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液氮在电子工业中的应用

液氮在电子工业中的应用

1、超导技术

超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用。以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用。

超导磁悬浮技术的基础是由钇钡铜氧(YBCO)构成的超导陶瓷,当这种超导材料被冷却到液氮温度(78K,相当于-196~C)时,就从正常态转变为超导态。由屏蔽电流产生的磁场与轨道磁场相互排斥,如果排斥力大于列车的重量,车体就可以悬浮在空中。同时在冷却过程中,由于超导体的磁通钉扎效应,一部分磁场被俘获在超导体内。这一俘获磁场与轨道磁场相互吸引,由于斥力和吸引力的同时存在车体得以稳定地悬浮在轨道上方。与常规磁铁之间同性相斥,异性相吸的作用不同,超导体和外磁场之间的这种既排斥又相吸的相互作用,使超导体或永久磁铁都可以克服自身重力,悬浮或倒挂在对方的下面。

2、电子元件制造与检测

环境应力筛选就是选择若干典型环境因素,将适量的环境应力作用于组件或整机,把元器件工艺缺陷,即生产和装配过程中的缺陷激发出来,给予修正或更换。环境应力筛选采用温度循环和随机振动较为有效。温度循环试验是采用高的变温率大的热应力,使那些不同材料组成的元器件,因结合不良材料本身的不均匀性、工艺中缺陷等所造成的隐患而迅速失效,采用变温率为5℃/分;极限温度为-40℃,+60℃;循环次数为8次。这样的环境参数组合使得虚焊、夹伤部位元器件本身缺陷的暴露较明显。对于大批量的温度循环试验,可以考虑采用二箱法。在这种情况下应当在级进行筛选。

液氮是一种更快和更有效的屏蔽和测试电子元器、电路板的方法。

3、低温球磨技术

低温行星式球磨机是将液氮气体源源不断地输入装有保温罩的行星式球磨机中,这些冷气将高速旋转的球磨罐产生的热量及时吸收,使装有物料磨球的球磨罐始终处于一定的低温环境中。在低温环境中混合细磨新产品研制和小批量生产技术材料的必备装置。该产品体积小、功能全、效率高、噪声低,广泛应用于医药、化工、环保、轻工、建材、冶金、陶瓷、矿产等部门。

4、绿色切削加工技术

低温切削是利用低温流体如液态氮、液态二氧化碳和冷风等喷向加 工系统的切削区域,造成切削区的局部低温或超低温状态,利用工件在低温条件下产生的低温脆性,提高工件的切削加工性、刀具寿命和工件表面质量。根据冷却介质的不同,低温切削可分为冷风切削和液氮冷却切削。

低温冷风切削法是通过向刀尖的加工部位喷-20℃~-30℃ (甚至更低)的低温气流,并混入微量的植物性润滑剂(每小时10~20m 1),从而起到降温、排屑、润滑的作用。低温冷风切削与传统切削相比,能够提高加工效率,改善工件表面质量,而且对环境几乎无污染。日本安田工业公司的加工中心采用在电机轴、刀杆轴的中心插入绝热风管的结构,使用-30℃ 的低温冷风直接通向刀刃。该结构大大改善了切削条件,有利于低温冷风切削加工工艺的实施。横川和彦对车削和铣削中的冷风冷却进行了研究。在铣削试验中,分别采用水基切削液、常温风(+10℃)和冷风(-30℃ )三种条件进行比较,结果表明采用冷风切削时刀具耐用度显著提高。在车削试验中,冷风(-20℃ )切削时刀具磨损率比常温风(+20℃ )切削时显著下降。

液氮冷却切削主要有两种应用形式,一种是利用瓶装压力将液氮像切削液一样直接喷射到切削区;另一种是利用液氮受热蒸发循环来间接冷却刀具或工件。


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