методы плазменной химико-термической обработки поверхности материалов и изделий

1.1. Химико-термическая обработка поверхности в плазме тлеющего разряда

1.1.1. Метод ионного азотирования поверхности в плазме тлеющего разряда

1.1.2. Метод ионно-плазменного азотирования поверхности в плазме тлеющего разряда с активным экраном
1.1.3. Метод ионно-плазменного азотирования поверхности в плазме тлеющего разряда с двойным активным экраном
1.1.4. Метод ионно-плазменного азотирования поверхности в плазме тлеющего разряда с использованием сеточного противокатода,
1.1.5. Метод генерации плазмы на основе тлеющего разряда с полым катодом большой площади
1.2. Химико-термическая обработка поверхности в плазме разряда с накаленным катодом
1.3. Ионно-плазменное азотирование поверхности с использованием плазмы вакуумно-дугового разряда
1.3.1. Метод ионно-плазменного азотирования поверхности с использованием плазмы дугового источника с интегрально холодным полым катодом
1.3.2. Метод ионно-плазменного азотирования поверхности с использованием плазмы двухступенчатого дугового разряда
1.4. Ионно-плазменное азотирование поверхности с использованием плазмы электронного пучка
1.5. Выводы по главе
Глава 2 Генерация плазмы в дуговом разряде с накаленным катодом при низких давлениях
2.1. Устройство и принцип работы плазмогенератора с накаленным катодом
2.2. Методика исследований характеристик несамостоятельного дугового разряда с накаленным катодом и параметров плазмы этого разряда
2.3. Исследование несамостоятельного дугового разряда в электродной системе плазменного источника с накаленным катодом
2.3.1. Периодический характер работы плазмогенератора с накаленным катодом
2.3.2. Характеристики разряда и параметры плазмы, генерируемой плазмогенератором с накаленным катодом
2.4. Выводы по исследованию режимов горения несамостоятельного разряда с накаленным катодом и измерению параметров его плазмы
Г лава 3 Г енерация плазмы в тлеющем разряде с полым катодом большой площади при низком давлении
3.1. Описание экспериментальной установки по изучению зажигания и режимов горения тлеющего разряда с полым катодом большой площади
3.2. Методика измерения радиальной и азимутальной однородности тока, приходящего на зонд, находящийся под потенциалом катода
3.3. Методика измерения плотности ионного тока на катоде и величины эффективного коэффициента вторичной электронной эмиссии у в электродной системе основного разряда
3.4. Методика измерения параметров плазмы основного разряда
3.5. Основной разряд в самостоятельном режиме горения,
3.5.1. Исследование характеристик основного разряда в самостоятельном режиме горения
3.5.2. Параметры плазмы основного разряда в самостоятельном режиме горения
3.6. Основной разряд в несамостоятельном режиме горения
3.6.1. Исследование характеристик основного разряда в несамостоятельном режиме горения
3.6.2. Параметры плазмы основного разряда в несамостоятельном режиме горения
3.7. Выводы по исследованию режимов горения тлеющего разряда с полым
катодом большой площади и параметров его плазмы
Глава 4 Комплексная вакуумная ионно-плазменная обработка поверхности материалов и изделий в плазме разрядов низкого давления
4.1. Описание установки для комплексной ионно-плазменной обработки поверхностей деталей и изделий «ДУЭТ»
4.1.1 Назначение и основные характеристики установки «ДУЭТ»
4.1.2.Технологические возможности установки «ДУЭТ»
4.2. Описание установки для комплексной ионно-плазменной обработки поверхности деталей и изделий «КВАДРО»
4.2.1 Назначение и основные характеристики установки «КВАДРО»
4.2.2 Технологические возможности установки «КВАДРО»
4.3. Очистка и нагрев образцов и деталей
4.4. Ионно-плазменное азотирование в плазме разряда с накаленным катодом
4.5. Комбинированная ионно-плазменная обработка (азотирование +напыление)
4.6. Исследование однородности нагрева деталей в плазме тлеющего разряда с полым катодом большой площади в несамостоятельном режиме горения
4.7. Азотирование сталей в плазме тлеющего разряда с полым катодом большой площади
4.8. Азотирование титановых сплавов в плазме тлеющего разряда с полым катодом большой площади
4.9. Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

является то, что разряд горит в двух ступенях, вакуумно-дуговой и газовой. Принцип работы данной системы (рис. 1.12) заключается в том, что разряд питается от источника 1 с выходным напряжением до ~ 150 В и током разряда (30 - 100) А и горит между плоским металлическим катодом 2, находящимся в вакуумно-дуговой ступени, на поверхности которого функционирует катодное пятно, и анодом 3 находящимся в газовой ступени. Для разделения металлической и газовой плазмы в пространстве между катодом и анодом установлены жалюзи 4, находящиеся под потенциалом вакуумной камеры 5. Жалюзи разделяют объемы существования металлической и газовой плазмы, препятствуя проникновению металлических ионов и макрочастиц в объем, в который производиться напуск рабочего газа, через газовый ввод 6. При этом электроны из металлической плазмы проникают через жалюзи и, ускоряясь в катодном слое газового разряда, проводят ионизацию газа. Обрабатываемые образцы 7 могут находиться либо под анодным потенциалом (а), либо под плавающим потенциалом (б), либо под потенциалом камеры (в), возможна также подача на них отрицательного потенциала относительно камеры с помощью дополнительного источника электропитания 8 (г). Помещение образцов под анодный потенциал производится в процессе первичного нагрева деталей до требуемой температуры проведения процесса азотирования ~ (400 - 550)°С, далее потенциал образцов устанавливается плавающим, если энергии ионов, приходящих на образцы, оказывается достаточно для поддержания заданной температуры. В случае, когда этой энергии недостаточно, образцы помещаются под потенциал камеры, либо отрицательный относительно нее потенциал [60-65]. При обработке двух деталей одновременно возможно поочередное подключение к ним анодного потенциала и потенциала отрицательного относительно камеры [66]. Рабочее давление в первой (вакуумно-дуговой) ступени в процессе проведения обработки изделий удерживается на уровне ~ (0.01-0.1) Па, а во второй (газовой) ступени давление может устанавливаться до ~ 1 Па. Особенностью работы данной схемы является то, что фактически во второй ступени реализована генерация несамостоятельного газового разряда с полым катодом. Поддержание горения этого разряда осуществляется за счет инжекции электронов из плазмы первой ступени