微弧是微觀世界里的一種自然現(xiàn)象，對(duì)于我們普通人來(lái)說(shuō)只能在想象中去感受它的極微極小。但西安理工大學(xué)蔣百靈教授創(chuàng)建的“微弧電子學(xué)”，卻讓微弧科學(xué)發(fā)揮出了大作用。
“微弧是一種金屬表面陰陽(yáng)極放電的現(xiàn)象。我們平時(shí)見(jiàn)到的電焊是一種大的電弧，把一平方厘米的電弧分解成一平方微米的小的弧點(diǎn)，就可以稱為微弧。一平方厘米電弧可以分解出來(lái)10億個(gè)以上的小弧斑，再把弧的開(kāi)斷時(shí)間控制在百萬(wàn)分之一秒內(nèi)，這個(gè)小弧斑可以在物質(zhì)表面形成融溶噴射現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在物體的陽(yáng)極和陰極會(huì)有不同的物理特性，我們利用這種特性就可以進(jìn)行金屬表面鍍膜、拋光等精密處理。”日前，西安理工大學(xué)蔣百靈教授向記者介紹了“微弧電子學(xué)”的應(yīng)用。
據(jù)介紹，微弧電子學(xué)的研究方向,就是在電子回路中設(shè)置一個(gè)由兩極和工作氣體或液體組成的氣固或氣液固界面，通過(guò)調(diào)控兩極之間的電磁場(chǎng)模式，以使固體表面誘發(fā)出具有“納米微束”放電特征的微弧現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)固體表面物質(zhì)以“非熔發(fā)射”機(jī)制逐層剝離，再輔助以兩極之間的介質(zhì)約束，達(dá)到對(duì)固體材料表面原位改性、納米尺度逐層剝離、納米粒徑薄膜制備的目的。看來(lái)，微弧應(yīng)用技術(shù)雖然讓普通人不好理解，卻是一項(xiàng)沉甸甸的西安“硬科技”。
“從材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面看，微弧電子學(xué)改寫了材料的生命密碼。比如通過(guò)讓氧與鋁結(jié)合，使鋁合金（輕質(zhì)但硬度、耐蝕性不足）表面原位生成一層氧化鋁陶瓷，使其表面變得質(zhì)硬且耐蝕，進(jìn)而達(dá)到了延長(zhǎng)材料使用壽命的目的。同時(shí)，微弧電子學(xué)又是一種新型‘塑形’技術(shù)，通過(guò)負(fù)電性等離子體對(duì)材料進(jìn)行納米尺度選取剝離，實(shí)現(xiàn)以非接觸式方式加工出精密零件，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，大家比較熟悉的微弧應(yīng)用就是微弧氧化處理，就是通過(guò)在鋁、鎂及其合金輕金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜提高金屬表面硬度、耐腐蝕性和耐磨性的一種表面處理技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)我們是全國(guó)領(lǐng)先的，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)使用的‘微弧氧化設(shè)備’幾乎全部源自西安理工大學(xué)的技術(shù)支撐。”蔣百靈介紹。
記者了解到，早在2005年，蔣百靈教授的“鋁鎂合金微弧氧化設(shè)備研制”項(xiàng)目就獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)圍繞汽車、高鐵、航空航天、電子等鋁、鎂及鈦合金典型部件的表面性能的需求，研制微弧氧化及復(fù)合處理裝備，開(kāi)發(fā)復(fù)雜工況條件下輕合金表面防護(hù)涂層設(shè)計(jì)及高效制備技術(shù)。項(xiàng)目獲批發(fā)明專利授權(quán)二十余項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)際專利兩項(xiàng)。
經(jīng)過(guò)多年的推廣完善，目前蔣百靈團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的微弧氧化及復(fù)合處理技術(shù)和裝備被寫入海裝艇上鋁制設(shè)備防腐處理驗(yàn)收大綱和美國(guó)通用汽車車用鎂合金輪轂表面處理規(guī)范，已被中車集團(tuán)、中國(guó)航天科技集團(tuán)、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)、一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車、通用汽車、富士康集團(tuán)、嘉瑞集團(tuán)等多家企業(yè)采用。處理的產(chǎn)品涉及國(guó)防軍工、交通及電子產(chǎn)品等行業(yè)達(dá)一百余種，累計(jì)推廣微弧氧化及復(fù)合處理生產(chǎn)線三十余條，部分企業(yè)提供數(shù)據(jù)表明新增產(chǎn)值近百億元人民幣。
據(jù)介紹，當(dāng)前機(jī)器人等高端智能裝備的傳動(dòng)系統(tǒng)均由精細(xì)度和一致性極高的齒輪、軸承等精密機(jī)械基礎(chǔ)件組成。這些零部件不僅精度等級(jí)已超出“接觸式切削加工”的精度范圍；同時(shí)由于無(wú)間隙裝配，通過(guò)“潤(rùn)滑油潤(rùn)滑”以減小磨損的傳統(tǒng)“延壽”方法也無(wú)法實(shí)施。因此，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)可滿足高端裝備和智能機(jī)械發(fā)展要求的精密機(jī)械基礎(chǔ)件制造技術(shù)和減磨延壽工藝，以增強(qiáng)我國(guó)裝備制造的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，已是迫在眉睫。“在這方面，‘微弧電子學(xué)’大有用武之地。未來(lái)我們將不斷加強(qiáng)科研和應(yīng)用，力爭(zhēng)在這個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大突破，使作為機(jī)械裝備制造和使用大國(guó)的中國(guó)，制造水平不斷提升。”蔣百靈教授說(shuō)。