Электронно-лучевая обработка

Cтраница 4

Ниже приводятся основные положения теории эмиссии чистых металлов и реальных катодов, встречающихся на практике при дуговой сварке и электронно-лучевой обработке. [46]

Для решения этой задачи большое значение приобретает разработка оптимальных методов поверхностного легирования, таких, как термодиффузионная обработка, электроискровое легирование, ионная имплантация, электронно-лучевая обработка, которые позволяют обрабатывать поверхности, непосредственно соприкасающиеся с рабочими средами. Перспективным методом поверхностного легирования металлов и сплавов является ионная имплантация. Она позволяет регулировать толщину легированного слоя, концентрацию вводимых компонентов, их распределение по глубине за счет изменения энергии и гозы внедрения. Толщина имплантированного слоя в зависимости от энергии может составлять от 0 1 до 3 мкм. Изменение коррозионной стойкости после ионной имплантации происходит за счет обеспечивания пассивного состояния при имплантации металлами, разупрочнения структуры, приводящего к повышению сродства поверхности к кислороду, изменения дефект-но сти решетки. При этом важно, что для повышения защитных свойств вводимый элемент может образовывать с защищаемым металлом или сплавом метастабильный твердый раствор внедрения или замещения в широком диапазоне концентраций. [47]

Диапазон требований к электронным пушкам, в зависимости от назначения, достаточно широк - от растровых электронных микроскопов [311-313], требующих хорошо сфокусированных пучков, до аппаратуры электронно-лучевой обработки [314, 315], для которых необходимы большие токи. В последнем случае используются автокатоды большой площади ( более 1 см2) из пучков углеродных волокон [314] или высокопрочного графита типа МПГ-6 [315] с расположенной вблизи плоскости катода управляющей сетки с большой прозрачностью. Такая конструкция электронной пушки позволяет получить электронный пучок любой конфигурации, которая определяется формой и размером рабочей поверхности автокатода. Однако для большинства приложений электронных пушек требуется фокусировка электронного пучка. Неплохие результаты дает использование внешних электромагнитных катушек, но из-за большой скорости автоэлектронов они получаются очень громоздкими. Поэтому была предложена внутренняя однополосная система магнитной фокусировки [316], в которой магнитный полюс находится в непосредственной близости от автокатода, что позволяет наиболее эффективно изменять траекторию автокатодов. [48]

Метод наиболее перспективен при обработке малых отверстий ( диаметром 1 мм D 10 мк ], прорезке пазов и разрезке деталей из тантала, вольфрама, молибдена, гафния, циркония, урана. Электронно-лучевая обработка успешно применена для вырезания микродиодов, изготовления тонких пленок и сеток из медной фольги. [49]

Плазменные головки. [50]

Электронно-лучевую обработку целесообразно применять для получения мелких отверстий в твердых труднообрабатываемых материалах и резки твердых заготовок. [51]

Вследствие поглощения энергии электронного нучка температура твердого тела возрастает и возникают благоприятные условия для структурных и фазовых превращений в материалах. Интенсификация режимов электронно-лучевой обработки приводит к повышению температуры материала вплоть до температуры плавления, что может сопровождаться переходом твердой фазы в жидкую. Процесс плавления поверхностных слоев материала с переходом в жидкую фазу зависит от количества поглощенной энергии и времени, в течение которого к твердому телу осуществляется подвод энергии электронным пучком. Теплоперенос в поверхностных слоях материала зависит от времени ввода энергии. Чем быстрее осуществляется ввод энергии, тем меньшую роль играют теплофизические характеристики материала и тем большее значение в формировании температурных полей имеют температурные градиенты. Это способствует формированию сильнонеравновесных условий, при которых механизм теплопроводности не успевает реализоваться. Следовательно, достижение равновесных температурных условий становится невозможным. Скорости нагрева при этом могут достигать значений 10n - 109 К / с, что вполне достаточно для образования в приповерхностных слоях металлов и сплавов метастабильных структурно-фазовых состояний. [52]

Вследствие поглощения энергии электронного пучка температура твердого тела возрастает и возникают благоприятные условия для структурных и фазовых превращений в материалах. Интенсификация режимов электронно-лучевой обработки приводит к повышению температуры материала вплоть до температуры плавления, что может сопровождаться переходом твердой фазы в жидкую. Процесс плавления поверхностных слоев материала с переходом в жидкую фазу зависит от количества поглощенной энергии и времени, в течение которого к твердому телу осуществляется подвод энергии электронным пучком. Теплоперснос в поверхностных слоях материала зависит от времени ввода энергии. Чем быстрее осуществляется ввод энергии, тем меньшую роль играют теплофизические характеристики материала и тем большее значение в формировании температурных полей имеют температурные градиенты. Это способствует формированию сильнонеравновесных условий, при которых механизм теплопроводности не успевает реализоваться. Следовательно, достижение равновесных температурных условий становится невозможным. Скорости нагрева при этом могут достигать значений 10П - 109 К / с, что вполне достаточно для образования в приповерхностных слоях металлов и сплавов метастабильных структурно-фазовых состояний. [53]

Помимо радиационно-химических эффектов, имеющих наибольший интерес в рассматриваемом аспекте, ионизирующие излучения могут вызвать и другие явления. Например, при электронно-лучевой обработке материалов [14] все эффекты классифицируют на термические и нетермические. [54]

Большинство этих методов характеризуется наличием промежуточных превращений электрической энергии в другие виды ( световую, механическую) вне зоны обработки. В их числе: электронно-лучевая обработка материалов; обработка когерентным световым лучом большой мощности ( с помощью квантово-оптических генераторов); магнитное формование - импульсное формоизменение силами магнитного поля; электрофоретические методы; плазменная обработка; электрогидравлические методы и ряд других, широко изучаемых и осваиваемых в настоящее время. [55]

Эффект от применения электронно-лучевой обработки поверхностей инструмента аналогичен тому, который достигается в результате лазерной обработки. В отличие от лазерной, электронно-лучевая обработка осуществляется в среде высокого вакуума, который необходим для защиты эмиттера электронов от окисления и предотвращения их рассеяния. Сущность электронно-лучевой обработки заключается в том, что электронный луч бомбардирует поверхность инструмента с энергией плотностью порядка 8 104 Вт / м2 и перемещается от одного локализованного участка к другому через определенные интервалы времени. Скорость охлаждения после отвода электронного луча очень высока, в результате чего аустенитная структура превращается в мартенсит. [56]

Нагрев обрабатываемого материала электронным лучом осуществляется в результате выделения энергии в поверхностных слоях вещества и дальнейшей теплопередачи ее во внутренние слои. Высокая интенсивность ввода энергии в вещество при электронно-лучевой обработке приводит к развитию значительных поверхностных температур, уровень которых может превышать точку кипения даже самых тугоплавких материалов. [57]

Табл. 6. Список литературы 227 наименований. [58]

Книга рассчитана на широкий круг исследователей, студентов старших курсов вузов, специализирующихся в области экспериментальной физики и физики твердого тела. Она может оказаться полезной инженерам, занимающимся разработкой электронных приборов, исследователям в области электронно-лучевой обработки материалов. [59]

Страницы: 1 2 3 4