Плазмой называется сильно ионизированный газ, в котором концентрации положительных и отрицательных разрядов практически одинаковы. Плазма обладает следующими основными свойствами: высокой степенью ионизации газа, в пределе – полной ионизацией; равенством нулю результирующего пространственного заряда; большой электропроводностью; свечением; сильным взаимодействием с электрическими и магнитными полями; колебаниями электронов в плазме с большой частотой. Эти свойства определяют качественное своеобразие плазмы, позволяющее считать особым, четвертым, состоянием вещества. Целью настоящей работы, на основе обзора литературных источников является изучение физических свойств плазмы, а также применение вакуумно-плазменных технологий обработки поверхностей деталей машин и механизмов для изменения поверхностных свойств инструментального материала в целях повышения их работоспособности. В основе вакуумно-плазменных технологий обработки поверхностей деталей машин и механизмов лежит метод плазмоионного распыления в вакууме.
Основой решения этой задачи являются исследования электрических разрядов с испаряемым в вакууме электродом. Все известные разряды с испаряемым в вакууме электродом делятся на самостоятельные и несамостоятельные. В зависимости от вида электрического разряда с испаряемым в вакууме электродом, существуют следующие разновидности вакуумно-плазменной технологии обработки поверхностей деталей машин и механизмов: катодное, магнетронное, высокочастотное и в несамостоятельном газовом разряде. Развитие вакуумно-плазменной технологии обработки поверхностей деталей машин механизмов, микроэлектроники, электрометаллургии, плазмохимии, и других новейших направлений научно-технического прогресса способствовало созданию устройств для получения плазмы твердых тел. Примером промышленного применения вакуумно-плазменных технологий для повышения эксплутационных свойств деталей машин и механизмов, являются:
1. Высокопроизводительная опытно-промышленная вакуумно – плазменная установка для осаждения износостойких алмазоподобных пленок (АПП).
2. Роботизированный комплекс (РТК) предназначен для нанесения покрытий (теплозащитных, износостойких, высокотемпературных, жаростойких, эрозионностойких). Применение вакуумно-плазменных технологий обработки поверхностей деталей машин и механизмов позволило использовать для специальных целей в машиностроении и химической промышленности обычные конструкционные стали и чугуны.
Вакуумно – плазменные технологии обработки деталей машин и механизмов способствует:
1. повышению износостойкости изделий машиностроения и увеличение сроков службы деталей механизмов, работающих в сложных условиях (сопла реактивных двигателей, лопатки турбин, кристаллизаторы, коленчатые валы);
2. уменьшению в несколько раз коррозионных потерь;
3. созданию новых композиционных материалов;
4. получению веществ, не существующих в окружающей природе;
5. разработке новых элементов памяти вычислительных машин, СВЧ-устройств, полупроводниковых приборов интегральных схем.
Изучение физических свойств плазмы позволяет, с одной стороны, решать многие проблемы астрофизики, поскольку в космическом пространстве плаза – наиболее распространенное состояние вещества, а с другой – открывает принципиальные возможности осуществления управляемого термоядерного синтеза.
Библиографический список
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. — М.: Наука, 1992. — 536 с.
- Либенсон Г.А. Вакуумная дуга: теория и применение. — М.: Наука, 1999. — 352 с.
- Мортов В.А., Соковиков В.Г. Вакуумно-плазменные и плазменно-струйные процессы в машиностроении: Теория и практика. — М.: Машиностроение, 2008. — 278 с.
- Келли П.Д., Арнелл Р.Д. Магнетронное распыление: основные принципы и применение // Успехи физических наук. — 2000. — Т. 170, № 5. — С. 487–514.