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 1．離子化學熱處理的機理與組織性能研究 離子化學熱處理是在低溫等離子體中進行的，存在各種高能離子、高能電子以及高能中性原子等粒子，因而決定了離子化學熱處理反應的復雜性。
關于離子化學熱處理的機理，目前公認觀點大致有以下幾種：
(1)濺射與沉積理論這是1965年J.K?lbel在研究和完善B.Berghous的離子轟擊模型的基礎上提出來的，他認為：離子滲氮時，滲氮層是通過陰極濺射反應而形成的。
(2)分子離子理論 1973年，M.Hudis根據(jù)4340鋼在濺射很弱的情況下，仍然可以得到顯著的硬化效果這一事實得出：在離子滲氮時，雖然濺射很明顯，但這不是主要的控制因素，對滲氮起決定作用的是氮氫分子離子化的結果，并認為氮離子也能滲氮。
(3)中性氮原子模型 1974年，G.Tibbetts在N2-H2混合氣離子滲氮時，于試樣外加一網狀柵極，以濾掉轟向試樣的正離子，只讓不帶電荷的中性粒子到達試樣。試驗表明，有、無柵極的狀況下，滲氮效果相同。因此，G.Tibbetts認為，對離子滲氮起作用的實質上是中性氮原子，NH2+離子的作用是次要的。
(4)活性氮原子碰撞離析理論這是我國學者在20世紀80年代提出的，他們認為，活性氮原子在離子滲氮過程中起決定作用。 從上述幾種離子化學熱處理機理不難看出，各種結論都是在相對獨立的條件下得到的，過于強調某一種粒子的作用，弱化了其他粒子的貢獻。離子滲氮顯然不同于氣體滲氮，等離子場組成復雜，各種粒子交互作用，共同完成了離子滲氮過程。在一般狀況下(而不是某種特定的試驗條件)，哪一種粒子的貢獻更大，仍然是值得深入研究的。 對離子化學熱處理后所獲得的各種滲層組織與性能的研究，我國的科技工作者一直沒有停止這方面的工作。由于處理過程在低壓無氧化的氣氛中進行，較之于常規(guī)化學熱處理，其滲層質量更好，綜合力學性能更高，特別是離子滲氮層組織結構可控的特點，在實際生產中得到廣泛應用。如通過調整爐氣成分可獲得耐蝕性較好的單一ε相結構或韌性較高的單一γ′相結構的化合物層；為減小高速鋼滲氮處理后脆性增加的問題，可改變工藝參數(shù)，以獲得無化合物層的滲層結構等。近幾年，許多單位又在復合處理方面下了較大功夫，尤其是對離子滲硫(及其復合處理)層的組織和性能進行了大量研究，使得該項技術得以長期發(fā)展。

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