Исследование плазменно-электролитных процессов формирования микрорельефа поверхности металлов

• Автор: Кашапов, Рамиль Наилевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Современное состояние исследований плазменно-электролитного разряда и его применение в технике

1Л Газовый разряд между металлическим катодом и электролитическим анодом

1.2 Газовый разряд между металлическим анодом и электролитическим катодом

1.3 Особенности плазменно-электролитной обработки поверхности

1.4 Цель и задачи работы

Глава 2 Экспериментальные установки и методики исследований

2.1 Экспериментальные установки исследования плазменно-электролитного разряда

2.2 Измерительная аппаратура, методика проведения экспериментов

2.3 Физико-механические методы исследования характеристик поверхности
Г лава 3 Экспериментальные исследования плазменно-электролитного разряда в процессах формирования микроструктуры поверхности
3.1 Энергетические и электрические характеристики плазменноэлектролитного разряда
3.2 Возникновение анодных микроразрядов при плазменно-электролитной обработке
3.3 Влияние рН-раствора на зажигание газового разряда в электролите
Глава 4. Формирование микроструктуры поверхности плазменноэлектролитным разрядом
4.1 Характеристики микроструктуры поверхности в зависимости от параметров плазменно-электролитной обработки
4.2 Условия формирования структуры поверхности, при которой происходит эффективное отражение ультразвуковых волн

4.3 Устройство плазменно-электролитной обработки медицинских игл
4.4 Испытания на ультразвуковую визуализацию медицинских игл
Выводы
Библиографический список использованной литературы

Принятые обозначения
Бк - площадь катода Бд - площадь анода со - линейная скорость съема металла р - плотность стали Аг - время обработки
Q3 -энергия электрического тока, вкладываемая в газовый разряд {Эв - количество тепла, уходящего на нагрев электролита р -доля энергии разряда, расходуемая на нагрев электролита, % ]а„ — ПЛОТНОСТЬ ЭН ОДНОГО ТОКЭ Рион -ДОЛЯ ионного тока .Ьо„ - плотность ионного тока фат - плотность полного тока на катоде фвых.ан - энергия, равная работе выхода электрона из анода фвых.ион_ работа выхода положительных ионов фисп_ энергия испарения одного атома Еан - напряженность поля у анода Чан - удельный тепловой поток на поверхность рэл - плотность вещества электрода
А.т - коэффициент теплопроводности ст - теплоемкость ТИсп - температура кипения
Чотв - удельный тепловой поток в глубь электрода
ур - скорость разлета частиц расплава
Ьл - глубина лунки
X - длина волны ультразвука
т„ - длительность разряда
уп - скорость паровой струи
- теплота фазового превращения иан - анодное падение потенциала

после нитрозакалки среднеуглеродистых сталей, обладают хорошей устойчивостью против атмосферной коррозии [24].
Взаимодействие насыщающей среды с поверхностью обрабатываемого металла было исследовано в работах [23], и установлено, что оно состоит из нескольких стадий:
1. Образование активных веществ в окружающей среде или реакционном объеме.
2. Подвод насыщающего вещества к поверхности металла.
3. Адсорбция активных атомов или молекул поверхностью металла.
4. Химические реакции на поверхности (рост слоя за счет химической реакции или за счет диффузии), образование продуктов реакции, находящихся в адсорбционном состоянии.
5. Десорбция продуктов реакции.
6. Отвод продуктов реакции из зоны взаимодействия в реакционный объем или окружающую среду.

Установлено, что повышение температуры наиболее эффективно, так как коэффициент диффузии и константы скоростей реакции связаны с ней экспоненциальной зависимостью. Но эффективно процесс происходит лишь при достаточно быстром разогреве. Медленный разогрев приводит к значительному росту зерна и ухудшению механических свойств как на поверхности, так и в сердцевине обрабатываемого металла. Рост диффузионной подвижности и химической активности сопровождается снижением константы скорости адсорбции при одинаковых характеристиках внешней среды. В общем случае зависимость скорости роста диффузионного слоя от температуры имеет максимум [24]. Химико-термическая обработка при электролитном нагреве выполняется на восходящей ветви этой зависимости, поскольку повышение температуры способствует увеличению толщины диффузионных слоев.
Обнаружено, что скорость цианирования при катодном нагреве в 3-4 раза превышает достигаемую традиционными методами печного нагрева