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液氮的應(yīng)用

時(shí)間:2020-09-07 11:00來源: 作者:班德液氮罐 點(diǎn)擊:
液氮的應(yīng)用

液氮即液態(tài)氮?dú)?,分子?8.013,相對(duì)密度0.8081(-195.8℃ ),密度1.2507kg/m3(在0℃,l大氣壓時(shí)),熔點(diǎn)-209.86℃,沸點(diǎn)-195.8℃,臨界溫度-147.05℃,臨界壓力3.39Mpa (33.5大氣壓),臨界密度0.31公斤/公斤,液態(tài)密度0.8l公斤/公斤(沸點(diǎn)),蒸發(fā)潛熱161.19千焦耳/公斤,定壓比熱1.034千焦耳/公斤?℃;熱傳導(dǎo)率2.28×10-4焦耳/厘米?秒?℃。 為無色透明、無味、無毒之低粘度的透明液體,不導(dǎo)熱導(dǎo)電,不自燃助燃,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與任何物質(zhì)起化合作用。 1單位體積的液氮可產(chǎn)生約650倍體積的氮?dú)?,氮?dú)馐强諝獾闹饕M成部分,在空氣中的含量高達(dá)78%(體積),液氮作為空氣液化分離的**宗產(chǎn)品、工業(yè)制氧的副產(chǎn)品, 一般純度達(dá)99。99%。液氮在常溫下很容易氣化,保存困難,運(yùn)輸攜帶也較麻煩,在無液氮生產(chǎn)的地區(qū),應(yīng)用受到限制。

液氮是一個(gè)較為方便的冷源,因液氮特有的性質(zhì),已逐步受到人們的重視和認(rèn)可,在畜牧業(yè)、醫(yī)療事業(yè)、食品工業(yè)、以及低溫研究領(lǐng)域等方面得到越來越普遍的應(yīng)用。在電子、冶金、航天、機(jī)械制造等方面應(yīng)用不斷拓寬和發(fā)展。液氮罐

一、在畜牧業(yè)方面的應(yīng)用

1、廣泛用于家畜凍配改良技術(shù)

在多種家畜中,牛的精液冷凍制備、保存技術(shù)*為成功, 自上個(gè)世紀(jì)五十年代已形成一套完整定型的工藝流程。

牛精液冷凍的冷源普遍應(yīng)用液氮。顆粒精液在經(jīng)液氮冷卻的氟板(聚四氟乙烯)、銅紗網(wǎng)、鋁板上滴凍。要使承接精液的表面與液氮面保持——定的距離(1~2厘米)。在滴凍的過程中,要維持在-80~-120℃的溫度。滴凍前將經(jīng)過平衡的精液充分混勻,并檢查精子的活率。滴要迅速,顆粒要均勻,每毫升經(jīng)過稀釋的精液滴10粒左右為宜。滴凍結(jié)束后,要停留2~3分鐘,待所有顆粒已凍結(jié)立即投入液氮。經(jīng)抽樣檢查(一般隨機(jī)抽取2粒) ,解凍活率在0.3以上者,即可裝于紗布袋中,經(jīng)標(biāo)記后在液氮中保存。每滴凍完一頭公牛的精液后,必須更換氟板等用具。 目前,細(xì)管的容量分0.25毫升和0.5毫升兩種,由無毒塑料(聚氯乙烯)制成。管的一端填有棉塞和聚乙烯粉末,粉末遇水即固化自動(dòng)封口,輸精時(shí)又成為推送精液的活塞;另一端在注入精液后,可以聚乙烯粉或鋼珠(或塑料珠)封口,要注意在封口處與精液間留有10~13毫米的空間,防止冷凍過程中因膨脹引起細(xì)管爆裂。

精液的貯存 牛的冷凍精液是以液氮做冷源進(jìn)行貯存的,需要時(shí)可隨時(shí)取出。為防止溫度變化對(duì)精液品質(zhì)的影響,取放動(dòng)作要迅速,盡量減少在空氣中停留的時(shí)間。從貯存容器中提取冷凍精液時(shí),精液不應(yīng)超過液氮容器的頸基部,避免因溫度的回升造成精液解凍活率的下降。牛的冷凍精液已有40多年的歷史。試驗(yàn)證明,保存至今的冷凍精液仍具有授精能力。但一般認(rèn)為牛的冷凍精液隨保存時(shí)間的延長(zhǎng),精子的活力和授精能力逐漸降低。牛冷凍精液長(zhǎng)期保存的確切時(shí)限,尚需繼續(xù)研究和觀察。

2、家畜及多種動(dòng)物的胚胎移植中,制備保存胚胎

目前多采用胚胎冷凍儀,屬智能型冷凍儀。該儀器采用微機(jī)控制技術(shù),專用軟件,能較準(zhǔn)確地控制液氮的施放量,從而保證被凍存的生物制品以適宜的冷凍速率降溫冷凍。

3、液氮超低溫保藏微生物技術(shù)

將菌種保藏在-196℃的液氮長(zhǎng)期保藏方法,它的原理是利用微生物在-130℃以下新陳代謝趨于停止而有效地保藏微生物。大型真菌是菌物中的一個(gè)重要類群(菌物中形成大型子實(shí)體的一類真菌,泛指廣義上的蘑菇或蕈菌),很多種類具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值,是目前菌物中*有開發(fā)應(yīng)用前景的一類;此外,一些大型真菌能夠分解枯死植物,對(duì)維持自然界物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)平衡有重要的作用,可開發(fā)應(yīng)用于造紙業(yè)和環(huán)境凈化;一些大型真菌能引起樹木病害或損害多種木質(zhì)產(chǎn)品,對(duì)此類病原真菌的認(rèn)識(shí)的加強(qiáng),有利于預(yù)防和減少危害的發(fā)生。大型真菌的規(guī)范性保藏對(duì)于微生物菌種資源的安全、高效保藏及、對(duì)長(zhǎng)期有效保藏遺傳資源、異地保藏生物多樣性共享具有重意義

4、農(nóng)業(yè)生物基因保存

上海投資4100多萬元開始建設(shè)中國國內(nèi)首家農(nóng)業(yè)生物基因綜合庫。農(nóng)業(yè)界人士說,*具全國市場(chǎng)開發(fā)潛力的種子產(chǎn)業(yè),將以這個(gè)基因庫作為育種材料的來源。總建筑面積超過3300平方米的上海農(nóng)業(yè)生物基因庫,設(shè)于上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi),將保藏植物種子、植物離體材料、動(dòng)物生殖細(xì)胞、微生物菌種和植物基因工程材料五大類農(nóng)業(yè)生物遺傳資源。

5、保存液氮疫苗

液氮苗是80年代中期逐漸推廣應(yīng)用的,先是使用Ⅲ型-FCl26炎雞皰疹病毒液氮苗,后來國內(nèi)外又研制出SBl,301/B、Z4,814等Ⅱ型液氮疫苗,并組合成II+III型二價(jià)苗及I+II+III三價(jià)苗,應(yīng)用后都曾一度有效的控制了一些地區(qū)的雞馬立克氏病,II+III型二價(jià)苗好景不長(zhǎng),1993年馬立克氏病又在北美和嚴(yán)態(tài)地區(qū)出現(xiàn)了較大規(guī)模的流行,為有效控制馬立克氏病,一些國家開始學(xué)習(xí)荷蘭自1927年使用I型CVl988/Rispens液氮苗后,有效控制馬立克氏病的經(jīng)驗(yàn),美國、加拿大、巴西、日本、歐洲都先后從荷蘭農(nóng)業(yè)漁業(yè)部引進(jìn)了CVl988/Rispens制苗種毒,在各自國家使用不同的工藝技術(shù)生產(chǎn),保存于液氮罐中。

6、用液氮治療奶牛乳頭乳孔外口閉合、家畜皮膚瘤子等也較為普通。

二、 在醫(yī)療事業(yè)應(yīng)用

1、低溫醫(yī)學(xué)

我國臨床低溫醫(yī)學(xué)工作發(fā)展迅速,促進(jìn)了移植醫(yī)學(xué)的發(fā)展,特別是在骨髓、造血干細(xì)胞、皮膚、角膜、內(nèi)分泌腺體、以及血管和瓣膜等的冷凍保存和移植應(yīng)用取得了顯著成績(jī)。成功的造血干細(xì)胞移植依賴于造血干細(xì)胞活力的保存。生物樣品在降溫冷凍過程中,當(dāng)由液態(tài)向固態(tài)變化的相變期內(nèi)會(huì)釋放一定熱量,使其溫度回升,不控制降溫速率的冷凍過程將會(huì)導(dǎo)致組織細(xì)胞死亡。準(zhǔn)確地測(cè)定生物樣品的相變點(diǎn),用微機(jī)編制降溫程序,以便在樣品相變時(shí)加大液氮輸入量,克服相變樣品溫度的回升,使細(xì)胞安全而迅速地度過相變期,這是提高被凍樣品成活率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、臨床醫(yī)學(xué)

液氮是目前冷凍外科中應(yīng)用*廣泛的冷凍劑。是目前為止發(fā)現(xiàn)的一種**的制冷劑,把它注入低溫醫(yī)療器內(nèi),就像手術(shù)刀一樣,可以做任何手術(shù)。冷凍是用低溫來破壞病灶組織的一種治療方法。細(xì)胞由于溫度的急劇變化,組織內(nèi)外水晶形成,使細(xì)胞脫水、皺縮,以致電解質(zhì)等發(fā)生變化,冷凍還可使局部血流速度變慢,微血管血液瘀滯或栓塞造成細(xì)胞缺氧死亡。

據(jù)報(bào)導(dǎo)液氮冷凍治療面部增生性及色素性疾病2138例,其中痊愈1 445例,治愈率67.59%;顯效329例,有效207例\總有效率為82.97%。雀斑及脂溢性角化病的治愈率分別為79.23%和84.69%;色痣(包括黑子)52.25%及瞼黃瘤41.67%。扁平疣患者冷凍后有新皮疹在皮損處發(fā)出,故對(duì)于進(jìn)行期扁平疣不宜采用冷凍治療,靜止期冷凍效果好。2例有黃褐斑的患者色痣治療后有色素沉著,該2例經(jīng)有效的治療后色素恢復(fù)正常,提示對(duì)有黃褐斑者亦不宜采用冷凍治療。對(duì)色痣的治療,要根據(jù)部位及患者的要求采取相應(yīng)的治療方法,黑子及較小的色痣(直徑<3mm )可采取液氮冷凍的方法治療,較大的色痣應(yīng)以手術(shù)切除并行病理檢查為佳。

采用液氮冰凍配合中藥治療尖銳濕疣,無毒副作用,痛苦小,治愈率高,復(fù)發(fā)率低,術(shù)后不留疤痕,并發(fā)癥少,治療時(shí)間短,經(jīng)濟(jì),是治療尖銳濕疣的理想方法之一

液氮冷凍療法治療結(jié)節(jié)性癢診、粘液囊腫、多發(fā)性尋常疣及神經(jīng)性皮炎采用的液氮直接噴射法治療慢性咽炎,將液氮直接噴射在病變表面,降溫快、深、面廣,并能消滅中間地帶,收到滿意的近期效果。每個(gè)凍融周期掌握在1min左右,連續(xù)4~5個(gè)凍融周期。每周僅1次。

三、在食品工業(yè)應(yīng)用

1、液氮在食品速凍中的應(yīng)用

在眾多的保藏法中,冷凍保藏法應(yīng)用*為廣泛,效果也非常顯著。而作為冷凍保藏方法之一的液氮速凍早已被食品加工企業(yè)所采用,由于它能實(shí)現(xiàn)低溫深冷的超速凍,也有利于實(shí)現(xiàn)凍結(jié)食品的部分玻璃化,使食品解凍后能**限度地恢復(fù)到原來的新鮮狀態(tài)和原有的營養(yǎng)成分,極大提高了冷凍食品的品質(zhì),因此在速凍工業(yè)中顯示出特有的生命力。與其它冷凍方法相比,液氮速凍具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):

① 冷凍速度快(凍結(jié)速度比一般凍結(jié)方法約快30-40倍):采用液氮速凍,可使食品迅速通過0℃~5℃**冰晶生長(zhǎng)帶,食品研究人員已在這方面做了有益的嘗試。

②保持食品品質(zhì):由于液氮速凍時(shí)間短,經(jīng)液氮速凍的食品可以**限度地保持加工前的色、香、味及營養(yǎng)價(jià)值。段振華等人用液氮對(duì)檳榔進(jìn)行速凍處理,結(jié)果表明經(jīng)液氮處理后的檳榔保持有較高葉綠素含量,風(fēng)味好。

③物料干耗小:一般凍結(jié)的干耗損失率為3~6%,而液氮速凍可減少到0.25~0.5%。液氮罐

④設(shè)備與動(dòng)力費(fèi)用低,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化流水線,提高生產(chǎn)率。

目前液氮速凍主要有噴淋凍結(jié)、浸漬凍結(jié)和冷空氣凍結(jié)三種方式,其中又以噴淋凍結(jié)應(yīng)用*為廣泛。

2、液氮在飲料加工中的應(yīng)用

目前,已有不少飲料生產(chǎn)廠家采用氮或氮與C02的混合物取代傳統(tǒng)的C02,對(duì)飲料進(jìn)行充氣包裝。充了氮的高碳酸型飲料,比僅充填二氧化碳的飲料引起的問題要少;氮對(duì)于灌裝無泡飲料,如酒和果汁也是很理想的。在非充氣飲料罐頭中加注液氮的好處是,所注入的少量液氮可排除每只罐頭頂部空間中的氧氣,使貯罐上部空間的氣體呈惰性,從而延長(zhǎng)了易腐品的貯存期限。

3、液氮在果蔬貯存保鮮中的應(yīng)用

液氮用于果蔬的貯存保鮮具有氣調(diào)的優(yōu)點(diǎn),可調(diào)節(jié)農(nóng)副產(chǎn)品旺季和淡季供需方面的矛盾,減少貯存上的損失。氣調(diào)的功能是提高氮?dú)獾臐舛?,同時(shí)控制氮、氧與C02的氣體比例,并使其保持在穩(wěn)定狀態(tài),降低果蔬的呼吸強(qiáng)度,延緩后熟過程,從而使果品、蔬菜保持采摘時(shí)的新鮮狀態(tài)和原有營養(yǎng)價(jià)值,延長(zhǎng)果蔬保鮮期。

4、液氮在肉制品加工中的應(yīng)用

液氮在對(duì)原料肉絞制、斬拌或混合等工序中加入,可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。如在沙拉米型香腸加工中,液氮的使用可提高肉保水性,阻止脂肪氧化,改善切片性和外觀質(zhì)量;用于肉制點(diǎn)心、肉脯等再制肉的加工,不僅可使肉糜混合時(shí)加速蛋白質(zhì)溶解和增強(qiáng)保水性,且對(duì)保持產(chǎn)品特有形狀尤為有效。另外原料肉經(jīng)液氮快速冷卻,既可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持熱肉特性,氣又保證了肉品衛(wèi)生安全;在加工工藝上,無須再擔(dān)心溫度上升對(duì)肉質(zhì)的影響,且加工可不受原料溫度、加工時(shí)間、季節(jié)因素的影響,同時(shí)還可使加工過程處于低氧分壓,在一定范圍延長(zhǎng)了產(chǎn)品的貨架壽命。

5、液氮在食品低溫粉碎中的應(yīng)用

低溫粉碎,就是將冷卻到脆化點(diǎn)溫度的物質(zhì),在外力作用下破碎成粉體的過程。食品的低溫粉碎是近幾年發(fā)展起來的一種食品加工新技術(shù),該技術(shù)特別適宜于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖量多和含膠狀物質(zhì)多的食品。用液氮進(jìn)行低溫粉碎處理,可連原料的骨、皮、肉、殼等一次性全部粉碎,使成品顆料細(xì)小并保持其有效營養(yǎng)。如日本將經(jīng)液氮凍結(jié)后的海藻、甲殼素、蔬菜、調(diào)味品等,投入粉碎機(jī)粉碎,可使成品微細(xì)粒度高達(dá)100μm以下,且基本保持原有營養(yǎng)價(jià)值。此外,用液氮進(jìn)行低溫粉碎,還可粉碎常溫下難以粉碎的物料、熱敏性及受熱易變質(zhì),易分解的物質(zhì)。另外,液氮可以粉碎如脂肪多的肉類、水分多的蔬菜等在常溫下難以粉碎的食品原料,并可以制造迄今未曾有過的新加工食品。

6、液氮在食品包裝中的應(yīng)用

英國倫敦一家公司開發(fā)出一種簡(jiǎn)單實(shí)用的食品保鮮包裝方法,就是在給食品進(jìn)行包裝時(shí),往包裝袋內(nèi)加入幾滴液氮。當(dāng)液氮蒸發(fā)轉(zhuǎn)化成氣體時(shí)它的體積迅速擴(kuò)大,在包裝袋內(nèi)快速取代原有的大部分氣體,減少食品因氧化而造成的變質(zhì),從而大大延長(zhǎng)食品的保鮮期。

7、液氮在食品冷藏運(yùn)輸中的應(yīng)用

冷藏運(yùn)輸是食品工業(yè)中很重要的一部分。開發(fā)液氮制冷技術(shù),發(fā)展液氮冷藏火車、冷藏汽車及冷藏集裝箱是現(xiàn)今國際上的共同發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家多年的應(yīng)用實(shí)踐表明,液氮制冷系統(tǒng)是唯一在商業(yè)上可與機(jī)械制冷系統(tǒng)相競(jìng)爭(zhēng)的冷藏保鮮技術(shù),也是食品冷藏運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。

8、液氮在食品工業(yè)中的其它應(yīng)用

由于液氮的制冷作用,蛋汁、液體調(diào)味品、醬油能夠加工成可自由流動(dòng)并能倒出的顆粒狀冷凍食品,這些食品可隨時(shí)使用并且很容易配制。在研磨香料和吸水的食物添加劑,如糖的替代品和卵磷脂時(shí),液氮被注入到研磨機(jī)中來保護(hù)有價(jià)值的成分,同時(shí)也增加了研磨產(chǎn)量。周順華等人研究證明,利用液氮淬冷協(xié)同高溫解凍進(jìn)行花粉破壁具有效果好、破壁率高、速度快及花粉生理活性保持穩(wěn)定、不受污染等特點(diǎn)。

四、在電子工業(yè)中應(yīng)用

1、超導(dǎo)技術(shù)

超導(dǎo)體得天獨(dú)厚的特性,使它可能在各種領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。以液態(tài)氮代替液態(tài)氦作超導(dǎo)制冷劑獲得超導(dǎo)體,使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用,認(rèn)為是2 0世紀(jì)科學(xué)上*偉大的發(fā)現(xiàn)之一。

超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的基礎(chǔ)是由釔鋇銅氧(YBCO)構(gòu)成的超導(dǎo)陶瓷,當(dāng)這種超導(dǎo)材料被冷卻到液氮溫度(78K,相當(dāng)于-196~C)時(shí),就從正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。由屏蔽電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與軌道磁場(chǎng)相互排斥,如果排斥力大于列車的重量,車體就可以懸浮在空中。同時(shí),在冷卻過程中,由于超導(dǎo)體的磁通釘扎效應(yīng),一部分磁場(chǎng)被俘獲在超導(dǎo)體內(nèi)。這一俘獲磁場(chǎng)與軌道磁場(chǎng)相互吸引,由于斥力和吸引力的同時(shí)存在,車體得以穩(wěn)定地懸浮在軌道上方。與常規(guī)磁鐵之間同性相斥,異性相吸的作用不同,超導(dǎo)體和外磁場(chǎng)之間的這種既排斥又相吸的相互作用,使超導(dǎo)體或永久磁鐵都可以克服自身重力,懸浮或倒掛在對(duì)方的下面。

2、電子元件制造與檢測(cè)

環(huán)境應(yīng)力篩選就是選擇若干典型環(huán)境因素,將適量的環(huán)境應(yīng)力作用于組件或整機(jī),把元器件工藝缺陷,即生產(chǎn)和裝配過程中的缺陷激發(fā)出來,給予修正或更換。環(huán)境應(yīng)力篩選采用溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)較為有效。溫度循環(huán)試驗(yàn)是采用高的變溫率、大的熱應(yīng)力,使那些不同材料組成的元器件,因結(jié)合不良、材料本身的不均勻性、工藝中缺陷等所造成的隱患而迅速失效,采用變溫率為5℃/分;極限溫度為-40℃,+60℃;循環(huán)次數(shù)為8次。這樣的環(huán)境參數(shù)組合使得虛焊、夾傷部位、元器件本身缺陷的暴露較明顯。對(duì)于大批量的溫度循環(huán)試驗(yàn),可以考慮采用二箱法。在這種情況下,應(yīng)當(dāng)在級(jí)進(jìn)行篩選。

液氮是一種更快和更有效的屏蔽和測(cè)試電子元器、電路板的方法。

3、低溫球磨技術(shù)

低溫行星式球磨機(jī)是將液氮?dú)怏w源源不斷地輸入裝有保溫罩的行星式球磨機(jī)中,這些冷氣將高速旋轉(zhuǎn)的球磨罐產(chǎn)生的熱量及時(shí)吸收,使裝有物料、磨球的球磨罐始終處于一定的低溫環(huán)境中。在低溫環(huán)境中混合、細(xì)磨、新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)高新技術(shù)材料的必備裝置。該產(chǎn)品體積小、功能全、效率高、噪聲低,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、環(huán)保、輕工、建材、冶金、陶瓷、礦產(chǎn)等部門。 。

4、綠色切削加工技術(shù)

低溫切削是利用低溫流體如液態(tài)氮、液態(tài)二氧化碳和冷風(fēng)等噴向加 工系統(tǒng)的切削區(qū)域,造成切削區(qū)的局部低溫或超低溫狀態(tài),利用工件在低 溫條件下產(chǎn)生的低溫脆性,提高工件的切削加工性、刀具壽命和工件表面 質(zhì)量。根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同,低溫切削可分為冷風(fēng)切削和液氮冷卻切削。 低溫冷風(fēng)切削法是通過向刀尖的加工部位噴-20℃~-30℃ (甚至更低)的低溫氣流,并混入微量的植物性潤滑劑(每小時(shí)10~20m 1),從而起到降溫、排屑、潤滑的作用。低溫冷風(fēng)切削與傳統(tǒng)切削相比,能夠提高加工 效率,改善工件表面質(zhì)量,而且對(duì)環(huán)境幾乎無污染。日本安田工業(yè)公司的 加工中心采用在電機(jī)軸、刀桿軸的中心插入絕熱風(fēng)管的結(jié)構(gòu),使用-30℃ 的低溫冷風(fēng)直接通向刀刃。該結(jié)構(gòu)大大改善了切削條件,有利于低溫冷風(fēng) 切削加工工藝的實(shí)施。橫川和彥對(duì)車削和銑削中的冷風(fēng)冷卻進(jìn)行了研究。在銑削試驗(yàn)中,分別采用水基切削液、常溫風(fēng)(+10℃)和冷風(fēng)(-30℃ )三種條件進(jìn)行比較,結(jié)果表明,采用冷風(fēng)切削時(shí)刀具耐用度顯著提高。在車削試驗(yàn)中,冷風(fēng)(-20℃ )切削時(shí)刀具磨損率比常溫風(fēng)(+20℃ )切削時(shí)顯著下降。

液氮冷卻切削主要有兩種應(yīng)用形式,一種是利用瓶裝壓力將液氮像切削液一樣直接噴射到切削區(qū);另一種是利用液氮受熱蒸發(fā)循環(huán)來間接冷卻 刀具或工件。目前低溫切削加工主要應(yīng)用于鈦合金、高錳鋼、淬硬鋼等難 加工材料的加工中。KPRaijurkar采用H13A硬質(zhì)合金刀具、并用液氮循環(huán)冷卻刀具的方法對(duì)鈦合金進(jìn)行了低溫切削加工試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的切削方法相比,刀具磨損明顯減少,切削溫度降低30%,工件表面加工質(zhì)量得到很大改善。萬光民采用間接冷卻方法對(duì)高錳鋼進(jìn)行了低溫切 削加工試驗(yàn),結(jié)果表明,采用間接冷卻方法低溫加工高錳鋼時(shí),刀具所受沖擊力減少,刀具磨損減小,加工硬化現(xiàn)象得到改善,工件表面質(zhì)量也有所提高。王連鵬等人采用液氮噴淋的方法在數(shù)控機(jī)床上低溫切削加工45淬硬鋼,試驗(yàn)結(jié)果表明,采用液氮噴淋式低溫加工45淬硬鋼可以提高刀具耐用度,改善工件表面質(zhì)量。

在液氮冷卻加工狀態(tài)下,硬質(zhì)合金材料能保持其抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和耐沖擊強(qiáng)度,其硬度隨溫度的降低而增大,因此硬質(zhì)合金刀具材料在液氮冷卻中能夠保持其優(yōu)良的切削性能,并且和在常溫下一樣,其性能決定于粘結(jié)相的數(shù)量。對(duì)于高速鋼,隨溫度的降低,其硬度增大而抗沖擊強(qiáng)度降低,但總體上能保持較好的切削性能。他對(duì)一些材料在低溫下提高其切削加工性進(jìn)行了研究,選用了低碳鋼AISll010、高碳鋼AISl070、軸承鋼 AISIE52100、鈦合金Ti-6A 1-4V、鑄造鋁合金A390五種材料,實(shí)驗(yàn)研究表明:由于低碳鋼表現(xiàn)出良好的低溫脆性,低溫切削可獲得理想的加工效果;對(duì)于高碳鋼和軸承鋼,應(yīng)用液氮冷卻可抑制切削區(qū)溫升和刀具磨損速度;在切削鑄造鋁合金時(shí),應(yīng)用低溫冷卻可提高刀具硬度和刀具抗硅相磨粒磨損能力,在加工鈦合金時(shí),同時(shí)低溫冷卻刀具和工件,可有效地降低切削溫度和減少鈦和刀具材料之間的化學(xué)親和力。液氮罐

五、其它領(lǐng)域

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心特燃站生產(chǎn)液氮,它是火箭燃料的推送劑,大量的液氮用高壓把火箭燃料推向燃燒室。

應(yīng)用于高溫超導(dǎo)電力電纜開發(fā);應(yīng)用于緊急維修中對(duì)液體管道進(jìn)行凍結(jié);應(yīng)用于物質(zhì)的低溫穩(wěn)定和低溫淬火;液氮冷裝配技術(shù)(熱脹冷縮現(xiàn)象在工業(yè)中的應(yīng)用)也廣泛使用;液氮人工增雨技術(shù);液氮排液技術(shù)及時(shí)降液誘噴,正在不斷深入研究。

采用氮?dú)饩聹缁穑饎?shì)被迅速撲滅,同時(shí)又消除了瓦斯爆炸危險(xiǎn)等。

為什么選擇液氮:因?yàn)楸绕渌椒ɡ鋮s得更快,并且不與其它物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng),大大地節(jié)省空間,提供了干燥的氣氛,它是環(huán)保的(液氮使用后直接揮發(fā)成氣體返回大氣中,不會(huì)留下任何污染),它用起來簡(jiǎn)單方便。
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