双层辉光离子渗金属过程的数学模型初探.pdf

第卷第期北京上业大学学报双层辉光离子渗金属过程的数学模型初探北京工业大学材料科学与工程学院北京．登重．．原工业大学太原摘要根据双层辉光离子渗金属的基本物理过程建立并求解工艺过程中个基本过程即源极金属原子的溅射、空间输运和缺陷增强扩散的流量方程在宏观工艺参数条件下探讨丁由气压、电压、极间距离和温度确定的渗层成分一深度随时间变化的模拟方法讨论了由实际工艺条件转化为数学模型所采取的步骤建立方程所依据的假定和简化的台理性．得出了与实验相吻合的计算结果关键词塑星坚堡垒里墼兰分类号禹双层辉光离子渗金属是由我国学者发明的金属表面等离子合金化新技术⋯经过十几年的试验研究已取得了许多有益的成果但理论方面的研究较少本文根据双层辉光离子渗金属工艺的基本物理过程试图用适当的方程描述工艺过程中离子和高速中性粒子流对阴极表面轰击的能量和密度分布源极表面的溅射和溅射原子流在空间的输运、阴极工件表面过饱和点缺陷的产生、缺陷在基体内的迁移规律及其对自扩散和溶质扩散的增强作用合金元素在工件表面的供给渗层形成和相界推移等问题建立相应的数学模型以便对渗层预测和工艺过程自动化控制进行有益的探索．粒子轰击和阴极溅射．粒子轰击的流量与能量对于辉光放电过程中离子对阴极表面的轰击问题首先用一维模型研究阴极表面离子轰击的能量分布这里假定同质气体原子与离子的对称转荷碰撞是影响离子轰击能量分布的唯一机制而从碰撞中获得能量的快速原子在与热运动原子的碰撞中慢化据此令为阴极位降区宽度为转荷碰撞的平均自由程个离子从负辉区与阴极位降区的界面处开始运动同时假定①阴极位降区内无电离过程；②离子从静止开始加速且在每次转荷碰撞中失去所有能量；阴极位降区电场呈线性分布；④与离子的能量无关于是在阴极位降区某微区内离子将发生／次碰撞经历碰撞的离子随后以一／的概率不经其收稿日期：一—国家“计划