Изложена феноменологическая модель изменения физических и механических свойств материалов под действием концентрированных потоков энергии. <...> Влияние криогенной обработки и радиационного облучения на прочностные характеристики твердых сплавов . <...> Электроэрозионная размерная обработка и электроимпульсное легирование . <...> Рабочие параметры и управляющие воздействия в процессах электроэрозионной технологии . <...> Концентрированные потоки энергии различной физической природы являются универсальным технологическим инструментом. <...> При этом имеются в виду такие потоки: электронные пучки, ионные пучки, лазерное излучение, плазменные струи и дуги, электродуговые, микродуговые и электроимпульсные воздействия. <...> В результате выполнения технологических операций с помощью воздействия концентрированных потоков энергии представляются принципиально новые возможности: – обработка особо твердых материалов, жаропрочных и труднообрабатываемых металлов и сплавов; – получение локальных отверстий, имеющих миниатюрные размеры; резов малой толщины и различной конфигурации; – выполнение принципиально новых операций, таких как создание трафаретов, напыление и наплавка покрытий, в том числе многослойных, создание пространственных изделий. <...> При облучении электронами твердых тел можно не только изменять свойства обрабатываемых материалов, но и контролировать эти изменения. <...> 1 приведена схема технологической установки для проведения электронно-лучевой обработки материалов. <...> Схема технологической установки для проведения электронно-лучевой обработки материалов: 1 – катод; 2 – система центрирования; 3 – вакуумная камера; 4 – заготовка; 6 – линза для фокусировки; 7 – магнитная линза; 8 – оптическая система для наблюдения; 9 – анод 6 На пути к поверхности объекта электроны из-за рассеяния на частицах окружающей среды могут терять энергию. <...> Поэтому в каждом акте упругого рассеяния первичный электрон теряет энергию <...>
Ресурсоэффективные_технологические_процессы.pdf
УДК 658.8(075.8)
ББК У9(2)30-87я73
М22
Мамонтов А.П.
М22
Ресурсоэффективные технологические процессы: учебное пособие /
А.П. Мамонтов, В.Ф. Рудковская; Томский политехнический университет.
− Томск: Изд-во Томского политехнического университета,
2013. – 152 с.
В пособии рассматриваются основные процессы лазерной, ионной, плазменной,
электроэрозионной, ультразвуковой обработки, происходящие в твердом теле
при электронном воздействии. Приведены технологические процессы улучшения
характеристик изделий при различных технологических обработках. Изложена феноменологическая
модель изменения физических и механических свойств материалов
под действием концентрированных потоков энергии.
Предназначено для аспирантов, магистрантов и студентов соответствующих
специальностей, занимающихся физикой твердого тела, модификацией свойств различных
материалов, применяемых для изготовления изделий. Может быть необходимо
научным и инженерно-техническим работникам.
УДК 658.8(075.8)
ББК У9(2)30-87я73
Рецензенты
Доктор физико-математических наук
ведущий научный сотрудник СФТИ ТГУ
С.С. Хлудков
Кандидат физико-математических наук
старший научный сотрудник
отдела неразрушающих методов контроля и мезомеханики
ИФПМ СО РАН
П.В. Кузнецов
Доктор педагогических наук
профессор кафедры общей физики ФТИ ТПУ
Г.В. Ерофеева
© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2013
© Мамонтов А.П., Рудковская В.Ф., 2013
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2013
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................ 4
ГЛАВА 1. РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ .......................................................................... 6
ГЛАВА 2. РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ГАММА-КВАНТАМИ .............................................................. 25
2.1. Обеспечение безопасности магистральных газопроводов ............................... 25
2.2. Влияние криогенной обработки и радиационного облучения на прочностные
характеристики твердых сплавов ............................................................................... 30
2.3. Влияние ионизирующего излучения на стойкость волок при волочении ..... 47
ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ...................... 53
3.1. Основные явления при бомбардировке вещества ионами и возможности их
технологического использования ............................................................................... 53
3.2. Основные технологические процессы ионной размерной обработки ............ 57
ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ...................... 63
4.1. Лазер с оптическим возбуждением ..................................................................... 63
4.2. Плазменные процессы при лазерной обработке ................................................ 66
4.3. Принципы использования лазерного излучения для построения
технологических процессов ........................................................................................ 70
ГЛАВА 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА ПЛАЗМЫ
И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЁ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ .................. 79
5.1. Требования к плазмотронам и принципы построения ...................................... 79
оборудования для плазменной технологии ............................................................... 79
5.2. Взаимодействие потоков плазмы с веществом и использование их для
построения технологических процессов ................................................................... 83
5.3. Электроэрозионная размерная обработка
и электроимпульсное легирование ............................................................................ 86
5.4. Рабочие параметры и управляющие воздействия в процессах
электроэрозионной технологии .................................................................................. 88
ГЛАВА 6. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ .................................................... 93
6.1. Физические основы ультразвуковой обработки ................................................ 93
6.2. Результаты и их обсуждение ............................................................................. 101
ГЛАВА 7. НАНОТЕХНОЛОГИЯ .............................................................................. 124
7.1. Наноструктурные материалы ............................................................................ 124
7.2. Фуллерены. Нанотрубки .................................................................................... 132
ГЛАВА 8. ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ....................................... 136
8. 1. Полупроводники ................................................................................................ 136
8.2. Полупроводниковые материалы на современном этапе
развития твердотельной электроники ...................................................................... 141
8.3. Эпитаксиальные структуры ............................................................................... 146
8.4. Квантово-размерные композиции ..................................................................... 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................... 151
3
Стр.3