通過(guò)上篇的分析,我們知道,運(yùn)用常壓DBD等離子給金屬絲退火,是由帶電粒子轟擊產(chǎn)生的總溫度(離子和電子)和中性電子的碰撞,讓動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能,會(huì)不斷加熱金屬絲表面達(dá)到退火溫度。本篇?jiǎng)t主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明的:

金屬絲退火.png

1、實(shí)驗(yàn)裝置

該系統(tǒng)包括一個(gè)氣體罐,一個(gè)電源,一個(gè)常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器,一個(gè)光譜儀傳感器和一個(gè)溫度傳感器,如圖1所示:

連接電源的圓筒形常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器如圖2所示:

金屬絲退火.png

圓筒形常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器的原理結(jié)構(gòu)如圖3所示:

金屬絲退火.png

薄圓筒形鋁電極(外電極)覆蓋在電介質(zhì)上以防止電弧,它是連接到一個(gè)電源。細(xì)銅線(xiàn)(內(nèi)電極)通過(guò)等離子體反應(yīng)器驅(qū)動(dòng),并連接到地面。在退火前,反應(yīng)器中充滿(mǎn)了氣體,氦氣,氬氣或氮?dú)猓兌龋?9.9%)。 在退火過(guò)程中,將純化的放電氣體連續(xù)地送入等離子體反應(yīng)器中,以輔助等離子體放電。使用數(shù)字示波器記錄所施加的電壓和電流波形,分別用高電壓探頭,線(xiàn)圈監(jiān)測(cè)。 三個(gè)樣品的延伸率的測(cè)量采用et-100西川,工業(yè)所需的延伸率為20%。

2、結(jié)果與討論

結(jié)果表明,在常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體中介電常數(shù)隨頻率的增加而增加。在45KHz,BN(氮化硼)和Al2O3(氧化鋁)的介電常數(shù)分別為12.9和6.79。

伸長(zhǎng)率和輸入頻率之間呈弱正相關(guān)。當(dāng)頻率從30千赫到40千赫,伸長(zhǎng)率略有增加。因此,我們估計(jì)頻率對(duì)退火溫度沒(méi)有影響。

并且伸長(zhǎng)率強(qiáng)烈依賴(lài)于介電質(zhì)材料。使用氮化硼的伸長(zhǎng)率比使用二氧化硅高。根據(jù)一些介電材料(二氧化硅,氧化鋁,氮化硼和玻璃)的性能的比較,我們承認(rèn),電介質(zhì)具有較高的介電常數(shù)是更有效地達(dá)到退火溫度。電介質(zhì)的物理特性,如熱膨脹和熔點(diǎn),也很重要。例如,我們實(shí)驗(yàn)用的氧化鋁由于其較大的熱膨脹,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的退火采用水冷電極會(huì)突然破裂。對(duì)于最佳的退火結(jié)果,氮化硼是一個(gè)很好的選擇的介電材料。

可見(jiàn)退火效果強(qiáng)烈地依賴(lài)于介電層厚度。相比伸長(zhǎng)率,使用薄電介質(zhì)的伸長(zhǎng)率比使用厚的具有更高的速率。

電介質(zhì)的直徑尺寸是弱影響延伸率。值得注意的是,當(dāng)銅線(xiàn)被牽引通過(guò)反應(yīng)器時(shí),顫振運(yùn)動(dòng)改變了導(dǎo)線(xiàn)表面的放電間隙長(zhǎng)度和加熱點(diǎn)、退火結(jié)果。此外,在寬的反應(yīng)器中退火的細(xì)銅絲,由于流光長(zhǎng)度密度降低引起細(xì)導(dǎo)線(xiàn)表面出現(xiàn)變色和不均勻。為了獲得穩(wěn)定的放電狀態(tài),減少放電間隙長(zhǎng)度通常是必要的。然而,降低反應(yīng)器間隙減小了放電面積,從而降低了退火溫度。