熱等離子體技術在材料制備、高溫焊接、切割、噴涂、鍍膜、刻蝕、空氣凈化等領域得到了廣泛應用。自21世紀以來,熱等離子體技術在航空航天領域前沿創(chuàng)新技術研究中發(fā)揮了重要作用,已經演化為備受關注的交叉學科。熱等離子體技術應用的基礎是如何產生熱等離子體。
《航天科技出版基金 熱等離子體:基礎與應用.第1卷》從熱等離子體的基礎理論出發(fā),主要介紹了等離子體概念、原子與分子理論、動力學理論、等離子體熱力學及輸運輻射等計算方法、對研究熱等離子體中微觀粒子的碰撞、輸運、熱力學、輻射等特性具有較大參考價值,可為熱等離子體發(fā)生裝置設計提供理論指導
最近十年,熱等離子體技術已經演化為備受關注的交叉學科。熱等離子體技術主要應用于材料加工方面,包括冶金提煉、金屬和合金的熔化與精煉、等離子體化學合成、等離子體化學氣相沉積、等離子體與電弧噴涂、等離子體廢料銷毀、高級陶瓷的等離子體合成等。
盡管在這些應用中有些技術已經很成熟了,如等離子體弧焊、等離子體切割、電弧噴涂、大氣與真空等離子體噴涂等,但目前的研究表明,這些技術的精化和優(yōu)化,特別是智能加工與自動化仍然處于研究方向的前沿。超細甚至納米級粒子的等離子體合成、薄膜的等離子體化學氣相沉積、有毒廢料的等離子體銷毀都是熱等離子體的新應用,這些新應用仍處于發(fā)展的初級階段。
對于在上述領域中承擔設計與研發(fā)項目的工程師與研究人員來說,他們面對的主要困難是必須獲取大量的學科知識,包括等離子體物理學、統(tǒng)計熱力學、高溫化學動力學、高等輸運現(xiàn)象以及材料科學等。通常,關于熱等離子體技術的出版物散布在各種科學期刊中,這使得專家和新手很難跟蹤該領域的進展。
過去20年里,在積極參與該領域,并教授了涵蓋熱等離子體技術不同研究方向的大學課程與繼續(xù)教育課程的基礎上,我們決定將我們的知識和各種各樣的經驗與背景,集成到一本專門介紹熱等離子體技術的基礎與應用的參考教科書中。本書面向執(zhí)業(yè)工程師和研究人員,以便對所涉及的主要基本概念進行簡單而清晰的回顧,而不是對該學科進行詳盡的研究。本書也可以作為進入熱等離子體技術領域研究生的入門教材。在每章的后面給出了對相應主題進行更深入研究的大量參考文獻。
由于該學科所涉及內容的多樣性,不可能在一卷書中覆蓋全部內容。因此,我們將本書分為兩卷出版,第1卷主要包括等離子體物理和氣體電子學、等離子體熱力學和輸運特性等最基本的概念,而第2卷注重于討論等離子體生成的工程展望、等離子體狀態(tài)下的輸運現(xiàn)象、診斷技術、熱等離子體的工業(yè)應用等工程方面的問題。
第1章 等離子體態(tài)
1.1 等離子體態(tài)的基本定義
1.1.1 什么是等離子體
1.1.2 等離子體溫度
1.1.3 不同類型的等離子體
1.2 熱等離子體的生成
1.2.1 高強度電弧
1.2.2 熱射頻放電
1.2.3 微波放電
1.3 熱等離子體特性
1.3.1 等離子體構成
1.3.2 熱力學特性
1.3.3 通量與輸運特性
1.4 熱等離子體技術
1.4.1 等離子體沉積
1.4.2 超細粉末的等離子體合成
1.4.3 熱等離子體分解
1.4.4 等離子體冶金
1.4.5 等離子體致密
1.4.6 等離子體焊接與切割
符號表
常用書目
參考文獻
第2章 原子與分子基本理論
2.1 原子模型
2.1.1 玻爾模型
2.1.2 線發(fā)射
2.1.3 線吸收
2.1.4 弗蘭克一赫茲(Franck-Hertz)實驗
2.2 氫原子及其本征函數(shù)
2.2.1 薛定諤(Schrodinger)方程
2.2.2 薛定諤方程的解
2.2.3 量子數(shù)
2.2.4 概率分布
2.3 更復雜原子的結構
2.3.1 原子結構
2.3.2 原子的電子態(tài)
2.3.3 電子構型的命名
2.4 雙原子分子的激發(fā)態(tài)
2.4.1 能態(tài)
2.4.2 雙原子分子電子態(tài)的分類
2.4.3 分子光譜的概述
……
第3章 動力學理論
第4章 氣體電子學的基本原理
第5章 等離子體方程的推導
第6章 熱力學特性
第7章 輸運特性
第8章 輻射輸運
附錄