Электроэрозионная обработка с применением СВЧ-разрядов
Экспериментально исследована возможность упрочнения поверхности металлических образцов путем модифицирования поверхностного слоя, а также возможность получения ультрадисперсных порошков методом диспергирования исходного микрометрического порошка воздействием электродных СВЧ-разрядов в воздухе при атмосферном давлении. Получены ультрадисперсные порошки округлой формы на основе титана с размерами… Читать ещё >
Содержание
- I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Общая характеристика обработки СВЧ-разрядами
- 1. 2. Систематизация методов обработки СВЧ-разрядами по характеру процессов воздействия на материалы
- 1. 2. 1. Методы обработки, связанные со съемом материала
- 1. 2. 2. Методы обработки, связанные с нанесением или синтезом материала
- 1. 2. 3. Методы диспергирования металлов и сплавов СВЧ-разрядами
- 1. 2. 4. Методы модифицирования поверхностей с применением СВЧ-разрядов
- 1. 3. Виды технологических схем формирования СВЧ-разрядов
- 1. 3. 1. Электродная схема формирования СВЧ-разряда
- 1. 3. 2. Безэлектродная схема формирования СВЧ-разряда
- 1. 4. Способы инициирования СВЧ-разрядов в технологической ячейке
- 1. 5. Анализ применения различных сред при СВЧ обработке
- 1. 6. Теоретическое моделирование СВЧ-разрядов, используемых для обработки материалов
- 1. 7. Оборудование для формирования СВЧ-разрядов
Выводы по главе. Цели и задачи исследования 27 II. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ СВЧ-РАЗРЯДА ДЛЯ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ 30 2.1. Определение минимальных межэлектродных зазоров при размерной обработке и модифицировании поверхностей СВЧ-разрядами в воздухе при атмосферном давлении
2.2. Расчет напряженности электрического поля в камере для обоснования расположения технологической ячейки при обработке материалов СВЧ-разрядами
2.3. Расчет напряженности электрического поля в камере при различной величине и размещении согласующей водяной нагрузки 54
Выводы по главе
III. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Общая характеристика методики проведения экспериментальных исследований
3.2. Методика изучения формообразования с применением электродных СВЧ-разрядов
3.3. Методика исследования модифицирования поверхностей электродными СВЧ-разрядами
3.4. Методика исследования диспергирования металлов под воздействием СВЧ-разрядов 68
Выводы по главе
IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВЧ-РАЗРЯДОВ
4.1. Разработка экспериментальной установки для проведения исследований
4.2. Исследование изменения параметров электродных СВЧ-разрядов в воздухе при атмосферном давлении
4.3. Исследование процессов формирования фасонных элементов в объемных телах с применением СВЧ-разрядов при атмосферном давлении
4.4. Исследование процессов модифицирования металлических поверхностей
4.5. Исследование процессов диспергирования порошков тугоплавких металлов под воздействием СВЧ-разрядов в воздухе при атмосферном давлении 105
Выводы по главе 108 Общие
выводы 111 Библиографический
список
Список литературы
- Абдуллин, И.Ш. Изменение структуры и состава поверхности сталей и титановых сплавов под действием высокочастотного разряда низкого давления / И. Ш. Абдуллин, Н. Ф. Кашапов, В. В. Кудинов // Перспективные материалы. 2000. — № 1. — С. 56.
- Александров, К.В. Импульсный СВЧ разряд в атмосферном воздухе в фокусе двухзеркального резонатора / К. В. Александров, Л. П. Грачев, И. И. Есаков, С. М. Покрас, К. В. Ходатаев // Журнал технической физики. 2003. — Т. 73. — Вып. 1. — С. 46−50.
- Александров, А.Ф. Основы электродинамики плазмы / А. Ф. Александров, Л. С. Богданкевич, A.A. Рухадзе. М.: Высшая школа, 1978.-410 с.
- Александров, К.В. Поверхностный стримерный СВЧ разряд / К. В. Александров, Л. П. Грачев, И. И. Есаков, К. В. Ходатаев // Журнал технической физики. 2002. — Т. 72. — Вып. 7. — С. 58−62.
- Александров, К.В. СВЧ-пробой воздуха, инициированный электромагнитным вибратором малой длины / К. В. Александров, Л. П. Грачев, И. И. Есаков // Журнал технической физики. 2007. — Т. 77. -Вып. 12. — С. 26−30.
- Альтман, Дж. Л. Устройства сверхвысоких частот (перевод с англ.) / Дж. Л. Альтман / Под ред. И. В. Лебедева. М.: Мир, 1968. — 488 с.
- Артамонов, A.A. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки: Модели процессов электроэрозионнойобработки. Проволочная вырезка / A.A. Артамонов, Ю. С. Волков. М.: ВНИИПИ, 1991.-Ч. II.-144 с.
- Банков, С.Е. Анализ и оптимизация СВЧ структур с помощью HFSS / С. Е. Банков, A.A. Курушин, В. Д. Разевиг / Под ред. д.т.н., проф. Банкова С. Е. М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 216 с.
- Батанов, Г. М. Микроволновый пробой ионных кристаллов, инициированный вторично-эмиссионным разрядом / Г. М. Батанов, В. А. Иванов, М. Е. Коныжев // Письма в ЖЭТФ. 1994. — Т. 59. — Вып. 10. — С. 655−658.
- Батенин, В.М. СВЧ генераторы плазмы: Физика, техника, применение / В. М. Батенин, И. И. Климовский, Г. В. Лысов, В. Н. Троицкий. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 224 с.
- Билько, М.И. Измерение мощности на СВЧ / М. И. Билько, А. К. Томашевский, П. П. Шаров, Е. А. Баймуратор. М.: Сов. радио, 1976. -168 с.
- Браун, У. Метод передачи энергии в свободном пространстве СВЧ пучком и его применения / У. Браун // ТИИЭР. 1974. — Т. 62. — № 1. — С. 13−27.
- Браун, С. Элементарные процессы в плазме газового разряда: Пер. с англ. / С. Браун / Под ред. Д. А. Франк-Каменецкого. — М. -Госатомиздат, 1961. 324 с.
- Васин, В.А. Контролируемое разрушение керамики локальным СВЧ-разрядом / В. А. Васин // Прикладная физика. 2002. — № 2. — С. 56−61.
- Васин, В.А. Размерная механическая обработка непроводящих материалов лазерным и СВЧ-излучением / В. А. Васин // Перспективные материалы. 2000. — № 5. — С. 78.
- Веденин, П.В. СВЧ разряд высокого давления в надпробойном поле. Ветвление стримера / П. В. Веденин, Н. Е. Розанов // Письма в ЖЭТФ. -Т. 69.-Вып. 1, — С 15−19.
- Волков, В.А. Исследование вторично-эмиссионного размножения электронов в высокочастотном электрическом поле: Дис.. канд. физико-математических наук / В. А. Волков. Ленинград: ЛПИ, 1985. -198 с.
- Волков, A.B. Расчет скорости плазмохимического травления кварца /, A.B. Волков, Н. Л. Казанский, В. А. Колпаков // Компьютерная оптика. -2001.-№ 21.-С. 121−125.
- Винтизенко, И.И. Релятивистский магнетрон с распределенным выводом СВЧ-излучения / И. И. Винтизенко, А. И. Заревич, С. С. Новиков // Письма в ЖТФ. 2005. — Т. 31. — Вып. 9. — С. 63−69.
- Вихарев, А.Л. Исследование импульсного и непрерывного СВЧ-разрядов, применяемых в технологии получения алмазных пленок / А.Л.
- Вихарев, A.M. Горбачев, В.А. Колданов, Д. Б. Радищев // Физика плазмы. -2007.-Т. 31.-№ 4.-С. 376−384.
- Геккер, И.Р. Взаимодействие сильных электромагнитных полей с плазмой / И. Р. Геккер. М.: Атомиздат, 1978. — 312 с.
- Генерация нелинейных волн и квазистационарных токов в плазме // Труды ИОФАН. М.: Наука, 1988. — Т. 16.
- Гинзбург, B.JI. Распространение электромагнитных волн в плазме / B.JI. Гинзбург. М.: ФИЗМАТГИЗ. — 1967. — 684 с.
- Григорьев, А.Д. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ / А. Д. Григовьев, В. Б. Янкевич. М.: Радио и связь, 1984. — 248 с.
- Григорьев, А.Д. Активные полупроводниковые приборы СВЧ: Учеб. пособие для вузов / А. Д. Григорьев, Иванов В. А., Янкевич В. Б. Д.: ЛЭТИ, 1984.-48 с.
- Григорьев, А.Д. Электродинамика и техника СВЧ: Уч. пособие для вузов / А. Д. Григорьев. М.: Высш. шк., 1990. — 335 с.
- Гришин, Л.В. Исследование вторично-эмиссионного СВЧ разряда при больших углах пролета электронов / Л. В. Гришин, A.A. Дорофеюк, И.А.
- Коссый, Г. С. Луьянчиков, М.М. Савченко // Труды ФИАН, 1977. Т. 92. -С. 82−131.
- Дворкин, В. В., Использование оптической эмиссионной спектроскопии для контроля состава плазмы в процессах осаждения углеродных пленок в СВЧ разряде / В. В. Дворкий, H.H. Дзбановский, П. В. Минаков // Физика плазмы. 2003. — Т. 29. — № 9. — С. 851−857.
- Диденко, А.Н. СВЧ энергетика. Теория и практика / А. Н. Диденко. -М.: «Наука», 2003. — 446 с.
- Дресвин, C.B. ВЧ- и СВЧ-плазмотроны / C.B. Дресвин, A.A. Бобров, В. М. Лелевкин, Г. В. Лысов, Г. З. Паскалов, Л. М. Сорокин. Наука, Сиб. отд-е, 1992. -319 с.
- Дымшиц, Б.М. Моделирование и методы расчёта физико-химических процессов в низкотемпературной плазме / Б. М. Дымшиц, Я. П. Корецкий / Под ред. Л. С. Полака. М.: Наука, 1974. — С. 230−247.
- Зарин, A.C., Кузовников A.A., Шибков В. М. Свободно локализованный СВЧ-разряд в воздухе: Монография / A.C. Зарин, A.A. Кузовников, В. М. Шибков. М.: Нефть и газ, 1996. — 204 с.
- Зарин, A.C. Параметры плазмы несамостоятельного СВЧ разряда, создаваемого в режиме программированного импульса / A.C. Зарин,
- A.Ф. Александров, A.A. Кузовников, В. М. Шибков, Л. В. Шибкова // Журнал технической физики. 1997. — Т. 67. — Вып. 7. — С. 19−23.
- Иванов, В.А. Инициирование микроплазменных разрядов на краю диэлектрической пленки, нанесенной на поверхность металла / Иванов
- B. А., Сахаров А. С., Коныжев M. Е. // Физика плазмы. 2008. — Т. 34. -№ 2.-С. 171−184.
- Иванов, В.А. Возбуждение и воздействие микроплазменных разрядов на металлы и сплавы в плазме сверхвысокочастотного факела / В. А. Иванов // Прикладная физика. 2001. — № 2. — С. 5−40.
- Иванов, В.А. Образование локальных разрушений в диэлектриках, взаимодействующих с безэлектродными микроволновыми разрядами / В. А Иванов, М. Е. Коныжев // Прикладная физика. 2004. — № 6. — С. 4252.
- Иванов, В.А. Образование сверхплотной плазмы при СВЧ-пробое диэлектриков / В. А. Иванов, М. Е. Коныжев, В. П. Гавриленко, A.A. Летунов // Прикладная физика. 2005. — № 6. — С.40−51.
- Иванов, В.А. Упрочнение приповерхностного слоя образцов из конструкционной стали микроплазменными разрядами / В. А. Иванов, М. Е. Коныжев, С. Н. Сатунин, A.A. Дорофеюк, Т. И. Камолова // Прикладная физика. 2008. — № 6. — С. 62−69.
- Капустин, В.И. Высокочистые ультрадисперсные порошки оксидов: оборудование, технология, применение / В. И. Капустин // Перспективные материалы. 1998. — № 5. — С. 54.
- Колданов В.А., Исследование источников неравновесной плазмы на основе СВЧ разрядов, предназначенных для осаждения алмазных пленок, Автореф.. дис. канд. физико-математических наук. Нижний Новгород, 2006. — 15 с.
- Королев, Ю.Д. Физика импульсного пробоя газов / Ю. Д. Королев, Г. А. Месяц. М.: Наука, 1991.-224 с.
- Кузелев, М.В. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника / М. В. Кузелев, A.A. Рухадзе, П. С. Стрелков. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — 544 с.
- Лебедев, И.В. Техника и приборы сверхвысоких частот / И. В. Лебедев. -Ленинград: Госэнергоиздат, 1961. Т.1. — 442 с.
- Лебедев, И.В. Техника и приборы сверхвысоких частот / И. В. Лебедев. -Ленинград: Госэнергоиздат, 1961. Т.2. — 376 с.
- Лебедев, Ю.А. Квазистатическое моделирование микроволнового разряда в азоте в системе электродов со сферической симметрией / Ю. А. Лебедев, A.B. Татаринов // Теплофизика высоких температур. 2006. -Т.44. — С. 325−324.
- Лебедев, Ю.А. Квазистатическое моделирование микроволнового разряда в азоте в системе электродов со сферической симметрией / Ю. А. Лебедев, И. Л. Эпштейн // Физика плазмы. 2007. — Т.ЗЗ. — № 1. — С. 68−76.
- Лебедев, Ю.А. Моделирование электродного СВЧ разряда. Учет двойного слоя / Ю. А. Лебедев, A.B. Татаринов, И. Л. Эпштейн // XXXI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 16−20 февраля2004 г., Звенигород. 2004.
- Лебедев, Ю.А. СВЧ плазма и ее применение / Ю. А. Лебедев // Физика конденсированного состояния: тезисы докладов IV международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии, 13−18 мая2005 г., Россия, Иваново. Иваново, 2005.
- Лебедев, Ю.А. Электродный микроволновый разряд в азоте: структура и газовая температура / Ю. А. Лебедев, П. В. Соломахин, В. А. Шахатов // Физика плазмы. 2007. — Т.ЗЗ. — № 2. — С. 180−190.
- Лившиц, А.Л. Электроимпульсная обработка металлов / А. Л. Лившиц, А. Т. Кравец, И. С. Рогачев, А. Б. Сосенко. М.: Изд-во «Машиностроение», 1967. — 296 с.
- Лисовский, В.А. Критерий пробоя газа в СВЧ поле / В. А. Лисовский // Журнал технической физики. 1999. — Т. 69. — Вып. 11. — С. 25−29.
- Мак-Дональд, А. Сверхвысокочастотный пробой в газах / А. Мак-Дональд. М.: Изд-во «Мир», 1969. — 212 с.
- Мак-Таггарт, Ф. Плазмохимические реакции в электрических разрядах: Пер. с англ / Ф. Мак-Таггарт. М.: Атомиздат, 1972. — 256 с.
- Моссэ, А.JI. Применение низкотемпературной плазмы в технологии неорганических веществ / А. Л. Моссэ, В. В. Печковский. Минск: Наука и техника, 1973. — 285 с.
- Малорацкий, Л.Г. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях / Л. Г. Малорацкий, Л. Р. Явич. М.: Советское радио, 1972. — 232 с.
- Маненков, A.A. СВЧ пробой в Ge в постоянном магнитном поле / A.A. Маненков, В. А. Миляев, В. А Санина // Письма в ЖЭТФ. Т. 29. — Вып. 8. — С 471−474.
- Матей, Г. Л. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи (перевод с англ.) / Г. Л. Матей, Л. Янг, Е.М. Т. Джонс / Под ред. Л. В. Алексеева и Ф. В. Кушнира. М.: Связь, 1971. — Т. 1.-440 с.
- Матей, Г. Л. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи (перевод с англ.) / Г. Л. Матей, Л. Янг, Е.М. Т. Джонс / Под ред. Л. В. Алексеева и Ф. В. Кушнира. М.: Связь, 1971. — Т. 2. — 440 с.
- Мериин, Б.В. Электрогидравлическая обработка машиностроительных изделий / Б. В. Мериин. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1985. -119 с.
- Месяц, Г. А. Импульсная энергетика и электроника / Г. А. Месяц. М.: «Наука», 2004. — 704 с.
- Миронов, В.М. Исследование фазового состава зоны взаимодействия молибдена с железом и сталями при электроискровой обработке / В. М. Миронов // Перспективные материалы. 2003. — № 5. — С. 84−89.
- Мокров, А.Б. Исследование вторично-эмиссионного разряда и эмиссии горячих электронов в СВЧ электрических полях: Дис.. канд. физико-математических наук / А. Б. Мокров. Ленинград: ЛИИ, 1981. -166 с.
- Морохов, Н.Д. Ультрадисперсные металлические среды / Н. Д. Морохов, Л. И. Трусов, С. П. Чижик. М.: Атомиздат, 1979. — 264 с.
- Нефедов, Д.В. Влияние упругих взаимодействий на формирование кремниевых нанокристаллитов на некристаллических подложках в плазме СВЧ газового разряда низкого давления / Д. В. Нефедов, Р. К. Яфаров // Письма в ЖТФ. 2007. — Т. 33. — Вып. 7. — С. 26−34.
- Нефедов, Д.В. Миграционное заращивание рельефа поверхности при формировании нанокристаллитов с использованием СВЧ газового разряда низкого давления / Д. В. Нефедов, Р. К. Яфаров // Письма в ЖТФ. 2007. — Т. 33. — № 21. — С. 78−85.
- Плазмохимические реакции и процессы / Под ред. JI. С. Полака. М.: Наука, 1977. — 320с.
- Приезжев, Г. М. Исследование вторично-электронного разряда на СВЧ между керамическими поверхностями / Г. М. Приезжев, В. П. Сазонов // Электронная техника: сер. Электроника СВЧ. 1966. — Вып. 11. — С. 119−134.
- Протасевич, Е.Т. О перспективах комбинированного применения лазерного и СВЧ излучений для эффективного воздействия на металлическую мишень / Е. Т. Протасевич // Журнал технической физики. 2004. — Т. 74. — Вып. 8. — С. 124−125.
- Райзер, Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов / Ю. П. Райзер. М.: «Наука», 1980. — 415 с.
- Райзер, Ю.П. Физика газового разряда / Ю. П. Райзер. М.: Наука, 1992. -536 с.
- Райцын, Д.Г. Электрическая прочность СВЧ устройств / Д. Г. Райцын. -М.: «Сов. Радио», 1977. 168 с.
- Редькин, C.B. Устройство для СВЧ-плазменной обработки материалов / C.B. Редькин, В. В. Аристов // Патент РФ № 2 157 061, 27.09.2000.
- Сапунов, Г. С. Анатомия микроволновой печи / Г. С. Сапунов: http://www.elremont.ru/small rbt/bt rem21 .php
- Сазонов, В.П. Выходные устройства мощных СВЧ электровакуумных приборов (обзор) / В. П. Сазонов // Электронная техника: сер. Электроника СВЧ. 1967. — Вып. 11. — С. 47−72.
- Селемир, В.Д. Влияние вакуумных условий на СВЧ-генерацию в виркаторе / В. Д. Селемир, А. Е. Дубинов, Б. Г. Птицын, A.A. Евсеенко, В. А. Летягин, Р. К. Нургалиев, В. Г. Суворов, A.B. Судовцов // Письма в ЖТФ. 2001. — Т. 27. — Вып. 22. — С. 73−80.
- Сергейчев, К.Ф. Осаждение алмазных пленок в плазме СВЧ-факела при атмосферном давлении / К. Ф. Сергейчев, H.A. Лукина, А. П. Большаков, В. Г. Ральченко, Н. Р. Арутюнян, С. Н. Бокова, В. И. Конов // Научно-технический журнал. 2008. — № 6. — С. 39−42.
- Сидоров, A.B. Формирование интенсивного пучка многозарядных ионов из плотной плазмы, создаваемой мощным миллиметровым излучением: Автореф.. канд. физико-математических наук / A.B. Сидоров. -Нижний Новгород, 2008. 18 с.
- Силин, P.A. Замедляющие системы / P.A. Силин, В. П. Сазонов. 1966. -632 с.
- Тимофеев, A.B. Циклотронные колебания плазмы в неоднородном магнитном поле / A.B. Тимофеев // УФН. 1973. — Т. 110. — N3. — С.325−328.
- Ткачев, А.Н. О механизме убегания электронов в газе. Верхняя ветвь кривой зажигания самостоятельного разряда / А. Н. Ткачев, С. И. Яковленко // Письма в ЖЭТФ. Т. 77. — Вып. 5. — С. 264−269.
- Троицкий, В.Н. Явление переноса в низкотемпературной плазме / В. Н. Троицкий, А. И. Смородин, С. Н. Шорин. Минск: Наука и техника, 1969. -С. 149−156.
- Устойчивость горения электрической дуги: Сб. статей. Новосибирск, СО Наука, 1973.-191 с.
- Фелсен, Л. Излучение и рассеяние волн (перевод с англ.) / Л. Фелсен, Н. Маркувиц / Под ред. М. Л. Левина. М.: Мир, 1978. — Т. 1. — 550 с.
- Харвей, А.Ф. Техника сверхвысоких частот (перевод с англ.) / А. Ф. Харвей / Под ред. В. И. Сушкевича. М.: Сов. радио, 1965. — Т 2. — 775 с.
- Химия плазмы / Под ред. Л. С. Полака и Ю. А. Лебедева. Новосибирск: Наука, Сибирское отд-е, 1991. — 328 с.
- Чернушенко, A.M. Конструирование экранов и СВЧ-устройств: Учеб. пособие для вузов / A.M. Чернушенко, Б. В. Петро, Л. Г. Малорацкий, Н. Е. Меланченко, A.C. Бальсевич. М.: Радио и связь, 1990. — 352 с.
- Яфаров Р.К. СВЧ ионно-плазменный источник / Р. К. Яфаров, С. А. Терентьев, А. И. Телицын, А. О. Балакин // ПТЭ. 1989. — N3. — С. 142 145.
- Wirz, Richard Е. Discharge plasma processes of ring-cusp ion thrusters: In partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy / Richard E. Wirz. Pasadena, California: CA Inst, of Technology, 2005.
- Microwave discharges: Fundamentals and Applications: proceedings of V International Workshop, 8 Jul 12 Jul 2003, Greifswald / Ed. Andreas Ohl. -INP, Greifswald, 2003. — P.247−254.
- Strong microwaves in plasmas / Ed. by A.G.Litvak. Nizhny Novgorod: Institute of Applied Physics, 1997. — Vol. I, II.
- Wiley, John. High frequency techniques: An introduction to RF and microwave engineering / John Wiley. -Hoboken, 2004. 527 p.