脉冲爆炸-等离子体技术处理对W18Cr4V高速钢组织及性能的影响

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作者 张明铭 陈乐平 +2 位作者 陆磊 余玖明 付青峰 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期200-207,共8页

脉冲爆炸-等离子体技术(PDT)是一种在大气环境下进行的表面改性技术.目前对PDT的研究主要集中在使用W电极改性,对其他电极改性效果研究不足.为探究电极材料为Ta时,在不同电容下PDT技术对的W18Cr4V高速钢改性效果和机理,使用Ta电极对W18C... 脉冲爆炸-等离子体技术(PDT)是一种在大气环境下进行的表面改性技术.目前对PDT的研究主要集中在使用W电极改性,对其他电极改性效果研究不足.为探究电极材料为Ta时,在不同电容下PDT技术对的W18Cr4V高速钢改性效果和机理,使用Ta电极对W18Cr4V高速钢分别在800μF与1040μF电容下进行PDT处理,对处理后的物相、组织与性能进行了研究.采用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜对材料表面物相与截面组织形貌进行观察.发现经PDT处理后试样表面形成一层改性层,不同电容条件下,改性层厚度不同,在改性层表面形成Fe4N、Ta5N6、Ta2O5等新相,改性层组织为超细晶马氏体、残余奥氏体与网状铁钨碳化物组织,Ta元素渗入到改性层一定厚度中.经过HX-1000SPTA型显微维氏硬度计和HT-1000高温摩擦磨损试验机对试样硬度和耐磨性能进行测试,发现硬度最高提升1.7倍,耐磨性能最高提升2.6倍.使用Ta电极对W18Cr4V进行PDT处理后,W18Cr4V性能得到大幅度提升.在不同电容下使用Ta电极对W18Cr4V高速钢进行PDT改性的效果与机理推进了对PDT的研究. 展开更多

关键词 脉冲爆炸-等离子体技术(PDT) W18CR4V高速钢 表层组织 硬度 耐磨性能

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脉冲爆炸-等离子体技术制备的TC4钛合金表面改性层的组织与耐磨性能

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作者 陈宇海 陆德平 +3 位作者 罗军明 陆磊 张林伟 余玖明 《热加工工艺》 北大核心 2020年第4期80-84,共5页

采用脉冲爆炸-等离子体技术(PPD)在TC4钛合金表面制备改性层,研究了脉冲次数(n)对改性层显微结构、相组成、表面粗糙度、硬度及耐磨性的影响。结果表明:PPD处理使TC4钛合金表面发生快速熔凝并诱发马氏体相变,改性层的主要物相为Ti、TiN... 采用脉冲爆炸-等离子体技术(PPD)在TC4钛合金表面制备改性层,研究了脉冲次数(n)对改性层显微结构、相组成、表面粗糙度、硬度及耐磨性的影响。结果表明:PPD处理使TC4钛合金表面发生快速熔凝并诱发马氏体相变,改性层的主要物相为Ti、TiN、Ti_xOy。改性层厚度和材料表面粗糙度(Ra)随脉冲次数的增加而增大。改性层硬度在近表面10μm处达到最大,为561.4 HK0.01,较基体提高约69.1%。在载荷为2、4、6 N下,与基体试件相比,脉冲2次试件磨损体积分别减少93.6%、78.7%、34.7%,耐磨性提升明显。 展开更多

关键词 TC4钛合金 脉冲爆炸-等离子体技术 表面改性 组织结构 耐磨性

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脉冲气体爆炸-等离子体技术对工具钢表面改性的研究现状 被引量：2

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作者 张明铭 陈乐平 +1 位作者 陆磊 欧阳旭 《热加工工艺》 北大核心 2022年第18期1-5,共5页

介绍了脉冲气体爆炸-等离子体技术的主要特点,总结了近些年来采用该技术对碳素工具钢、合金工具钢以及高速工具钢等3类工具钢进行改性的研究现状,并对该技术的改性机理做了解释。经该技术处理之后,会在材料表面形成一层致密的改性层,该... 介绍了脉冲气体爆炸-等离子体技术的主要特点,总结了近些年来采用该技术对碳素工具钢、合金工具钢以及高速工具钢等3类工具钢进行改性的研究现状,并对该技术的改性机理做了解释。经该技术处理之后,会在材料表面形成一层致密的改性层,该改性层的存在,能够有效提高工具钢的表面硬度、耐磨性等性能,而且该技术具有环保、能量利用率高等优点。因此,该技术适用于对工具钢及其它种类的钢材进行改性处理,以拓宽材料的应用领域。 展开更多

关键词 脉冲气体爆炸-等离子体 工具钢 表面改性 表面性能

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45钢的脉冲爆炸-等离子体表面改性 被引量：4

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作者 汪少婷 彭文屹 +3 位作者 张林伟 陆磊 陆德平 邓晓华 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期88-95,共8页

采用脉冲爆炸-等离子体(PDP)技术对45钢进行表面改性处理,用OM、SEM、XRD分析了PDP处理前后试样的截面形貌和相结构变化,利用显微维氏硬度计、磨损测试和电化学方法研究了PDP处理前后显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:由于PDP... 采用脉冲爆炸-等离子体(PDP)技术对45钢进行表面改性处理,用OM、SEM、XRD分析了PDP处理前后试样的截面形貌和相结构变化,利用显微维氏硬度计、磨损测试和电化学方法研究了PDP处理前后显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明:由于PDP过程中含有空气成分,并在处理时快速加热与冷却试样,使改性层有残余奥氏体出现,并生成新相Fe3N,形成了一层厚约52.10μm的含有柱状晶与细晶区双层结构的改性层。PDP处理使45钢表层在一定深度范围内显微硬度提高约2.9倍,耐磨损性能也得到了有效的改善,磨损质量损失仅为基体的1/3,磨痕宽度也明显减小。 展开更多

关键词 脉冲爆炸-等离子体 45钢 表面改性

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面向化石能源开发的电爆炸冲击波技术研究进展 被引量：81

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作者 张永民 邱爱慈 +3 位作者 周海滨 刘巧珏 汤俊萍 刘美娟 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1009-1017,共9页

针对化石能源开发中储层改造技术的局限性,创新性地提出了重复脉冲强冲击波增透储层新技术。分析了水中放电、金属丝电爆炸和电爆炸等离子体驱动含能混合物产生冲击波的3种机理。介绍了冲击波作用储层的机理研究和现场应用结果,从理论... 针对化石能源开发中储层改造技术的局限性,创新性地提出了重复脉冲强冲击波增透储层新技术。分析了水中放电、金属丝电爆炸和电爆炸等离子体驱动含能混合物产生冲击波的3种机理。介绍了冲击波作用储层的机理研究和现场应用结果,从理论、实验和现场实践验证了冲击波技术增透储层的可行性。结果表明,以电爆炸等离子体驱动含能混合物产生更强的和区域可控的冲击波,可针对储层做单点多次、分段式的增透改造,在化石能源开发中的意义重大。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 等离子体 电爆炸 冲击波 含能材料 储层改造 能源开发

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水中铜丝电爆炸放电通道模型及仿真 被引量：19

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作者 周海滨 韩若愚 +3 位作者 吴佳玮 邱爱慈 张永民 李兴文 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2943-2949,共7页

为研究水中金属丝电爆炸放电过程,基于比作用量模型和无量纲相似参数模型,提出了能够准确描述水中金属丝电爆炸的物理模型。该模型考虑了金属丝汽化时对外做功和辐射、热传等能量损耗,对比作用量模型进行了改进;并在此基础上,考虑了金... 为研究水中金属丝电爆炸放电过程,基于比作用量模型和无量纲相似参数模型,提出了能够准确描述水中金属丝电爆炸的物理模型。该模型考虑了金属丝汽化时对外做功和辐射、热传等能量损耗,对比作用量模型进行了改进;并在此基础上,考虑了金属蒸汽击穿前的加热过程与击穿后的等离子体放电过程。结果表明:欠阻尼振荡条件下,计算得到的放电电流和电压的峰值与实验数据的相对误差分别为5.4%和3.1%;临界阻尼时,该误差分别为11.3%和8.7%;因此该模型计算结果与实验数据相符,优于无量纲相似参数模型。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 水中铜丝电爆炸 相变 电阻率模型 放电等离子体通道 非线性电路仿真

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水环境下铜丝电爆炸特性及其冲击波行为 被引量：5

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作者 刘奔 王德国 +1 位作者 郭岩宝 王涛 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4038-4044,共7页

针对油气田储层改造中金属丝电爆炸这一新的物理增产技术,为了研究电爆炸冲击波与放电参数之间的关系,搭建了电爆炸试验平台,以铜丝为负载开展了不同放电参数下爆炸特性试验。通过对放电过程中电压、电流、电阻及其沉积能量的分析,研究... 针对油气田储层改造中金属丝电爆炸这一新的物理增产技术,为了研究电爆炸冲击波与放电参数之间的关系,搭建了电爆炸试验平台,以铜丝为负载开展了不同放电参数下爆炸特性试验。通过对放电过程中电压、电流、电阻及其沉积能量的分析,研究了电容容量和储能大小对金属丝相变时间、沉积能量及冲击波的影响规律。结果表明,在铜丝从固态到液态相变过程中,电容容量和储能大小对其影响不大,沉积能量为其理论热焓值3倍左右;在铜丝汽化过程中,随着电容储能的增加,60μF容量电容放电时的能量沉积速率要低于30μF容量电容放电,但60μF容量电容在储能较低时仍有较好的放电稳定性。在丝放电过程中,冲击波的峰值压力与铜丝汽化过程中的沉积能量有着紧密的关系,随着沉积能量的增加,它们具有相同的变化趋势。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 金属丝电爆炸 冲击波 等离子体 沉积能量 石油采收率

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空气中不同金属丝电爆炸的光辐射特性 被引量：6

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作者 韩若愚 吴佳玮 +3 位作者 丁卫东 姚伟博 张永民 邱爱慈 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期3085-3092,共8页

金属丝电爆炸过程伴随明显光辐射现象,该现象蕴含大量信息,为此研究了空气中铝(Al)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、银(Ag)、钽(Ta)、钨(W)8种材质的金属丝以及石墨芯C在亚微秒与微秒尺度脉冲电流作用下电爆炸的光辐射特性。搭建了... 金属丝电爆炸过程伴随明显光辐射现象,该现象蕴含大量信息,为此研究了空气中铝(Al)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、银(Ag)、钽(Ta)、钨(W)8种材质的金属丝以及石墨芯C在亚微秒与微秒尺度脉冲电流作用下电爆炸的光辐射特性。搭建了金属丝电爆炸实验平台与诊断系统。在系统储能500 J的情况下,将上升沿约为45 A/ns与5 A/ns的脉冲电流分别施加在长1 cm、直径200μm的金属丝/石墨芯负载上,并测量负载电压、回路电流、光强与时间积分光谱。实验结果表明,光电管可响应的光辐射起始于负载阻性电压下降时刻,并随着放电过程结束逐渐达到最大值,发光过程持续时间>300μs。从幅值来看,Ti丝电爆炸具有最强的光辐射,在5 A/ns脉冲电流作用时幅值为Cu丝的3倍。非难熔金属Al、Cu、Ag具有相似的光辐射特性,包括相似的光强–时间曲线以及具有明显线状谱的时间积分光谱;难熔金属Mo、Ta、W具有相似的光强–时间曲线且积分光谱以连续谱为主;石墨芯与难熔金属具有相似的光强–时间曲线,积分光谱却存在明显的线状谱。此外,金属丝电爆炸光辐射能量在250~380nm的波段具有较强的分量,比例最高为Cu丝,可达42.9%。不同材质金属丝电爆炸的光辐射具有很大差异,可以推测其等离子体通道温度、密度、电离度等参数存在较大差异。 展开更多

关键词 金属丝电爆炸 脉冲功率技术 等离子体 光辐射 光谱

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水中裸铜丝与镀膜铜丝电爆炸积分光谱与冲击波特性实验研究 被引量：4

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作者 韩若愚 吴佳玮 +1 位作者 周海滨 邱爱慈 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第24期257-264,共8页

针对裸铜丝与镀膜铜丝在水介质中电爆炸的过程进行实验研究,并与其在空气中电爆炸的行为进行对比分析。搭建包括微秒量级脉冲电流源、放电负载与腔体在内的实验平台。将脉冲电流作用于金属丝引起电爆炸,测量负载电压、回路电流、冲击波... 针对裸铜丝与镀膜铜丝在水介质中电爆炸的过程进行实验研究,并与其在空气中电爆炸的行为进行对比分析。搭建包括微秒量级脉冲电流源、放电负载与腔体在内的实验平台。将脉冲电流作用于金属丝引起电爆炸,测量负载电压、回路电流、冲击波压强以及全过程的积分光谱。实验结果表明,镀膜能够使金属丝沿面/内部击穿时刻产生0.2μs左右的时延,并略微提高金属丝沉积能量;此外,镀膜能够有效降低光辐射强度,但对电爆炸产生的冲击波影响并不明显。该研究对于水中金属丝电爆炸相关机制研究及其工业应用具有一定参考意义。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 金属丝电爆炸 等离子体 时间积分光谱 冲击波

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电爆炸引燃铝粉悬浮液物理特性和冲击波行为研究

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作者 韩若愚 袁伟 +2 位作者 李琛 曹雨晨 白洁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3743-3754,共12页

高功率电脉冲驱动水中纤细导体电爆炸伴随冲击波、等离子体和光辐射等物理效应,在水下爆炸实验室模拟和非常规油气绿色开发中应用价值显著。受限于电流集肤效应和电气绝缘,增大放电储能和负载质量并不能无限制地增加冲击波强度。为探索... 高功率电脉冲驱动水中纤细导体电爆炸伴随冲击波、等离子体和光辐射等物理效应,在水下爆炸实验室模拟和非常规油气绿色开发中应用价值显著。受限于电流集肤效应和电气绝缘,增大放电储能和负载质量并不能无限制地增加冲击波强度。为探索电爆炸复合铝粉悬浮液爆燃对冲击波的增强机制,采用铜丝电爆炸引燃粒径10μm和1μm的铝粉悬浮液,通过对瞬态电物理参数和高速图像的联合诊断,获取金属丝电爆炸引燃铝粉悬浮液的时空演化细节,研究液电击穿和电爆炸机制下铝粉悬浮液放电特性和点火机制,建立放电参数和冲击波特性之间的关联性。实验结果表明,铝粉悬浮液的电爆炸点火过程受到近场冲击波和等离子体光辐射联合作用,随后持续燃烧的铝粉向周围被压缩的水介质注入能量,从而增强了主冲击波的幅值、正压作用时间和总冲量。 展开更多

关键词 电爆炸 等离子体 冲击波 铝粉悬浮液 脉冲功率技术

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水中金属丝爆引燃铝粉悬浮液冲击波增强效应 被引量：1

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作者 袁伟 韩若愚 +2 位作者 李琛 王亚楠 张永民 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期118-123,共6页

开展了水中铜丝电爆炸引燃铝粉悬浮液的实验研究,将铝粉悬浮液置于有机玻璃管中,同轴心方向穿过200μm的金属铜丝,经脉冲功率驱动后快速相变发生电爆炸为铝粉爆燃提供反应条件。通过比对不同质量球状铝粉(μm粒径)的悬浮液在相同脉冲电... 开展了水中铜丝电爆炸引燃铝粉悬浮液的实验研究,将铝粉悬浮液置于有机玻璃管中,同轴心方向穿过200μm的金属铜丝,经脉冲功率驱动后快速相变发生电爆炸为铝粉爆燃提供反应条件。通过比对不同质量球状铝粉(μm粒径)的悬浮液在相同脉冲电容器储能条件下的放电和冲击波参数,获得了电爆炸驱动铝粉放电特性和冲击波增强效应的规律。实验发现,电爆炸起爆铝粉的冲击波有两个明显的波峰,分别对应于金属丝电爆炸(一次冲击波)和由产物气体胀裂管壁产生的二次冲击波,且铝粉爆燃对二次冲击波的增强效应非常显著,在300 mg铝粉的悬浮液环境中,二次冲击波峰值达到2.77 MPa,是无铝粉添加环境中二次冲击波的2.25倍,冲击波冲量增强了约50%。对不同储能条件下200 mg铝粉的悬浮液环境中金属丝爆的冲击波进行了对比研究,发现随着驱动源储能的增加,电爆炸引发的主冲击波和二次冲击波压力均逐渐增大,600 J时分别达到了3.17和1.91 MPa,冲击波冲量也随储能增加而增加,在600 J储能条件时的冲量为41.12 Pa·s,储能条件约300 J时20.24 Pa·s冲量的2倍。 展开更多

关键词 金属丝电爆炸 冲击波 含能材料 等离子体诊断 脉冲功率技术

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