[发明专利]一种可降低塑性材料表面放气率的表面改性装置及方法

说明书

本发明提供一种可降低塑性材料表面放气率的表面改性装置及方法，包括混合喷嘴，混合喷嘴为一端渐细的管状物，分为上下两个管腔，管腔的横截面均为矩形，且上管腔与下管腔的横截面积之比为3：1，上管腔内有压力值大于5MPa的高压流体，下管腔内有压力值介于0.5MPa‑1MPa之间的低压流体，流体从混合喷嘴较细一端流出，高压流体与低压流体在混合喷嘴出口处的速度差为50‑100m/s。本发明采用喷嘴产生的射流空化使材料表层致密化，封堵放气通道，降低塑性材料在真空环境下的放气率，该方法具有绿色清洁、安全高效、无热效应、无化学污染等优点，采用具有两个矩形截面流道的混合喷嘴，在两个矩形接触位置产生平直的剪切层与漩涡空化，加工效率高且作用强度均匀。

技术领域

本发明属于空化射流加工技术领域，具体涉及一种可降低塑性材料表面放气率的表面改性装置及方法。

背景技术

真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态，是一种物理现象。处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。若所测设备内的压强低于大气压强，其压力测量需要真空表。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即：真空度＝大气压强-绝对压强“真空度”顾名思义就是真空的程度。在真空状态下，气体的稀薄程度通常用气体的压力值来表示，显然，该压力值越小则表示气体越稀薄。

在真空条件下，材料表面吸附的气体或者材料内部的气体会释放出来，从而影响真空环境的建立，降低密闭空间的真空度。因此降低材料在真空下的放气率是建立与维持真空系统真空度的关键因素。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种可降低塑性材料表面放气率的表面改性装置，具体方案如下：

一种可降低塑性材料表面放气率的表面改性装置，包括混合喷嘴，混合喷嘴为一端渐细的管状物，分为上下两个管腔，两管腔内分别流过不同压力的流体，流体从混合喷嘴较细一端流出。

优选的，所述混合喷嘴的两个管腔的横截面为矩形，上方的管腔内有高压流体，下方的管腔内有低压流体。

进一步优选的，所述混合喷嘴上管腔与下管腔的横截面面积之比为3:1。

优选的，所述高压流体的压力值大于5MPa，低压流体的压力值介于0.5MPa-1 MPa之间。

进一步优选的，所述高压流体与低压流体在混合喷嘴出口处的速度差为50-100m/s。

优选的，所述上下管腔内的流体为水。

本发明还提供了一种可降低塑性材料表面放气率的表面改性方法，采用上述改性装置对塑性材料进行加工处理。

优选的，所述混合喷嘴轴线与靶材表面夹角为30°。

进一步优选的，所述混合喷嘴沿着其与材料表面产生的锐角朝向移动。

本发明的原理是：高、低压流体进入混合喷嘴后在喷嘴出口位置开始发生接触，产生剪切层及漩涡空化，射流冲击空泡高速撞击塑性材料表面发生溃灭，溃灭产生的微射流与冲击波作用在材料表层，使其产生塑性流动。同时，高速射流小角度冲击材料对其表层产生强剪切作用，从而封堵材料内部的放气通道与孔径，在材料表层产生致密化表面，从而降低塑性材料在真空环境下的放气率。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.采用喷嘴产生的射流空化使材料表层致密化，封堵放气通道，降低塑性材料在真空环境下的放气率，该方法具有绿色清洁、安全高效、无热效应、无化学污染等优点。

2.采用具有两个矩形截面流道的混合喷嘴，在两个矩形接触位置产生平直的剪切层与漩涡空化，加工效率高且作用强度均匀。