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(wú)色透明、無(wú)味,、無(wú)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(wú)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(lái)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(guò)程中,，要維持在-80～-120℃的溫度,。滴凍前將經(jīng)過(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(lèi)群(菌物中形成大型子實(shí)體的一類(lèi)真菌,，泛指廣義上的蘑菇或蕈菌),，很多種類(lèi)具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，是目前菌物中*有開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景的一類(lèi);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(kāi)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(shù)木病害或損害多種木質(zhì)產(chǎn)品,，對(duì)此類(lèi)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(wàn)元開(kāi)始建設(shè)中國(guó)國(guó)內(nèi)首家農(nóng)業(yè)生物基因綜合庫(kù)。農(nóng)業(yè)界人士說(shuō),，*具全國(guó)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力的種子產(chǎn)業(yè),，將以這個(gè)基因庫(kù)作為育種材料的來(lái)源?？偨ㄖ娣e超過(guò)3300平方米的上海農(nóng)業(yè)生物基因庫(kù),，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(lèi)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(lái)國(guó)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(guó)家開(kāi)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(guó)、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(guó)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(guó)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(wú)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(lái)的新鮮狀態(tài)和原有的營(yíng)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(guò)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(yíng)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?。阂话銉鼋Y(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(wèn)題要少;氮對(duì)于灌裝無(wú)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)獾臐舛龋瑫r(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(guò)程,，從而使果品、蔬菜保持采摘時(shí)的新鮮狀態(tài)和原有營(yíng)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(wú)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(guò)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(guò)程,。食品的低溫粉碎是近幾年發(fā)展起來(lái)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(yíng)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(yíng)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(lèi),、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(guò)的新加工食品。

6,、液氮在食品包裝中的應(yīng)用

英國(guó)倫敦一家公司開(kāi)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(kāi)發(fā)液氮制冷技術(shù),，發(fā)展液氮冷藏火車(chē)、冷藏汽車(chē)及冷藏集裝箱是現(xiàn)今國(guó)際上的共同發(fā)展趨勢(shì),。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)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(lái)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(kāi)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(chē)的重量,，車(chē)體就可以懸浮在空中,。同時(shí)，在冷卻過(guò)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(chē)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(guò)程中的缺陷激發(fā)出來(lái),，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(mén),。 ,。

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(guò)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(rùn)滑劑(每小時(shí)10~20m 1),，從而起到降溫,、排屑,、潤(rùn)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(wú)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(chē)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(chē)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(lái)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(wàn)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(kāi)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?，火?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(lái)簡(jiǎn)單方便,。