[发明专利]一种热扩渗设备及定量控制方法

说明书

本发明属于热扩渗技术领域，具体涉及一种热扩渗设备及定量控制方法，设备包括壳体，壳体内设有左挡板和右挡板，左挡板和右挡板将壳体的内部空间分隔为从左至右的左腔室、中腔室和右腔室；中腔室内设有隔板，隔板将中腔室分隔为从上至下的扩渗腔室和存储腔室，在热扩渗过程中合金棒材贯穿了左腔室、扩渗腔室和右腔室，合金棒材一端设有旋转推送装置；隔板上设有缺口，存储腔室内设有用于存储渗剂的多槽旋转器，多槽旋转器的下方设有渗剂加热装置。本发明能够对合金棒材进行局部定量的热扩渗掺杂，能够实现梯度掺杂，能够控制渗剂种类、掺杂深度、掺杂浓度和掺杂位置。

技术领域

本发明属于热扩渗技术领域，具体涉及一种热扩渗设备及定量控制方法。

背景技术

区域熔炼是一种先进的杂质提纯技术，热扩渗是一种先进的物质掺杂技术，二者相互结合可以实现对合金棒材的局部掺杂。电脑软件定量控制技术是一种先进的可以结合实验数据对设备功能进行定量改进的新技术，将其运用到热扩渗设备当中可以实现对热扩渗设备功能的改进。

区域熔炼是利用杂质在金属的凝固态和熔融态中溶解度的差别，使杂质析出或改变其分布的一种方法。区域熔炼其实质是通过局部加热狭长料锭，使锭料形成一个或数个狭窄的熔融区，而不是将整个料锭全部熔化，然后缓慢移动加热器，使此狭窄熔融区按一定的方向沿料锭缓慢移动，由于杂质在固相和液相的平衡浓度存在差异，在反复熔化和凝固过程中杂质便偏析到固相或液相中，从而对主金属进行提纯。

热扩渗是一种通过加热扩散的方式使欲渗金属或者非金属渗入金属材料或者工件的表面，形成表面合金层的工艺。热扩渗主要原理是将待渗工件加热使其具有高塑性，然后让渗剂以固体、液体或者气体分子的形式渗入到待渗工件层中，达到局部改性的目的。如安等人向注塑模具中通过热扩渗掺杂稀土元素，可显著增加渗层厚度与硬度，提高其使用寿命。用低温盐浴对T10钢渗铬可以提高硬度至1300-1500HV，对H13钢碳、氮、钒共渗可显著使其强化，并将热挤压模具的使用寿命提升1倍以上。周海等人利用低温气体多元共渗技术将N、C、O同时渗入40Cr钢表面形成改性层，从而使材料表面硬度、耐磨性以及疲劳强度得到明显改善。热扩渗也可以与其他机械场、电场结合共同提高渗层性能，如机械能助渗可显著加快扩散速率，缩短扩渗时间，降低热扩渗温度，离子轰击能助渗，也能起到相同的节能效果。如机械能助渗Al，可将渗Al温度由900-1050℃降低至440-600℃，离子轰击渗Al，比常规渗Al快5倍。传统的热扩渗技术虽然有很多优点，但是，传统的热扩渗技术只能对合金棒材进行整体热扩渗，进行整体掺杂改性，不能进行局部改性，而且渗剂在合金材料中的分布不可控制。

电脑软件定量控制技术是一种结合已有实验数据运用数学建模思想在原有机器上添加可定量表示的新功能的一种技术，这种技术由本专利申请发明人运用复杂机械系统的人工智能控制课程中的BP算法、数据库知识进行发明。具体定量控制过程如图1所示。