Hvordan påvirker den afgassende virkning af varmebehandlingsbakken under vakuum kvaliteten af ​​emnet?

I avanceret fremstilling anvendes vakuumvarmebehandlingsteknologi i vid udstrækning i rumfart, medicinsk udstyr og præcisionsværktøjer på grund af dets egenskaber ved ingen oxidation, lav deformation og præcis temperaturstyring. Imidlertid er et ofte overset led i denne proces - afgasningseffekten (outgassing) af Varmebehandlingsbakke - Kan blive en "usynlig morder" af arbejdsemne kvalitet.
1. mekanisme og kilde til afgasningseffekt
I et vakuummiljø vil gasmolekyler (såsom H₂O, O₂, CO₂ osv.), Der adsorberes på overfladen af ​​varmebehandlingsbakken og emnet, samt gasser opløst i materialet (såsom H₂, N₂), frigøres hurtigt på grund af høje temperatur- og lavtryksforhold. Denne proces kaldes "afgasning". Især når densiteten af ​​bakkematerialet (såsom grafit, rustfrit stål eller keramik) er utilstrækkelig, eller forbehandlingen er utilstrækkelig, forværrer de flygtige stoffer (såsom svovl og fosforforbindelser), der forbliver i dens porer, den afgassende effekt yderligere. For eksempel, når grafitbakken er over 600 ° C, kan frigørelseshastigheden for svovl nå 10⁻⁴ Pa · m³/s, hvilket markant forurener vakuummiljøet.
2. negativ indvirkning af afgasningseffekt på arbejdsemnekvaliteten
Overfladeforurening og oxidation
Gasmolekylerne frigivet ved afgasning reagerer med overfladen af ​​emnet. For eksempel, når det delvis delvis tryk på 10 ⁻⁵, vil der dannes et sprødt oxidlag (TIO₂) på overfladen af ​​titanlegeringen, hvilket resulterer i et fald i træthedslivet på mere end 30%; Vanddamp kan forårsage "brintforbrydning" af højt kulstofstål, hvilket forårsager mikrokrakker.
Ujævn varmeoverførsel
Gasrester vil reducere vakuummiljøets ensartethed, hvilket resulterer i et fald i den termiske strålingseffektivitet mellem bakken og emnet. Eksperimentelle data viser, at når vakuumgraden falder fra 10⁻³ PA til 10⁻¹ PA, kan opvarmningshastighedsafvigelsen for aluminiumslegeringens arbejdsemne nå 15%, hvilket forårsager lokal overophedning eller underburning.
Forringelse af materielle egenskaber
Under afgasningsprocessen kan nøgleelementer i nogle legeringer (såsom magnesium og zink) gå tabt på grund af forgasning. Ved at tage luftfartsaluminiumslegering 7075 som et eksempel for hver 0,1% stigning i tabet af magnesium vil dens trækstyrke falde med ca. 50 MPa.
3. Optimeringsstrategi: Samarbejdsforbedring fra materialer til processer
Opgradering af pallemateriale
Valg af materialer med lav udgassingshastighed, såsom kemisk dampaflejring (CVD) siliciumcarbidbelagt grafit, kan reducere svovlfrigivelse til 10⁻⁷ Pa · m³/s. Keramiske baserede kompositter (såsom Al₂o₃-SIC) har både lav outgassing og høj termisk ledningsevne.
Forbehandlingsprocesinnovation
Forudgående bakke (800 ℃, 10 timers vakuumglødning) kan fjerne mere end 90% af den adsorberede gas. NASA -forskning viser, at gasfrigivelsen af ​​forbehandlede bakker i rustfrit stål i en vakuumovn reduceres med 76%.
Dynamisk vakuumkontrolteknologi
I opvarmningsstadiet anvendes en molekylær pumpe og en kryogen pumpe til at stabilisere vakuumgraden under 10⁻⁴ PA; I køletrinnet introduceres argongas med høj renhed (renhed 99.999%) for effektivt at hæmme sekundær oxidation.