真空电弧阴极斑点群集聚的主导作用研究

利用动态图像高速微机系统，对真空电弧纵向磁场触头燃弧及重燃过程进行了动态拍摄，对比分析了不同开距下宏观动态图像，微观电子密度和电弧中心光强的不同时域特征，提出高电压等级真空电弧纵向磁场下小开跨阴极斑点群先行集聚也会导致阳极斑点形成，且重燃点仍在原阴极，并对此现象作了解释。     

长间隙真空电弧形态演变过程观察

应用设计制作的真空电弧图像瞬态摄像系统,对长间隙下（开距４０ｍｍ）不同时刻的真空电弧图像进行了拍摄,获得了真空电弧形态演变过程．通过外加线圈对灭弧室触头间施加纵向磁场,保持了大电流下电弧为扩散型,降低了电弧电压．通过观察电流过零后的真空电弧图像,发现了真空电弧的重燃点位置,并提出了清除的措施     

长间隙真空电弧形态演变过程观察

应用设计制作的真空电弧图像瞬态摄像系统，对长间隙下不同时刻的真空电弧图像进行了拍摄，获得了真空电弧开矿演变过程，通过外加线圈对灭弧室触头间施加纵向磁场，保持了大电流下电弧为扩散型，降低了电弧电压。     

小电流下真空电弧阴极斑点实验研究

构建了基于可拆卸真空灭弧室的真空电弧阴极斑点研究平台,触头材料为CuCr50,极间最大开距4.5mm.在极间无磁场影响的情况下,通过高速摄像机对阴极斑点进行拍摄,进行了大量小电流下阴极斑点的观测实验.结果发现:阴极斑点通常由多个微斑点组成,这些微斑点聚集在一起,形成一个微斑点群;单个微斑点的维持通流范围为7~25A;单个阴极斑点的通流上限为100A;随着电流的增大,单个阴极斑点会出现越来越明显的分裂现象,最终演变为两个相互独立的阴极斑点.     

磁场中真空电弧液滴喷溅分析

分析了在外加磁场作用下，真空电弧镀膜中阴极靶面液池的受力情况，导出了液滴喷溅特性受磁场影响的关系式。结果表明，纵向磁场将使喷溅方向发生偏转，形成一发射角，液池所在位置不同发射角也不同。一维横向磁场将使液池发生偏心喷溅，加剧了液滴的发射；二维横向磁场则可减轻液池的喷溅。     

真空电弧阳极斑点的形成过程及纵向磁场的影响

本文通过实验观察了阳极斑点形成过程中电弧电压和孤柱电位分布的变化及纵向磁场在其中的影响,并测量了电子温度和密度值。实验中还观察了因弧柱收缩所产生的相应变化。实验中发现了两种不同的阳极斑点模式——辉点和块熔斑点。文中提出弧柱收缩的理论对阳极斑点现象及纵向磁场的作用进行解释,认为弧柱收缩是阳极斑点形成的中间过程。文中以此理论为基础建立了数学模型。该模型首次给出了在具有纵向磁场的真空电弧中阳极斑点形成过程的定量关系。实例计算结果与实验基本相符。     

多次重燃过程中高频电弧持续时间的研究

利用在固定小开距真空灭弧室中产生高频放电的方法，对多次重燃过程中每次重燃的高频电弧现象进行了研究，实验发现：该高频放电的特征可用冷击穿电压和开距的关系及燃弧后真空间隙热而耐压水平和开距的关系进行描述，测量结果表明，用ＣｕＣｒ触头材料制成的真空灭弧室具有较高的冷击穿强度，是ＡｇＷＣ的３倍，根据能量关系建立了每次重燃时高频电弧持续时间的计算模型，并用该模型对试验电路进行了计算。     

外加纵向磁场对TIG电弧特性影响的数值分析

基于磁流体动力学方程组,建立外加纵向磁场作用下TIG电弧的三维稳态数学模型,并运用FLUENT软件求解,获得不同磁感应强度下电弧的温度场和流场等特征参数.结果表明:与普通TIG电弧相比,在外加纵向磁场作用下,电弧形貌呈现空心钟罩形;阴极附近等离子体温度略有上升,电弧中心区域温度降低;阳极表面电弧压力和热流密度呈双峰分布,且极值降低,阳极加热面积增大.     

纵向磁场作用下的钨极氩弧焊电弧温度场

通过采集钨极氩弧焊电孤单色图像,采用Fowler-Milne法得到了纵向磁场作用下的电弧温度场,研究了磁感应强度、焊接电流和弧长对电弧温度场的影响.结果表明:在纵向磁场作用下,电弧温度整体降低,电孤体下部出现低温腔;电孤温度场受磁感应强度、焊接电流及弧长的影响.结合电弧图像及温度场在纵向磁场作用下的变化规律,对纵向磁场作用下电弧的演变过程进行了描述:随着磁感应强度增大,在洛仑兹力与自磁收缩力的共同作用下电弧出现先扩张后收缩的现象;随着弧长变长,低温腔变大,阳极附近电孤中心温度变低,且温度半径变大;随着焊接电流的增大,电孤作用半径及电弧的温度半径变大.     

减少轨道炮电极烧蚀的探讨

提出了外加控制磁场减少轨道电极烧蚀的方法,计算了试验条件下外加控制磁场的大小和空间分布,外加磁场线圈放在等离子体电枢电弧运动加速的起始段,控制磁场增加了电磁推力,加速了电弧斑点的运动,从而达到减轻烧蚀的目的．     

真空灭弧室的电弧老炼作用

介绍负荷电流开断电弧对真空开关灭弧室的老炼作用。电气试验表明，经数十次１５０Ａ的电弧老炼，可基本消除灭弧室开断后的重击穿现象，老炼效果良好。触头金相观测证实，电弧的阴极电极获得显著的改善，阳极稍有改善。阴极表面的凸起、凹陷被削平，杂质被清除。此外，由于电弧高温熔融和随后的快速凝冷过程形成了细化的结晶，使原电极表层金相偏析缺陷得以改善，从而提高了间隙的绝缘性能。     

过滤管道作为第二阳极的磁过滤阴极真空弧沉积系统

建立了一台磁过滤脉冲阴极真空弧沉积装置,通过在90度磁过滤管道和阴极之间加30－60V的正偏压使系统沉积速率得到了大幅度提高,研究和观察表明,此时在过滤管道和阴之间产生了阴极真空弧放电,并因此使阴极消耗率大幅度增大,对此放电回路及其和MEVVA阳极－阴极之间弧放电的相互影响进行了初步的实验研究。     

过滤管道磁场对改进弧沉积系统弧放电和传输效率的影响

在 90°磁过滤管道和MEVVA源阴极之间加一 30～ 60V的正偏压 ,可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用 .在此情况下对磁过滤管道磁场对MEVVA源阳极 阴极以及磁过滤管道 阴极 2个回路弧放电以及磁过滤管道等离子体传输效率的影响进行了实验研究 .研究表明 ,磁过滤磁场升高 ,磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模降低 ,系统的等离子体传输效率升高 ,但对MEVVA源阳极和阴极之间的弧放电规模影响不大 .     

聚焦磁场对系统弧放电和传输效率的影响

在90°磁过滤管道和阴极之间加一30～60V的正偏压可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用.在此情况下对聚焦磁场对MEVVA源阳极-阴极以及磁过滤管道-阴极2个回路弧放电和磁过滤管道传输效率的影响进行了实验研究.研究表明,随聚焦磁场升高,MEVVA源阳极和阴极之间的弧放电规模减小,而磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模增大,并且系统的等离子体传输效率也随之升高.     

真空弧镀过程中阴极耗损率的研究

在真空弧镀过程中，阴极耗损率随阴极材料特性、真空室的温度、压力、气体成分、阴极和阳极的结构等因素而变化。笔者测量了铜、铝、铁、镍、钼、不锈钢、软铁和黄铜等工程上常用镀层材料的阴极耗损率，并分析了弧电流强度、真空室内气体成分和压力等因素对阴极耗损率的影响。     

阴极真空弧放电等离子体的过滤及传输

阴极真空孤放电产生高密度等离子体的同时，也产生了尺寸可达微米量级的液滴，液滴对膜层的污染限制了它的应用。为解决这个问题，可采用轴对称磁场约束阴极斑，磁过滤器过滤等离子体出束中的液滴。结果表明液滴在磁过滤器出口处已基本上被过滤掉了，该处离子束流达到１２０ｍＡ。     

金属等离子体浸没Ta+和Ti+离子注入

采用由阴极真空孤等离子体源、负脉冲高压靶台和磁过滤系统组成的金属等离子体浸没注入系统,实现Ｔａ＾＋和Ｔｉ＾＋浸没注入,并对离子注入层予以表征。结果表明,等离子体浸没离子注入钽和钛的ＲＢＳ分析射程,低于按设定加速电压的注入能量计算的ＴＲＩＭ射程。     

反应阴极弧镀过程中N_2流量与弧电流强度对TiN镀层的影响

研究了反应阴极弧镀过程中Ｎ２流量及弧电流强度对Ｔｉ阴极耗损率的影响，以及Ｎ２耗损与Ｔｉ阴极耗损间的关系，并对各种情况下的镀层进行结构分析。试验表明Ｔｉ阴极耗损率与Ｎ２流量有关，且在弧镀过程中，只要保持Ｎ２在真空室中有一定的压力，单位时间内Ｎ２耗损的原子数与Ｔｉ阳极耗损的原子数的比约为１：１．镀层沉积速度与结构取决于Ｎ２流量和弧电流强度。     

电弧法获得的几种奇异碳纳米管的研究

用电弧法制备碳纳管时,在阴极沉积物中,伴随大量正常的离散碳纳米管的产生,发现了孪生碳纳米管、菱形碳纳米管、“Y”形短管和碳纳米纤维等几种奇异的碳纳米形态。给出了这些奇异碳纳米管的透射电镜（TEM）照片,对它们的生长、闭合过程进行了研究,认为碳原子流、电场等因素的影响是奇异碳纳米管形成的关键,借助碳纳米管以内层为模板的开口生长模型,可以定性地理解它们的形成过程及生长机理。