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不锈钢的同步辐射光致脱附

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-27  浏览次数:21 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网进行报道:实验样品表面状态Tab.实验表面状态本底压强/P累积剂量/mADh烘烤充氮气10天,不烘烤充空气7天,不烘烤充

  中华不锈钢网进行报道:实验样品表面状态Tab.实验表面状态本底压强/P累积剂量/mADh烘烤充氮气10天,不烘烤充空气7天,不烘烤充空气40天,不烘烤,做氮气辉光放电是将样品装入实验线,将V1至V3间整个系统用TMP抽至10―2Pa,升温至250°C,维持48h.降温并关V1启动SIP后,在pi点获得5.1X10―8Pa压强。打开V1,压强平衡后,pi为3.7X10―8PaP2为1.9X10―7Pa.打开MV引入同步辐射光,开始PSD测试。

  1生产工艺1.1新工艺的提出过去生产薄壁黄铜管是采用带材经成型后焊接成坯管,再使用游动芯头拉伸加工成型。这种工艺具有拉伸力小、速度快、可改善管材质量的优点,是加工黄铜管的理想工艺。但随着科学技术的发展和提高,黄铜管正逐渐被不锈钢管所取代,尤其是一些重要的设施,必须使用不锈钢管,为此,我们按照不锈钢材料的性质及产品的标准,重新设计了新的加工工艺方案,并采取了相应的技术措施,使生产的不锈钢薄壁小直径管材的各项技术指标均达到了标准要求,满足了客户的需要。

  1.2生产工艺流程不锈钢薄壁小直径管材的生产工艺流程如下:带材入厂检查―圆盘剪切※管坯成型焊接(TIG焊)―圆盘拉伸(游动芯头)―调直切断(定尺)―外径校正(矫直机)―管材清洗(脱脂)―表面研磨(抛光)※质量检查-※成品包装※入库。

  1.3游动芯头拉伸理论游动芯头分定径段、圆锥段和后圆柱段(见),游动芯头工作时不固定,可自由活动,拉伸时依其自身形状,借助于芯头与管材接触表面间的摩擦力,保持在管材变形中111.拉伸时a>3才能使拉伸稳定,但a不能过大,若超出一定范围,就会拉断管子,形成不稳定拉伸。根据生产经验取a―3 2工艺设计与理论分析21成型工艺设计原则由于黄铜管与不锈钢管在拉伸强度、延伸率和硬度方面都有较大差异,因此,原工艺不能满足不锈钢管生产的需要,必须设计新的拉伸成型工艺方案。

  不锈钢薄壁管成型工艺的设计原则:充分利用带材的塑性,加大变形量,并确定合理的模具与游动芯头的配合角度与间隙,修改定径区尺寸,使壁厚减薄分别由变形区和定径区来完成,减小定径区摩擦力对拉伸的阻力,达到管材成型及获得优质的表面。

  2.2材料国内外生产不锈钢带材的厂家较多,其产品的各项技术性能指标相对有些差异(加工手段及工艺都有一定的差距),即使采用相同的工艺技术生产小直径薄壁不锈钢管,其产品质量也会有较大的波动。为此,对国内、外不同厂家生产的带材(技术性能指标见表1)进行了多次试验和研究。为保证管材表面质量及合理的塑性变形,重点控制了不锈钢带材的延伸率和硬度指标。日本生产的不锈钢带材,其性能指标非常适合薄壁管生产,它不但尺寸精度高,而且表面无氧化、无油污,是理想的不锈钢薄壁管生产原料。

  2.3拉伸工模具拉伸模具和游动芯头是管材拉伸的重要工模具,对拉伸模具和游动芯头合理地分配延伸系数和控制管材尺寸是拉伸工艺的关键。为了实现稳定的拉伸,游动芯头的锥角要大于摩擦角并小于拉伸模具锥角,即a 9(9为摩擦角)。为了能得到良好的流体润滑,拉伸模具与游动芯头之间应保持一定的润滑角度,形成狭窄的锥形缝隙,使润滑油吸入锥形缝隙内,从而产生流体动压力(润滑楔效应),使拉伸时管材与拉伸模具、游动芯头的接触表面完全被润滑层分开,实现最好的液体摩擦条件,从而降低摩擦系数,使其拉伸效果最好。根据理论与实践得出最佳拉伸角度a=13°~15°其游动芯头与拉伸模具配合的工艺参数值列于表2.2.4拉伸问题分析断裂。发生在管材变形区的锥形段,断口整齐。其原因是局部摩擦系数大,带材延伸率低,表面氧化以及润滑不良,拉伸模具角度超出游动芯头角度允许范围。

  跳车(环状纹)。跳车是管材变形未在变形区,而是在芯头后部产生,摩擦系数波动大,游动芯头的角度大于拉伸模具的角度,游动芯头冲击造表1SUS304不锈钢带材技术性能指标及使用效果产地抗拉强度/MPa延伸率硬度HV厚度公差/mm表面质量拉伸性能西安油污大轻微氧化一般(进口料改制)广州e泽较好轻微氧化一般(进口料改制〉上海轻微氧化一般(进口料改制)韩国光亮无氧化优日本光亮、无氧化优表2游动芯头与拉伸模具配含的工艺参数值/n游动芯头拉伸模具直径与壁厚超差。原因是带材壁厚不均,退火不均,游动芯头变形区与定径区加工同轴度超差。

  中曲线1,2分别是通光前、后残气谱图及相应的pi,P2压强。从图上看,M/e为28和44的峰对同步光更敏感一通光其峰高上升超过10倍,而M/e为18的峰仅上升1.3倍;M/e为2和16的峰分别上升6和45倍。

  是主要脱附气体的光致脱附系数n与累积辐射剂量D的关系,按照n从大到小顺序依次为:H2,CO,C2,HO和CH4,它们下降速率一致,且随着累积辐射剂量的增加仍有继续下降的趋势每次通光后走势与其它成分相反。

  从实验结果可以看出,真空室虽然经过烘烤,但~分别是实验2~4的n与D的关系,除实验4外,12在这几个实验中的大小、下降趋势很相似。实验2中nco是其在1中的4倍左右,且其初始值比同组实验中的nco高,但下降速度1020photons/m附近出现一个台阶,下跌50%随后其速率并没有很大的变化;在每次注入后n2仍随剂量的增加而上升,上升幅度超过其它所有成分,但其总的趋势也在下降。

  在实验3中,n是其在1中的7.5倍,超过2 12和nc在储存环中这种初始真空状态对束流寿命是极其不利的,但nm随剂量下降较快,在剂量为3X121photons/m时开始低于nco.相对2来说,%的下降速率很慢,由此可见真空系统直接暴露大气后,在未经彻底烘烤下启动,不仅整体性能恢复缓慢,而且大分子成分如CO2的解吸量过高,排除困难,这对束流寿命将产生直接的不利影响。

  实验4中,系统除样品外其余部分烘烤250 24h,然后降温至120°C(以免不锈钢表面氧化)由V3向系统充入干燥氮气至5.3Pa并保持该压强,做辉光放电处理,放电电压330V累积轰击剂量2.16X1018ins/cm2,其n与D关系见,可见所有残气成分的光致脱附产额明显降低,其中CO2,CO的降低是最希望的,因为在电子储存环的几种主要脱附气体中,CO2,CO对束流寿命的影响最严重。与其它几组实验相比,中的nO,nm2即使增加10倍也不会对束流寿命产生灾难性的影响;另外,此组实验中ni2O与ni2,ncO,nm2的走势完全相同,且n2O也很低,表明在HLS环用辉光放电代替完全烘烤是可行的。从图上也可以看出,光致脱附相对平缓。

  中华不锈钢网进行报道:(1)在光子入射角相同情况下,充入大气后不烘烤的动态状态最差,剂量相同时,其n值比完全烘烤高3倍。要获得同样的n值,所需的束流清洗剂量要比烘烤处理的高两个量级以上;(2)系统充氮气至大气压并不比直接暴露大气占太多的优势,两者相差不到1倍,但这可能与干燥氮发生器不完善有关;(3)辉光放电处理后具有最低的脱附系数,其结果甚至优于完全烘烤处理。

  O.Giobnei认为光电解吸过程并不完全是光子或光电子直接从表面激发出气体分子并被排走,而是表面成分在光子或光电子的激发作用下在表面附近产生分解并重新组合成可解吸的吸附成分累积在表面上,这些成分最后通过热脱附释放出来8.因此可以认为光电解吸过程是离解和组合不断进行的动态过程,在光子的作用下,真空系统中表面成分可以通过以下的方式相互转化:其中H是从材料体内扩散出来的,C,O来自表面富C层和氧化层。从看,每次注入运行初期曲线都有略为上升阶段,这可能是重新组合的气体分子在注入间隙吸附在表面上,因此光子照射很容易脱附;每次停止光照后,压强很快下降,但不容易恢复到光照前的水平,这是重新组合的气体分子累积在表面上,因热脱附重新释放出来,停止光照后会持续较长时间。根据分别得出4组实验的n―D数学表达式:根据HLS环1996年的运行结果,得出储存环实际的光致脱附系数sn.e与与累积剂量D的关系为Lnet实验结果与实际运行存在差异,主要有两个原因:一是实验中同步辐射光子在样品上的入射角比较单一,而在储存环中光子在真空室壁上的入射角为0°~11°二是储存环真空系统实际的有效抽速不能像实验那样可以准确计算因此,其n的计算会存在一定的误差。

  3结论通过以上实验可以得出以下结论:(1)不锈钢在光子掠入射的情况下,经氮气辉光放电清洗的表面的光致脱附系数最低,在光照初期分别比暴露大气和完全烘烤状态低35倍和7倍,是理想的恢复手段。

  (2)辉光放电处理后各主要残气成分均有所下降,尤其是H2和CO2下降更明显,这对提高束流质量极其有利。中华不锈钢网进行报道

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