基于双辉光放电现象的材料等离子表面冶金
应用物理
2020-03-24 v1
摘要
等离子表面冶金/合金化是一种表面冶金/合金化技术，利用辉光放电产生的低温等离子体将合金元素扩散到基体材料表面以形成合金层。第一项等离子表面冶金技术是德国科学家 Bernard Berghuas 博士于 1930 年发明的等离子渗氮。他是首位应用辉光放电实现表面合金化的人。为打破等离子渗氮技术只能应用于氮、碳、硫等少数非金属气态元素的局限，于 1978 年发现了“双辉光放电现象”。基于该现象，于 1980 年发明了“双辉光等离子表面冶金技术”，亦称“徐氏工艺(Xu-Tec Process)”。该技术可利用元素周期表中的任何化学元素，包括固态金属、气态非金属元素及其组合来实现等离子表面合金化，从而极大拓展了表面合金化的领域。已在多种材料表面制备出无数具有高硬度、耐磨和耐腐蚀的表面合金，如高速钢、镍基合金和阻燃合金。该技术可极大改善金属材料的表面性能，全面提升机械产品质量，为人类节省大量贵重合金元素。基于等离子渗氮技术，徐氏工艺开辟了“等离子表面冶金”这一新的材料工程领域。本综述文章简要介绍了辉光放电与表面合金化的历史、双辉光放电现象、双辉光等离子表面冶金/合金化的基本原理与现状，并介绍了徐氏工艺的工业应用、优势及未来潜力。
引用
@article{arxiv.2003.10250,
title = {Plasma Surface Metallurgy of Materials Based on Double Glow Discharge Phenomenon},
author = {Zhong Xu and Jun Huang and Zaifeng Xu and Xiaoping Liu and Hongyan Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.10250},
year = {2020}
}