ТЕОРИЯ сварочных процессов

Основные параметры плазмы

Как известно, плазма состоит из заряженных и нейтральных частиц. Положительно заряженными частицами плазмы являются положительные ионы (газовая плазма) и дырки (плазма твердого тела), а отрицательно заряженными частицами - электроны и от­рицательные ионы.

Состав нейтрального компонента плазмы может быть доста­точно сложным: помимо атомов и молекул, находящихся в нор­мальном состоянии, в плазме в гораздо большем количестве могут присутствовать атомы и молекулы в различных возбужденных со­стояниях. Но поскольку плазма - это ионизованный газ, для ее описания используются те же понятия, что и для обычного газа.

Введем основные параметры плазмы, исходя из простых моле­кулярно-кинетических представлений. Прежде всего необходимо

знать концентрацию (плотность) частиц разного сорта на, м 3 (ин­декс а означает сорт частиц). Далее все величины, относящиеся к электронам плазмы, будем обозначать с индексом е, к ионам - с ин­дексом /, а к нейтральным частицам - с индексом а. Если в плазме присутствуют ионы нескольких сортов, следует задавать отдельно концентрацию ионов каждого сорта. Состав плазмы удобно также характеризовать безразмерным параметром - отношением концен­трации электронов к сумме концентраций нейтральных частиц и

пе

электронов, или степенью ионизации % =-------------- —. По степени иони-

па + пе

зации плазму обычно подразделяют на слабо ионизованную (% <

_з

<10 ) и полностью ионизованную (% —► 1), т. е. плазму, состоящую только из заряженных частиц.

Частицы, образующие плаз­му, находятся в состоянии хао­тического теплового движения.

Для характеристики этого дви­жения вводят понятие темпера­туры плазмы в целом Т или от­дельных ее компонентов - час­тиц сорта а - Та. Температура плазмы вводится в предположе­нии, что плазма в целом нахо­дится в состоянии термодинами­ческого равновесия, а функции распределения частиц всех сор­тов по скоростям V являются

максвелловскими с одной и той же температурой Г; в этом случае плазма называется изотермической. Гораздо чаще в плазме имеет­ся частичное термодинамическое равновесие, когда отдельные ее компоненты имеют максвелловские распределения по ско­ростям с различными температурами. Такая плазма является не­изотермической.

В частности, распределение электронов по модулям скоростей описывается выражением:

2 'N

-23

где А: = 1,38 -10 Дж/К - постоянная Больцмана; Те - температура электронов, К; v - скорость хаотического теплового движения электронов, м/с.

График функции fe{v) приведен на рис. 2.6. Аналогичный вид имеют функции распределения по скоростям и для других час­тиц. Максимум функции fe{v) определяет наиболее вероятную скорость

2кТ„

Диоксид титана ТІО2 (Тпя = 2123 К; р = 4200 кг/м ) - кис­лотный оксид, образующий с основными оксидами легкоплавкие подвижные комплексы - титанаты. Способствует получению ко­роткого шлака, обладающего высокой газопроницаемостью. Не растворим в сталях.

Фосфорный ангидрид Р2О5 - кислотный оксид, образующий комплексные соединения с СаО, а также с другими оксидами. Не растворим в металлах.