金屬管內(nèi)壁涂層方法及模擬綜述全解

北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述碩士文件綜述金屬管內(nèi)壁涂層方法及模擬研究碩士生學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師教授學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院2014年11月北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述金屬管內(nèi)壁涂層方法及模擬研究目錄綱領(lǐng)............................................................................................錯(cuò)誤！不決義書簽。Abstract........................................................................................................................21.22.金屬管內(nèi)表面涂層技術(shù)發(fā)展...................................................................................32.1電鍍................................................................................................................32.2激光加強(qiáng)辦理...............................................................................................42.3等離子體表面改性.......................................................................................42.3.1物理氣相聚積..........................................................................................42.3.2等離子體增加強(qiáng)學(xué)氣相聚積.....................................................................82.3.3離子注入...............................................................錯(cuò)誤！不決義書簽。2.3.4其他......................................................................錯(cuò)誤！不決義書簽。3.空心陰極放電.........................................................................................................133.1空心陰極效應(yīng).............................................................................................133.2電子鐘擺理論.............................................................................................143.3空心陰極放電地區(qū)的散布.........................................................................154.管筒內(nèi)表面等離子體動(dòng)力學(xué)行為數(shù)值仿真.........................................................164.1剖析模型.....................................................................................................164.2流體模型.....................................................................................................174.3PIC方法......................................................................................................184.4MonteCarlo方法........................................................................................194.5PIC/MC方法...............................................................................................194.195.參照文件.................................................................................錯(cuò)誤！不決義書簽。1北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述綱領(lǐng)：管筒件內(nèi)表面辦理素來是等離子體表面改性領(lǐng)域的難題，特別是內(nèi)徑較細(xì)、長(zhǎng)徑比較大及變徑的管件，等離子體難以進(jìn)入管件內(nèi)部，所以辦理難度較大。本文綜述了當(dāng)前管筒件內(nèi)表面辦理的各樣方法及發(fā)展現(xiàn)狀，重視介紹空心陰極等離子體源內(nèi)表面改性法。本文介紹了空心陰極放電等離子體的原理及特點(diǎn)，同時(shí)，介紹了粒子模擬方法（PIC）模擬等離子體行為。為更合理的金屬管內(nèi)壁涂層方法的研究確立了基礎(chǔ)。重點(diǎn)詞：金屬管內(nèi)壁，空心陰極放電，粒子模擬方法Abstract:Plasmaiondepositionoftheinnerwallofcylindricalcomponentsisalwaysadifficulttaskintheplasmamodificationfieldbecauseofthedifficultyfortheplasmatoentertheinnerspaceofthetubes,especiallyfortubeswithsmalldiameterorhighratiooflength/diameterorchangedradius.Inthisthesis,theplasmamodificationmethodsandthecurrentsituationofthedevelopmentofthetubes’innerwallweresummarized.Especiallyintroducingthemethodofhollowcathodedischargetotreattheinnerwalloftube.Thispaperalsointroducedtheprincipleandcharacteristicsofhollowcathodedischarge,andaparticlesimulationmethod(Particle-in-Cell,PIC),whichlaysthefoundationforreasonablesurfacemodificationmethodofinnerwallofthetubes.Keywords:innerwalloftubes,hollowcathodedischarge,Particle-in-Cell(PIC)1、序言在實(shí)質(zhì)工業(yè)應(yīng)用中有大量管狀工件的內(nèi)表面需要改性辦理，比方：油田上的抽油泵泵筒、輸油管道、化工管道、汽車汽缸套，以及軍事領(lǐng)域特別是海軍艦艇上配置的艦炮炮管以及魚雷發(fā)射管等。如不銹鋼管材由于其自己固有的優(yōu)秀特點(diǎn)及其所帶來的安全性、可靠性、干凈性、耐用性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等優(yōu)點(diǎn)而大量應(yīng)用于建筑給水和直飲水的管道，為保護(hù)水資源，改良水質(zhì)，保護(hù)人們的健康發(fā)揮了重要的作用[1]。碳鋼管材、鑄鐵管材寬泛應(yīng)用于石油、天然氣工業(yè)中氣、水、2北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述油的輸送，為其他行業(yè)供應(yīng)了可靠的能源保障。錳鋼及碳錳鋼無(wú)縫鋼管則是船舶用耐壓管材的首選資料。在生物醫(yī)療應(yīng)用方面，很多人造器官都擁有管狀形狀，比方纖細(xì)柔韌的修長(zhǎng)管是制備人造血管最基礎(chǔ)的構(gòu)件。而在國(guó)防領(lǐng)域中，坦克、大炮、槍械的身管，發(fā)動(dòng)機(jī)管路，雷達(dá)波導(dǎo)管以及武裝裝備戰(zhàn)車的軸承、活塞套等等，各樣管筒狀構(gòu)造部件的應(yīng)用更為寬泛。但在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，由于腐化、高溫氧化、摩擦磨損，管筒件內(nèi)表面經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的損壞，造成壽命縮短，給人們的生活帶來了很多不便，工程應(yīng)用上帶來大量的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)2003年9月對(duì)我國(guó)第二大油田－成功油田的檢查發(fā)現(xiàn)，整個(gè)成功油田由于腐化惹起的管線資料費(fèi)直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)3億元，并由于改換管線影響作業(yè)和生產(chǎn)，致使間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億元左右。在軍事方面，由于槍炮管膛線磨損和內(nèi)膛尺寸發(fā)生變化的問題，將致使彈丸初速、射擊精度降落，戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能降低，槍炮管無(wú)效[2,3]。所以，對(duì)管筒件內(nèi)表面進(jìn)行合適的辦理以使其具有更高的硬度，更好的抗摩擦磨損性能，耐高溫、高壓性能、耐腐化性能等，就有著特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。2、金屬管內(nèi)表面涂層技術(shù)發(fā)展表面改性技術(shù)是僅對(duì)資料的表面進(jìn)行辦理的技術(shù)，如滲碳、滲氮、噴丸、激光辦理、離子注入、熱噴涂、陽(yáng)極氧化、化學(xué)氣相聚積、物理氣相聚積等[4]。目前針對(duì)管筒件內(nèi)表面改性辦理，世界上一些科研機(jī)構(gòu)及大學(xué)都做了大量的研究工作，主要采用的方法有電鍍、激光加強(qiáng)辦理、等離子體表面改性等。2.1電鍍電鍍是最早提出的管筒件內(nèi)表面辦理方法，在我國(guó)已有40多年的歷史。具體方法是將管筒件內(nèi)表面完好淹沒在電解液中，經(jīng)過電鍍液的自由流動(dòng)與浸泡，自然將改性介質(zhì)帶到需要辦理的部位，爾后經(jīng)過陰陽(yáng)極反響生成合適的鍍層[5]。田青超等[6]研究了鍍鉻優(yōu)秀襯管鋼射擊后的燒蝕狀況，發(fā)此刻射擊循環(huán)的高熱沖擊作用下，鍍層表面產(chǎn)生了裂紋并漸漸擴(kuò)展，致使鉻層小面積剝落。K.M.Yin等[7]采用關(guān)閉的電鍍系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)150mm，內(nèi)徑分別為3mm和6mm的銅管進(jìn)行了鍍鉻辦理。謝洪波[8]等從應(yīng)用的角度對(duì)方形管狀部件內(nèi)壁電鍍硬鉻技術(shù)進(jìn)行了探3北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述討，發(fā)現(xiàn)方管內(nèi)角難以鍍覆，且方管內(nèi)壁兩頭厚度不平均。電鍍也有其自己的優(yōu)勢(shì)所在，如不受辦理管長(zhǎng)的限制，能夠?qū)?nèi)徑達(dá)幾個(gè)毫米的修長(zhǎng)管件進(jìn)行辦理等，但電鍍涂層在性能上存在著不足，更為重要的是鍍液對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染，在環(huán)保要求日益提高的今天，必定搜尋合適的可取代的新方法。2.2激光加強(qiáng)辦理利用激光的高能量密度和高方向性可對(duì)管狀資料內(nèi)表面進(jìn)行辦理，使管狀工件內(nèi)表面的性能獲取提高，特別是提高內(nèi)表面硬度、強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性和耐高溫性能，進(jìn)而提高管狀資料的使用壽命[9]。用于管內(nèi)表面辦理的激光表面改性技術(shù)主要包括激光熔覆合金化、激光相變硬化和激光蒸發(fā)鍍膜等。激光熔覆是把所需配制的合金粉末經(jīng)激光消融成熔覆層的主體合金，熔覆層與基體金屬有一薄層消融，組成冶金聯(lián)合的一種激光表面辦理技術(shù)。激光相變硬化是將激光束以105-106℃/S的加熱速度作用在被辦理的金屬表面上，使其溫度快速上漲至相變點(diǎn)以上，并經(jīng)過基體的熱傳導(dǎo)，快速冷卻實(shí)現(xiàn)自冷淬火的技術(shù)[10]。激光加強(qiáng)辦理的最大優(yōu)勢(shì)在于辦理后工件的形狀及尺寸變化不大，將熱影響區(qū)減少到了最小?？墒羌す獗砻婕訌?qiáng)辦理需要有激光發(fā)生器，設(shè)備弘大，成本較高。同時(shí)鋼材對(duì)紅外能（波長(zhǎng)為10.6μm）的吸取率特別低，僅為10%左右，造成能量的浪費(fèi)，所以激光只合用一些特其他場(chǎng)合，其應(yīng)用碰到了極大的限制。2.3等離子體表面改性等離子體可由紫外輻射、X射線、加熱、沖擊波、激光輻照、氣體放電等方法產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上多采用氣體放電的方式。等離子體表面改性技術(shù)可應(yīng)用于離子注入、熱噴涂、堆焊、薄膜聚積、化學(xué)熱辦理、離子束混淆和離子束剖析等方面，是整個(gè)表面工程技術(shù)發(fā)展的重要支柱，世界各國(guó)競(jìng)相鼎力投入研究[11]。內(nèi)表面的等離子體辦理素來是表面改性辦理的難點(diǎn)，當(dāng)前主要有物理氣相聚積（PVD）、等離子體增加強(qiáng)學(xué)氣相聚積（PECVD）以及離子注入等。2.3.1物理氣相聚積在內(nèi)表面涂層聚積時(shí)，采用蒸起源來涂敷金屬是一種簡(jiǎn)單易行，而且特別經(jīng)濟(jì)的方法。M.Sato[12]經(jīng)過空心陰極電子槍蒸發(fā)法實(shí)現(xiàn)了管筒件內(nèi)表面TiN涂層的4北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述聚積，圖2-1為裝置簡(jiǎn)圖。空心陰極電子槍及靶材置于待辦理管件內(nèi)部并與其同軸放置?？招年帢O電子槍發(fā)射電子，轟擊做為陽(yáng)極的資料Ti，使其蒸發(fā)，同時(shí)往反響室內(nèi)通入N2，在待辦理管件上施加負(fù)偏壓獲取TiN涂層。經(jīng)過管件的往來運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)辦理的平均性。圖2-1空心陰極電子槍蒸發(fā)法辦理管內(nèi)表面裝置圖1991年，Maston[13,14]等發(fā)了然一種快速三極濺射聚積方法，在內(nèi)徑Ф25mm，外徑Ф42mm的4340鋼管內(nèi)表面聚積了幾十微米厚的體心立方鉭涂層。圖2-2為試驗(yàn)裝置表示圖：中心棒狀金屬鉭靶為工作陰極，真空室壁為陽(yáng)極，管件底部鉭片發(fā)射電子，做為協(xié)助陰極激發(fā)保持等離子體。所以，稱整個(gè)系統(tǒng)為三極濺射。他們研究了氣體種類、基體溫度、氣壓等對(duì)所形成的相和涂層的顯微構(gòu)造的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基體溫度、離子轟擊能量及濺射氣體等對(duì)α-Ta體心立方相的形成與散布擁有重要影響，同時(shí)濺射靶的搬動(dòng)提高了所制備涂層的密度，促使了單相鉭的形成。Lee[15]對(duì)三極濺射形成的鉭涂層的相、節(jié)余應(yīng)力和構(gòu)造進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)鈮作為打基層的狀況下，能夠獲取完好的α相鉭涂層，涂層表面有很高的節(jié)余拉應(yīng)力。此方法是依賴處于管上下兩個(gè)端口的熱陰極及陽(yáng)極直接放電產(chǎn)生等離子體，由于放電通道狹小，起輝難度很大，所以不合用于辦理長(zhǎng)/徑較大的管件，Maston等人辦理管件的最大長(zhǎng)度92.4mm，最小內(nèi)徑Ф20mm。5北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述圖2-2三級(jí)濺射裝置表示圖為了能辦理更大長(zhǎng)/徑的管件，崔江濤[16]等人將三級(jí)濺射裝置進(jìn)行了改良，提出了修長(zhǎng)管內(nèi)腔多級(jí)濺射裝置，圖2-3為該裝置構(gòu)造表示圖。除了采用三級(jí)濺射裝置的三個(gè)電極外，他們?cè)跓艚z熱陰極與管件底部之間加入一個(gè)環(huán)狀柵極，這個(gè)柵極起到對(duì)電子的聚焦和加快作用，使電子經(jīng)過柵極后擁有較高的動(dòng)能，能夠在較長(zhǎng)的管內(nèi)激發(fā)等離子體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更大長(zhǎng)/徑管件的內(nèi)表面辦理。多級(jí)濺射系統(tǒng)能夠在Ф15×300mm、Ф6×90mm的管件內(nèi)部產(chǎn)生牢固平均的等離子體，并能夠進(jìn)行多種金屬靶材的濺射。同時(shí)，該系統(tǒng)工作壓強(qiáng)較低（0.2-1.0Pa），陽(yáng)極電流密度大（最大可達(dá)106mA/mm2），可獨(dú)立調(diào)治靶濺射電壓和管偏壓。采用該方法，作者在內(nèi)徑Ф20mm，長(zhǎng)200mm的管件內(nèi)壁成功制備了TiN薄膜，膜層最大聚積速率可達(dá)3.5μm/h，且厚度較為平均，耐腐化性能較好。6北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述圖2-3修長(zhǎng)管內(nèi)腔多級(jí)放電裝置構(gòu)造表示圖中科大的張耀峰[17,18]等人設(shè)計(jì)了一套合用于加快器管道真空室的低溫濺射鍍TiN薄膜裝置。他們將待辦理管件自己做為真空室，在管件中心軸向放置同軸的金屬靶材，在靶材與管件之間施加直流電壓來獲取等離子體，靶材為負(fù)極，待辦理管件為正極。利用該濺射裝置，對(duì)內(nèi)徑Ф86mm，長(zhǎng)2000mm的不銹鋼管道內(nèi)壁進(jìn)行了TiN聚積試驗(yàn)。結(jié)果表示：在壓強(qiáng)為80-90Pa，基體溫度160-180℃時(shí)，不銹鋼管道獲取的TiN膜層性能最正確，此時(shí)薄膜聚積速率為0.145nm/s。該方法實(shí)質(zhì)上就是常有的二級(jí)濺射法，能夠在較長(zhǎng)的管件內(nèi)表面實(shí)現(xiàn)鍍膜，可是氣壓很高，對(duì)成膜質(zhì)量有較大影響。德國(guó)的W.Ensinger[19]提出采用圓錐靶濺射的方法在管件內(nèi)表面制備涂層。該方法的工作原理為將一可搬動(dòng)的圓錐形靶材伸入到待辦理管內(nèi)，利用管外離子束源引出高能離子，經(jīng)聚焦打到靶材上，產(chǎn)生濺射效應(yīng)，進(jìn)而在管件內(nèi)表面聚積膜層。圖2-4為裝置構(gòu)造表示圖。此方法的最大優(yōu)勢(shì)在于辦理材質(zhì)不受限制，能夠7北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述對(duì)任何資料管件內(nèi)壁進(jìn)行辦理，應(yīng)用性較強(qiáng)。但由于要產(chǎn)生離子束，同時(shí)還要對(duì)其聚焦，實(shí)現(xiàn)起來較為困難。一旦散焦，濺射率就會(huì)大打折扣。俄羅斯的A.A.lozovan[20,21]提出用脈沖激光源取代離子束源，利用脈沖激光束加熱靶材使其蒸發(fā)，進(jìn)而在管件內(nèi)表面聚積膜層。他們用這類方法成功的在內(nèi)徑Ф10mm的X18H10T鋼管內(nèi)表面聚積了Cu和Mo涂層。圖2-4圓錐靶濺射裝置圖2.3.2等離子體增加強(qiáng)學(xué)氣相聚積技術(shù)日本的I.Hideaki[22]等經(jīng)過等離子體化學(xué)氣相聚積的方法在內(nèi)徑Ф10mm的鋼管內(nèi)表面聚積了TiN涂層。圖2-5為化學(xué)氣相聚積辦理內(nèi)管表示圖。將待辦理管件水平放置，并伸入與其同軸放置的CVD爐膛內(nèi)，混淆氣體TiCl4+N2+H2從管件的一端通入管內(nèi)，經(jīng)過CVD爐膛的加熱作用，使管內(nèi)的氣體反響，在內(nèi)表面聚積成膜。同時(shí)經(jīng)過行走裝置控制CVD爐膛沿管件軸向運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)表面的平均辦理。利用這類方法，他們?cè)诠軆?nèi)表面聚積了厚度平均的TiN涂層，并獲取最正確實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：聚積溫度為1050℃，總氣體流量率為360Sccm，爐膛搬動(dòng)速度為2.8mm/min。8北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述圖2-5化學(xué)氣相聚積辦理內(nèi)管表示圖核工業(yè)西南物理研究院的金凡亞[23]等人利用一種新式等離子體增加強(qiáng)學(xué)氣相聚積內(nèi)表面復(fù)合辦理系統(tǒng)在Ф100×1000mm的316不銹鋼管內(nèi)表面聚積了TiN涂層，圖2-6為試驗(yàn)原理圖。研究結(jié)果表示：涂層厚度沿管軸向?qū)φ蛰^較均勻，且擁有較好的表面特點(diǎn)和機(jī)械性能。圖2-6等離子體復(fù)合內(nèi)表面系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖9北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述K.Berreth[24]等為了提高一種馬氏體鋼管（T91）內(nèi)表面的耐腐化和抗氧化能力，在管件內(nèi)表面經(jīng)過CVD的方法聚積了Si涂層，并對(duì)聚積后膜層進(jìn)行了熱處理。結(jié)果表示：辦理后的管件內(nèi)表面硬度略有降低，強(qiáng)度變化不大，抗氧化能力大大改良。2.3.3離子注入離子注入的方法能夠使加強(qiáng)表面元素的濃度沿注入層呈連續(xù)變化，不存在界面與結(jié)協(xié)力問題，能夠在不改變工件尺寸的前提下，獲取所需性能的改性層，擁有特別顯然的表面辦理優(yōu)勢(shì)[25]?？墒顷P(guān)于內(nèi)表面離子注入來說，特別是關(guān)于修長(zhǎng)管筒的內(nèi)表面離子注入，問題就大不同樣了。到此刻為止，人們很難找到一種較好的管內(nèi)表面辦理方法。等離子體淹沒離子注入被提出此后，人們對(duì)這類技術(shù)寄望了特別大的希望，希望能夠解決修長(zhǎng)管筒內(nèi)表面的離子注入問題。該技術(shù)的工作原理為：將待辦理的管筒件放在真空室中，真空室內(nèi)經(jīng)過氣體或金屬離子源產(chǎn)生等離子體，該等離子意會(huì)經(jīng)過擴(kuò)散作用進(jìn)入管筒內(nèi)部，當(dāng)在管筒上施加負(fù)偏壓時(shí)，由于鞘層的作用，管筒內(nèi)部的離子就會(huì)加快飛向管筒內(nèi)表面，形成注入效應(yīng)。管內(nèi)離子注入的理論研究起源于Sheridan博士的工作，他經(jīng)過數(shù)值仿真的方法在理論上闡述了內(nèi)表面等離子體離子注入的可行性，并提出了特點(diǎn)空間尺度的見解，即D040V0/en0（其中V0為管上施加的負(fù)電壓；n0為管內(nèi)等離子體密度）。若是被辦理的管筒內(nèi)徑太細(xì)，由于管內(nèi)鞘層交叉重疊，管內(nèi)等離子體電位與施加電位差值就會(huì)減小，結(jié)果注入效應(yīng)就會(huì)大大降低，甚至根本不能能產(chǎn)生注入效應(yīng)，而上述特點(diǎn)空間尺度的公式表示在等離子體密度必然的條件下，關(guān)于一定的管筒半徑，存在一個(gè)相應(yīng)的注入電壓值，即便加到管上的負(fù)高壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了該電壓值，離子所能獲取的能量也其實(shí)不會(huì)有太大提高，甚至根本不會(huì)提高[27,28]。管內(nèi)注入模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示：當(dāng)管內(nèi)氮等離子體密度為2×1015ions/cm3的條件下，即便管上施加的電壓達(dá)到200kV，內(nèi)徑Ф8mm的管件內(nèi)部離子的加快電壓只有20kV，內(nèi)徑Ф12mm的管件內(nèi)部離子加快電壓為30kV。這就給管筒件內(nèi)表面等離子體離子注入蒙上了陰影[27]。為此，香港城市大學(xué)的X.C.Zeng博士[29,30]及中科院物理所的孫牧博士[31,32]幾乎同時(shí)提出了中心協(xié)助地電極離子注入技術(shù)，原理圖如2-7所示。在管筒件接10北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述負(fù)高壓脈沖源的基礎(chǔ)上，他們?cè)趫A筒中心軸向增加了一個(gè)接地電極。X.C.Zeng數(shù)值仿真的研究結(jié)果表示，采用協(xié)助接地電極，能夠?qū)芡矁?nèi)的電勢(shì)進(jìn)行有效鉗位，防備鞘層重疊后管內(nèi)等離子體電位與管壁施加電位差值減小。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中心協(xié)助電極周邊是離子沖擊能最大的地區(qū)，而平均離子沖擊能則隨著脈沖時(shí)間的增加而漸漸減小，進(jìn)一步的研究表示，這類方法有效地提高了離子注入能量，但注入過程進(jìn)行的特別快速，筒內(nèi)的離子很快被耗資掉，離子密度急劇降低，仍舊存在改性效率低、軸向平均性差（50％）的問題。S.M.Malik[33]等人也采用這類方法在直徑Ф100mm管內(nèi)表面注入聚積了DLC及TiN膜層，同樣發(fā)現(xiàn)了膜層平均性較差的問題。鈕金真[34]等人同樣采用中心協(xié)助地電極方法在管內(nèi)表面制備了DLC膜層，研究結(jié)果表示生成的DLC膜層構(gòu)造與RF功率有很大的關(guān)系。當(dāng)RF功率在500W以上時(shí)更簡(jiǎn)單生成納米晶粒的DLC膜，薄膜表面圓滑、致密、平均；當(dāng)RF功率較低時(shí)，獲取的為微小石墨顆粒形成的松懈薄膜，膜層性能較差。圖2-7中心協(xié)助電極離子注入法表示圖以上對(duì)管內(nèi)表面離子注入的方法都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是等離子體源都在管外面，等離子體在管外產(chǎn)生后，經(jīng)過擴(kuò)散作用進(jìn)入到管內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)表面改性的，所以在對(duì)長(zhǎng)/徑較大的管件進(jìn)行辦理時(shí)，必然存在改性收效不平均的問題。所以急迫要求將等離子體源引入到管件的內(nèi)部。中科院物理所的劉斌等人[35]第一對(duì)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)法進(jìn)行了改良，提出了內(nèi)表面柵極加強(qiáng)等離子體源離子注入（GEPSII）技術(shù)，原理見圖2-8。他是在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過在中心射頻電極與樣品之間加一圓筒形柵網(wǎng)，在中心電極與輔11北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述助柵網(wǎng)間激發(fā)產(chǎn)生等離子體，形成離子注入。利用GEPSII技術(shù)，劉斌等人進(jìn)行了TiN涂層聚積，所辦理管件尺寸為Ф100×210mm。這類方法有幾個(gè)特點(diǎn)：等離子體在管內(nèi)部產(chǎn)生，沿軸向密度相對(duì)平均，軸向平均性可大于80％；等離子體產(chǎn)生區(qū)和加快區(qū)分別；由于使用陰極濺射，金屬離子能被引入。但這類方法不能夠辦理細(xì)管的缺點(diǎn)也是不問可知的。圖2-8柵網(wǎng)加強(qiáng)內(nèi)表面改性表示圖哈工大的鞏春志[36]提出了高壓脈沖和射頻般配的新方法，即利用脈沖射頻在管件自己直接產(chǎn)生等離子體，經(jīng)過脈沖射頻與高壓脈沖的相序控制，在產(chǎn)生等離子體的同時(shí)或此后施加高壓脈沖，實(shí)現(xiàn)管內(nèi)壁的離子注入，同時(shí)在管筒外引入地電極障蔽管筒，以控制待辦理管筒的外面放電，圖2-9為裝置表示圖。他們?cè)趦?nèi)徑Ф30mm的管件內(nèi)部成功的實(shí)現(xiàn)了氮離子注入，并獲取了較好的改性平均性。圖2-9管筒自激射頻放電等離子注入實(shí)驗(yàn)裝置表示圖12北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述2.3.4其他除上述的管內(nèi)表面辦理方法外，還有一些方法也有重視要的應(yīng)用。陽(yáng)極氧化就是其中的一種。它是將待辦理的管件做為陽(yáng)極，經(jīng)過電解液在管內(nèi)部的流動(dòng)使其氧化的方法。D.Djozan[37]等人用這類方法對(duì)長(zhǎng)1m的鋁內(nèi)表面進(jìn)行了辦理，發(fā)現(xiàn)電解液濃度、流動(dòng)率、溫度、電壓及陽(yáng)極氧化時(shí)間對(duì)氧化層的厚度、縫隙率等有很大影響。電解液溫度在15-18℃能夠獲取最厚的陽(yáng)極氧化層，而最正確的電解液流動(dòng)率為1-2ml/min。熱浸鍍與微弧氧化（PEO）聯(lián)合法是中科院物理所的顧偉超等人近來提出的對(duì)鋼管內(nèi)表面進(jìn)行改性辦理的一種新方法[38]。由于微弧氧化只能對(duì)非鐵類金屬資料進(jìn)行辦理，所以先用熱浸鍍的方法在鋼管內(nèi)表面涂覆一層鋁薄膜，爾后再對(duì)其進(jìn)行微弧氧化辦理。這類方法的實(shí)質(zhì)仍是成立在電鍍的基礎(chǔ)上的，所以很難防備電鍍中存在的一些問題。D.Demokan[39]提出了一種內(nèi)表面改性的新方法。將一金屬桿或許棒材表面面包覆預(yù)聚積資料的金屬箔，并同軸置于待辦理管件內(nèi)部，待辦理管件接高壓。經(jīng)過外電路給金屬杠經(jīng)過一大電流，使金屬箔蒸發(fā)，離化的金屬離子就會(huì)在電場(chǎng)的作用下注入到管件內(nèi)表面。3、空心陰極放電空心陰極放電（HollowCathodeDischarge）簡(jiǎn)稱HCD放電，是真空放電的一種特別形式。它擁有低電壓、大電流、離化率高、粒子能量大等優(yōu)點(diǎn)，由德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家帕邢（Paschen）于1916年第一報(bào)道和使用。3.1空心陰極效應(yīng)若在一般輝光放電管中裝入兩個(gè)平行的平板陰極（圖3-1(a)），那么在放電時(shí)，兩個(gè)陰極周邊將出現(xiàn)各自的阿斯頓暗區(qū)、陰極光膜、陰極暗區(qū)和負(fù)輝區(qū)，而法拉第暗區(qū)和正柱則是公共的[40]。13北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述圖3-1空心陰極效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和理論說明（a）輝光放電管；（b）電子在兩極間的位能散布若是想法讓兩個(gè)陰極C1和C2漸漸互相湊近，則當(dāng)間距減小到某一程度時(shí)，兩個(gè)負(fù)輝區(qū)便合而為一了。這時(shí)，可看到負(fù)輝的發(fā)光強(qiáng)度和電流密度都大大增加。[41]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，陰極資料對(duì)空心陰極效應(yīng)影響不大。發(fā)生空心陰極效應(yīng)時(shí)的電流密度J，與陰極位降同樣的一般陰極的正常輝光放電時(shí)的電流密度J0之比值J/J0，稱為空心陰極效應(yīng)的電流密度放大系數(shù)。它表示空心陰極效應(yīng)發(fā)生的程度。由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)陰極間距d不變時(shí)，比值J/J0隨氣壓的增加而降落，所以空心陰極效應(yīng)漸漸減退，致使消失，可見空心陰極效應(yīng)與氣壓有關(guān)。3.2電子鐘擺理論如圖3-1(a)所示，當(dāng)空心陰極效應(yīng)發(fā)生時(shí)，雙陰極C1和C2之間的距離d是很大的，由C1和C2逸出的電子，從陰極位降區(qū)獲取足夠的速度后，進(jìn)入各自的負(fù)輝區(qū)，賭氣體激發(fā)或電離，失去部分能量，再進(jìn)入法拉第暗區(qū)，最后趨向陽(yáng)極。當(dāng)距離d減小或氣壓降低時(shí)，由陰極C1逸出的電子，能夠入射到C2的陰極位降區(qū)，在那里碰到C2的電場(chǎng)排擠而返回C1。自然，關(guān)于由陰極C2逸出的電子，同樣發(fā)生這類狀況，陰極C1和C2之間的電子運(yùn)動(dòng)的位能散布如圖3-1(b)所示。由陰極C1逸出的電子，在1M一段上碰到空間電場(chǎng)的作用，漸漸被加快；運(yùn)動(dòng)到MC2一段時(shí)，就碰到電場(chǎng)的排擠而減速。若是在這段時(shí)間內(nèi)，電子一次也未能與其他粒子相碰撞，那么它將沿著原路線返回，并擁有它從陰極逸出時(shí)的能量?？墒牵羰请娮釉谶\(yùn)動(dòng)路線上同氣體原子發(fā)生了非彈性碰撞，那么電子必14北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述然耗資一部分能量，使這些氣體原子激發(fā)和電離。沒有發(fā)生碰撞時(shí)，電子便在C1和C2之間作振幅位為d/2的振動(dòng)。電子的這類振動(dòng)稱為電子的“鐘擺”[42]。發(fā)生一次碰撞，電子大概失去幾eV的能量。由于空心陰極放電的陰極位降一般為250～500V，而使一個(gè)原子激發(fā)或電離，一般約需幾至十幾eV的能量（銫的電離電位最低（-3.88V），氦的電離電位最高（-24.48V））。所以，在C1和C2之間作了“鐘擺”的電子，在理論上能夠惹起幾十個(gè)原子的激發(fā)或電離。于是陰極之間地區(qū)內(nèi)的發(fā)光強(qiáng)度劇增，發(fā)生“空心陰極效應(yīng)”的實(shí)質(zhì)即在于此。3.3空心陰極放電地區(qū)的散布面對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生空心陰極放電的陰極孔口察看，能夠看到孔中的光強(qiáng)散布，如圖1-14的幾個(gè)區(qū)。最湊近陰極內(nèi)壁的一不發(fā)光的薄層是阿斯頓暗區(qū)，阿斯頓暗區(qū)之內(nèi)有一發(fā)光薄層是陰極光膜（陰極表面面上也會(huì)出現(xiàn)陰極光膜，特別是當(dāng)孔徑大、深度淺時(shí)）。緊接著的內(nèi)層是陰極暗區(qū)。中心是光強(qiáng)比較大而平均的負(fù)輝區(qū)。誠(chéng)然負(fù)輝比較平均，但認(rèn)真看時(shí)仍可發(fā)現(xiàn)，在陰極軸線方向上亮度較大，而且朝著陰極暗區(qū)遲緩降落。應(yīng)指出，在平常輝光放電的狀況下，負(fù)輝亮度最大的地方是湊近陰極的一邊，而空心陰極放電恰巧相反。阿斯頓暗區(qū)、陰極光膜和陰極暗區(qū)組成空心陰極放電的陰極位降區(qū)（見圖3-2），陰極壓降大多數(shù)就降落在這里。阿斯頓暗區(qū)是這樣形成的：最初從陰極逸出的電子速度很小，未具備激發(fā)氣體原子發(fā)光的能力，所以是暗的。當(dāng)電子跑過這段暗區(qū)此后，它從電場(chǎng)獲取了激發(fā)原子或分子所需要的動(dòng)能，于是形成陰極光膜。在湊近陰極暗區(qū)的一面，陰極光膜的界面不太清楚。陰極暗區(qū)其實(shí)不像阿斯頓暗區(qū)那樣完好不發(fā)光。這個(gè)暗區(qū)顯得暗，完好部是被光明的負(fù)輝襯托出來的。此地區(qū)形成原因?yàn)?，電子在這個(gè)地區(qū)的電場(chǎng)中不斷獲取能量，動(dòng)能越來越高，致使高出激發(fā)幾率的最大值，激發(fā)幾率急劇降落，激發(fā)愈來愈少，所以發(fā)出的光比較弱。在這地區(qū)電子惹起大量電離，繁流放電集中在這里。負(fù)輝：電子飛向?qū)γ婺遣糠株帢O時(shí)，由于對(duì)面那部分陰極電場(chǎng)的阻滯作用，漸漸減速。速度減慢，激發(fā)幾率又復(fù)增加，激發(fā)、躍遷活動(dòng)增加、所以發(fā)光加強(qiáng)。電子沿著空心陰極直徑搖動(dòng)，直至失去大多數(shù)動(dòng)能后，速度漸漸減小，為了組成電路的通路，它必然有一個(gè)旭日極運(yùn)動(dòng)的速度[43]。15[44]。北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述發(fā)生空心陰極效應(yīng)時(shí)，負(fù)輝全部集中在空心陰極孔內(nèi)，陰極內(nèi)表面所發(fā)射出來的電子，經(jīng)常沿著直徑往來運(yùn)動(dòng)好幾次，才能抵達(dá)陽(yáng)極，所以大大提高了空心陰極中電子激發(fā)、氣體電離或原子蒸氣的效率，提高了負(fù)輝區(qū)的發(fā)光強(qiáng)度圖3-2空心陰極放電地區(qū)散布空心陰極放電的法拉第暗區(qū)和正柱的長(zhǎng)度，主要由陰極和陽(yáng)極之間的距離或氣壓決定，當(dāng)距離較小或氣壓較低時(shí)，它們能夠完好消失；反之，能夠伸的很長(zhǎng)。在各樣惰性氣體中，正柱的發(fā)光顏色各不同樣：在氦中呈橙黃色，在氬中呈紫色（紫色帶紅則混有空氣）。若混有少量水蒸氣或碳酸氣，正柱呈灰白色?？招年帢O放電的正柱同樣會(huì)出現(xiàn)云層構(gòu)造，特別是當(dāng)電流較小，載氣中混有少量雜質(zhì)氣體或水蒸氣時(shí)，比較簡(jiǎn)單出現(xiàn)。電流較大，載氣較純時(shí)，正柱老是連續(xù)一片。4、管筒內(nèi)表面等離子體動(dòng)力學(xué)行為數(shù)值仿真在等離子體表面改性過程中，依照不同樣的鞘層擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)模型能夠計(jì)算出在注入過程中抵達(dá)樣品表面不同樣地點(diǎn)處的離子能量、速度、注入劑量和入射角度等。其中研究離子鞘層擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)過程的方法分別有：Particle-In-Cell（PIC）、流體方法、剖析方法、MonteCarlo（MC）方法，以及PIC/MC方法等。4.1剖析模型1989年Lieberman成立了一維平板無(wú)碰撞鞘層的剖析模型[45]，Scheuer等人將這一模型實(shí)行到柱體和球體形狀的樣品上[46]。剖析模型的基本假設(shè)是:16北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述1.鞘層中離子運(yùn)動(dòng)是無(wú)碰撞的(低氣壓狀況下)；2.電子對(duì)電場(chǎng)的反響遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于離子，能夠認(rèn)為是剎時(shí)反響(ωpe>>ωpi)；3.樣品上施加的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子溫度(eU0>>kTe)；4.離子渡越鞘層的過程中，鞘層中的電場(chǎng)保持不變，這個(gè)剎時(shí)鞘層表現(xiàn)為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)；5.準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)鞘層符合空間限制電流的Child-Langmuir定律，是Child-Langmuir鞘層。當(dāng)極板電勢(shì)為V，鞘層厚度為S時(shí)，依照Child-Langmuir定律，鞘層電流密度為:4ε032eV2jMS2（4-1）9在鞘層界線，離子束流密度為jen0(dsμb)（4-2）dt其中μb為Bohm速度。依照上式，能夠獲取鞘層厚度s隨時(shí)間的變化關(guān)系方程ds34ε2eV2en0(dtμb)0（4-3）9MS2一旦知道了鞘層的厚度，就能夠計(jì)算出隨時(shí)間變化的注入離子流、離子總注入量和注入能量的散布。Scheuer等人[47]在1990年把Liberman的剖析模型實(shí)行到柱形和球形樣品的狀況，并認(rèn)為當(dāng)樣品表面所加負(fù)偏壓遠(yuǎn)高于電子溫度時(shí)，離子鞘層向等離子體擴(kuò)展過程中，預(yù)鞘層來不及形成就會(huì)被擴(kuò)展的鞘層覆蓋，這時(shí)可忽略鞘層界線處離子的Bohm速度vB，立刻（4-2）式變?yōu)椋簀0en0ds（4-4）dt4.2流體模型數(shù)值模擬方法中的流體模型使用了離子密度守恒和動(dòng)量方程、電子平衡波、泊松方程聯(lián)立的非線性方程組，模擬過程中有關(guān)物理量隨時(shí)間的變化的過程精準(zhǔn)描繪了鞘層的時(shí)空演化。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的田修波教授利用無(wú)碰撞離子流體模型，對(duì)復(fù)雜外形靶體(擁有溝槽的靶體)的PIII注入過程進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果顯示高密度的非平均等離子體能夠有效地改良注入劑量平均狀況[48]。由于EGDPIII17北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述注入過程中能夠產(chǎn)生離子密度高達(dá)1091010/cm3的等離子體，依照上述結(jié)果EGDPIII在辦理復(fù)雜外形靶體時(shí)較PIII更為有優(yōu)勢(shì)?？偠灾昧黧w模型可以很便利的察看形狀較為復(fù)雜的工件在等離子體過程中鞘層的演化，且計(jì)算精度優(yōu)于剖析模型，為優(yōu)化這類工件的離子注入工藝供應(yīng)研究基礎(chǔ)。4.3PIC方法PIC方法是依照牛頓第二定律，經(jīng)過追蹤大量帶電粒子在電磁場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)來模擬等離子體的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，進(jìn)而得出系統(tǒng)隨時(shí)間的變化行為的粒子模擬方法。模擬過程簡(jiǎn)單描繪為:被模擬的空間被區(qū)分為很多小的網(wǎng)格，將大量粒子按密度散布放置在網(wǎng)格空間，經(jīng)過合適權(quán)重方法分派粒子密度，以此求解泊松方程。獲取各個(gè)點(diǎn)上的電勢(shì)和電場(chǎng)后，由相應(yīng)的權(quán)重方法求解空間各點(diǎn)粒子所受的電場(chǎng)力，進(jìn)而求出下一時(shí)刻每個(gè)粒子的速度和地點(diǎn)。爾后再經(jīng)過合適的權(quán)重方法從頭獲取粒子在各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的離子密度。這樣進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算，直到脈沖結(jié)束，如圖所示。經(jīng)過對(duì)每個(gè)粒子的追蹤，能夠獲取鞘層的演化過程及粒子在鞘層中的運(yùn)動(dòng)行為。由于流體模型是從宏觀角度研究等離子體大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的行為，模擬的對(duì)象是流體元而非單個(gè)離子，其實(shí)不能夠精準(zhǔn)地給出密度躍變的細(xì)節(jié)，所以描繪多維狀況低等離子體淹沒離子注入鞘層擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)過程使用PIC方法更為確實(shí)。圖8PIC方法流程圖18北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述4.4MonteCarlo方法PIC方法誠(chéng)然很好的描繪了離子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及電場(chǎng)散布雖時(shí)間的變化，但忽略了離子在鞘層內(nèi)加快過程中與中性粒子間的碰撞。實(shí)質(zhì)PIII過程中，誠(chéng)然氣壓很低，離子在鞘層中仍是可能與中性粒子碰撞，碰撞會(huì)使離子能量損失，方向改變。所以考慮碰撞效應(yīng)付PIII過程的影響是必要的。在MonteCarlo方法中，追蹤進(jìn)入鞘層中的每一個(gè)離子的行跡，察看其與其他粒子可否發(fā)生碰撞以及碰撞的種類，確立離子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到離子注入到工件表面。對(duì)大量粒子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而獲取所需的物理量的散布規(guī)律。4.5PIC/MC方法PIC/MC方法是將PIC和MC兩種方法聯(lián)合，其自己不單自洽，而且考慮了粒子間的碰撞，是迄今為止比較公認(rèn)的一種粒子模擬方法[49]。所謂PIC/MC方法，就是在原來PIC方法的循環(huán)步驟中，當(dāng)獲取某一時(shí)刻離子的速度和地點(diǎn)后，考慮離子與中性粒子間可否發(fā)生碰撞，若發(fā)生了碰撞，離子的速度大小及運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化，而地點(diǎn)不變，此后再權(quán)重離子到網(wǎng)格點(diǎn)。5、小結(jié)管狀構(gòu)件內(nèi)表面防備作為表面工程領(lǐng)域近來幾年來的技術(shù)需求，對(duì)其表面改性技術(shù)提出了越來越高的要求。經(jīng)過近20年的發(fā)展，當(dāng)前已提出并發(fā)展了一些內(nèi)表面真空鍍膜技術(shù)與裝置。隨著世界能源和環(huán)保問題日益嚴(yán)重，對(duì)發(fā)展節(jié)能、環(huán)保、高效的管件內(nèi)表面改性技術(shù)與裝置的需要變得越來越緊迫。電鍍技術(shù)將漸漸被以無(wú)環(huán)境污染的等離子體表面改性技術(shù)所取代。PECVD方法只管可聚積涂層，但由于聚積溫度較高及聚積涂層的種類限制，且管內(nèi)涂層平均性仍存在必然問題，仍無(wú)法寬泛應(yīng)用。磁控濺射方法可聚積的薄膜種類較廣，但由于中心柱狀靶材的應(yīng)用及膜基結(jié)協(xié)力尚嫌不足，對(duì)其應(yīng)用仍存在必然困難。對(duì)照而言，電弧離子鍍技術(shù)對(duì)管件內(nèi)壁鍍膜可獲取較為致密的膜層，而且經(jīng)過電磁場(chǎng)同樣離子體的聚焦與拘束，可制備的管件長(zhǎng)徑比達(dá)到10.0以上，特別是可制備的薄膜范圍寬泛，如各樣金屬膜、氮化物及碳化物薄膜，所以經(jīng)過技術(shù)的不斷完滿，將會(huì)發(fā)展為一種合適長(zhǎng)管內(nèi)壁鍍膜的有效辦理技術(shù)。可是，受等離子體傳輸過程中的損失及大19北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述顆粒污染，更細(xì)更長(zhǎng)管件內(nèi)表面鍍膜仍面對(duì)很大挑戰(zhàn)。總的來看，各樣內(nèi)表面真空鍍膜技術(shù)各有其利害勢(shì)，怎樣找到合適的應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展更廣譜、更可靠的內(nèi)壁鍍膜技術(shù)、內(nèi)壁鍍膜剖析測(cè)試方法等仍是此后急需發(fā)展的重要方向。6、參照文件黃汝宏.建筑給排水管材的回首與展望.中國(guó)住處設(shè)備.2003,(19):42~45S.Sopok,C.Rickard,S.Dunn.ThermalChemicalMechanicalGunBoreErosionofanAdvancedArtillerySystemPartOne:TheoriesandMechanisms.Wear.2005,258(1-4):659~670D.Y.Chung,N.Shin,M.Oh,S.H.Yoo,S.H.Nam.PredictionofErosionfromHeatTransferMeasurementsof40mmGunTubes.Wear.2007,263(1-6):246~250曾曉雁,吳懿平.表面工程學(xué).機(jī)械工業(yè)初版社.2001:2~4奚兵.槍管鍍鉻的發(fā)展與實(shí)踐.腐化與防備.2000,21(3):131~139田超青,樊新民,張?jiān)?吳建生.鍍鉻襯管鋼燒蝕的無(wú)效剖析.機(jī)械工程資料.2000,24(3):43~46K.M.Lin,C.M.Wang.AStudyontheDepositeUniformityofHardChromiumPlatingontheInteriorofSmall-DiameterTubes.SurfaceandCoatingsTechnology.1999,114(2-3):213~223姚振強(qiáng),Y.Y.Lawrence,王飛,劉剛.先進(jìn)激光制造技術(shù)研究新進(jìn)展.機(jī)械工程學(xué)報(bào).2003,39(12):57~61謝洪波,張來祥.方形管狀件內(nèi)壁電鍍硬鉻.電鍍與環(huán)保.2004,24(6):20~21肖愛紅,邱長(zhǎng)軍,李學(xué)兵.激光表面改性技術(shù)及其應(yīng)用綜述.機(jī)械制造.2006,44(499):59~60唐恩凌,張靜,劉明石.低溫等離子體技術(shù)在資料表面改性中的應(yīng)用.電薪資料.2008,3:38~41M.Sato,M.Nishiura,M.Oishi,M.Minato,Y.Sakuma,Y.Ikeda,K.Saito,S.Misawa,S.Tsukahara.ANewSystemofTiNCoatingonInteriorSurfaceofCylindricalVacuumChamberbyHollowCathodeDischargeMethod.Vacuum.20北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述1996,47(6-8):753~756D.W.Matson,M.D.Merz,E.D.Mcclanahan.HighRateSputterDepositionofWearResistantTantalumCoatings.JournalofVacuumScienceandTechnologyA.1992,10(4):1791~1796D.W.Matson,E.D.Mcclanahan,J.P.Rice,S.L.Lee,D.Windover.EffectofSputteringParametersonTaCoatingsforGunBoreApplications.SurfaceandCoatingsTechnology.2000,133-134:411~416S.L.Lee,D.Windover.Phase,ResidualStress,andTextureinTriode-SputteredTantalumCoatingsonSteel.SurfaceandCoatingsTechnology.1998,108-109(1-3):65~72崔江濤.修長(zhǎng)管內(nèi)腔多級(jí)輝光放電特點(diǎn)及TiN薄膜聚積.哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士論文.2008:25~27張耀峰,王勇,尉偉,王建平,范樂,蔣道滿,朱存寶,劉組平.不銹鋼管道低溫濺射鍍TiN薄膜技術(shù).強(qiáng)激光與粒子束.2007,19(8):1381~1384王勇,張耀峰,尉偉,王建平,范樂,蔣道滿,朱存寶,劉組平.不銹鋼管道濺射鍍TiN薄膜實(shí)驗(yàn)研究.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào).2007,37(4-5):509~513W.Ensinger,O.Lensch,T.Kraus,C.Sundermann,B.Eenders.CoatingtheInnerWallofMetalTubeswithCarbonFilmsbyPhysicalVaporDepositionatLowTemperature.SurfaceandCoatingsTechnology.2002,150(2-3):227~231A.A.Lozovan,S.V.Frangulov.PulsedLaserDepositionofNanostructuredCoatingsonInnerSurfacesofTubes.BulletinoftheRussianAcademyofSciences:Physics.2008,72(7):1008~1010A.A.Lozovan.TreatmentofInnerSurfaceofTubesbyAcceleratedCuandMoIonsduringPulsedLaserEvaporation.Vacuum.2003,70(4):477~481[22]H.Itoh,K.Kato,K.Sugiyama.ChemicalVaporDepositionofCorrosion-resistantTiNFilmtotheInnerWallsofLongSteelTubes.JournalofMaterialsScience.1986,21(33):751~756金凡亞,王珂,趙嘉學(xué),沈麗如,陳慶川,童洪輝.內(nèi)表面等離子體增加強(qiáng)學(xué)氣相聚積TiN涂層研究.金屬熱辦理.2008,33(8):93~95K.Berreth,K.Maile,A.Lyutovich.SiliconSurfaceTreatmentviaCVDofInner21北京航空航天大學(xué)研究生文件綜述Steel.MaterialsandCorrosion.2005,56(12):916~922張春紅,張寧.奧氏體不銹鋼離子注入表面改性的研究.熱加工工藝.2009,38(2):79~81張谷令,吳杏芳,顧偉超,陳光良,馮文然,牛二武,李立,呂國(guó)華,陳睕,范松華,劉赤子,楊思澤.等離子體方法實(shí)現(xiàn)金屬管件內(nèi)表面改性研究進(jìn)展.自然科學(xué)進(jìn)展.2006,16(11):1371~1378[27]T.E.Sheridan.Ion-MatrixSheathinaCylindricalBore.JournalofAppliedPhysics.1993,74(8):4903~4906T.E.Sheridan,T.K.Kwok,P.K.Chu.KineticModelforPlasma~basedIonImplantationofaShort,CylindricalTubewithAuxiliaryElectrode.AppliedPhysicsLetters.1998,72(15):1826~1828X.C.Zeng,T.K.Kwok,A.G.Liu,P.K.Chu,B.Y.Tang,T.E.Sheridan.Plasma-implantationIonImplantationoftheInteriorSurfaceofaSmallCylindricalBoreUsinganAuxiliaryElectrodeforFiniteRise-timeVoltagePulses.IEEETransactionsonPlasmaScience.1998,26(2):175~180[30]X.C.Zeng,B.Y.Tang,P.K.Chu.ImprovingthePlasmaImmersionIonImplantationImpactEnergyInsideaCylindricalBorebyUsinganAuxiliaryElectrode.AppliedPhysicsLetters.1996,69(25):3815~3817M.Sun,S.Z.Yang,B.Li.NewMethodofTubularMaterialInnerSurfaceModificationbyPlasmaSourceIonImplantation.JournalofVacuumScienceandTechnologyA.1996,14(2):367~369M.Sun,S.Z.Yang,B.Li.MeasurementofSpatialandTemporalEvolutionInsideTubularMaterialforInnerSurfaceIonImplantation.JournalofVacuumScienceandTechnologyA