薄膜的应力控制技术研究现状

薄膜应力普遍存在于薄膜元器件中,从而影响薄膜器件性能,限制了其良好的应用前景.所以控制薄膜的应力,消除其不良影响,是薄膜生产工艺中不可或缺的技术手段.本文对此详细阐述了几种常用的薄膜应力控制方法,并对以后研究工作的开展提出几点要求.     

空间齿轮传动副用材料离子注入改性工艺研究

对空间机械的齿轮传动副用材料进行Ti+N离子注入表面改性研究,考察不同注入能量和剂量条件下的改性材料的硬度和真空摩擦磨损性能,获得表面改性效果优异的离子注入工艺参数。结果表明,在注入能量为Ti+/45keV+N+/65 keV,注入剂量为7×1017cm-2的工艺参数条件下,改性材料的真空摩擦学性能相对最好,表面改性效果最佳。     

原子层沉积技术改性CrN硬质涂层性能的第一性原理研究

目的 基于密度泛函理论的第一性原理,对原子层改性氮化铬(CrN)涂层的关键性能进行仿真计算,以充分了解涂层微观组织结构演变和微观界面结构本质,为后续原子层沉积CrN工艺研究提供理论指导.方法 通过建立CrN(011)-CrN(011)复合体系模型,分析计算了涂层的界面性能、弹性性能及热力学性能.结果 模型结构经过优化后,各原子层间间距均发生不同程度的减小,且各层间距趋于一致.态密度分析表明:其优良的结构稳定性主要来自6.4～4.8 eV范围内Cr原子3d轨道和N原子2p轨道间的相互作用;基于应力应变的弹性常数满足波恩准则判定依据,力学性能稳定,计算结果为硬度30.29 GPa,体积模量409.83 GPa,剪切模量270.86 GPa.采用NVT系综模拟,当温度T≤1023 K时,温度波动振荡收敛;当温度T>1023 K时,温度在某个时间点瞬时激增而不收敛,可以得出CrN涂层的极限使用温度为1023 K.结论 原子层沉积改性的CrN硬质涂层具有优良的界面相容性,成键强度高,界面能低,结构性能稳定.     

离子注入空间齿轮传动副用30CrMnSi材料真空摩擦学性能研究

通过多种表面测试手段对几种单一及双离子注入空间齿轮传动副用30CrMnSi材料的真空摩擦学性能进行了研究,同时对不同注入条件进行了计算机模拟计算。结果表明,Ti++N+双注入后表面真空摩擦磨损性能相对最好。这主要是由于离子注入引起的注入层微观结构变化改变了摩擦磨损机理,从而改善了材料的摩擦学性能。     

两种黏结润滑干膜耐γ射线辐照研究

采用钻-60γ射线分别对MOS2基黏结润滑干膜与PTFE基黏结润滑干膜进行不同剂量的辐照作用,最高辐照剂量达5.0 × 107 rad (Si).对辐照前后的2种润滑干膜进行红外分析,采用真空球盘摩擦磨损试验机考察辐照因素对润滑膜的真空摩擦学性能的影响,并观测辐照前后润滑膜的表面及磨痕,测试润滑膜的力学性能.结果表明,γ射线导致2种润滑干膜内物质的官能团都发生了变化,膜表面变粗糙.但是润滑干膜摩擦因数略显减小,随辐照剂量的增高,耐磨寿命及力学性能并未受到显著影响.     

基底材质对硅酸钠粘结 MoS2 润滑涂层摩擦学性能的影响

目的针对空间机械润滑处理的需求,研究硅酸钠粘结MoS2润滑涂层摩擦学性能。方法在几种不同材质基底的表面喷涂硅酸钠粘结MoS2润滑涂层,采用球盘摩擦磨损试验机研究其真空摩擦学性能和高温摩擦学性能,并利用红外光谱和扫描电镜对高温摩擦机理进行分析。结果几种基底表面润滑涂层的真空摩擦系数均低于0.1,且基底硬度越高,涂层的耐磨寿命越长,摩擦系数越低。在室温至300℃范围内,随温度的升高,涂层的摩擦系数先降低后升高,耐磨寿命先升高后降低。300℃时,涂层主要发生磨粒磨损。结论硅酸钠粘结MoS2润滑涂层能够用于经微弧氧化处理的铝合金基底表面,在200℃以下的大气环境和300℃氮气环境中的摩擦学性能优异。     

HI-13串列加速器上弱束流监测技术研究

宇宙空间中的单个高能带电粒子与星载微电子器件相互作用产生的单粒子效应可使航天器发生在轨故障，效应严重时，甚至有可能对航天器造成灾难性的后果。因此，微电子器件在应用于航天器之前，必须进行基于加速器束流的地面模拟试验，结合预定轨道的辐射环境，对器件的单粒子效应特性进行评估，只有抗单粒子加固性能符合要求的器件才能使用。     

微生物结合碳纤维加固钙质砂的高强度试验研究

为了研究微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）结合碳纤维固化钙质砂的效果及机理,先通过低轮次注浆试验探究碳纤维对MICP加固钙质砂效果的影响,并确定碳纤维的最佳掺量及长度,然后开展高轮次注浆试验,研究MICP胶结液无法再注入时的砂柱强度,通过试验结果对比和扫描电镜等分析,分析了微生物、碳纤维及钙质砂之间的作用机理。试验结果表明,掺加碳纤维能显著提高微生物加固钙质砂的强度。在低轮次注浆试验中,掺加碳纤维能有效提高碳酸钙的生成量及试样强度,纤维组的碳酸钙生成量比无纤维对照组提高了15%~34%,试样强度提高了135%~217%;高轮次注浆试验中,在MICP胶结液无法再注入砂柱的情况下,由于两组试样注浆轮次的差异,纤维组最终的碳酸钙生成量对比无纤维对照组减少了4%,试样强度提高了11%。     

一种多波束可旋转的金属波导太赫兹阵列天线

随着移动通信的高速发展和通讯环境的日益复杂,多波束天线在多目标雷达、卫星通信以及多点无线通信等领域有着广泛的应用需求。轨道角动量是电磁波的基本属性之一,它具有螺旋形波前,可独立于振幅、相位、偏振等基本属性,能为电磁波提供新的复用维度。基于亚波长金属波导阵列对电磁波优异的调控能力,我们设计了一种多波束可旋转的太赫兹(THz)阵列天线,通过调控入射波两正交偏振分量的相位分布,可将其分别转化成强度分布一致、阶数相反的涡旋波束。通过改变两分量的相位差,可实现45°偏振方向上波束的干涉图样发生旋转。此外,该阵列天线还展现出了高增益(31 dBi)和宽带宽(61 GHz)的特性。该工作可为基于多波束阵列天线的方位角测量提供新的思路,对丰富THz频段的阵列天线设计具有重要意义。

     

固体润滑轴承用9Cr18不锈钢离子注入与磁控溅射改性真空摩擦学研究

为了提高空间固体润滑滚动轴承耐磨寿命,采用全方位离子注入和磁控溅射技术对空间固体润滑轴承用9Cr18材料进行耐磨减摩表面改性研究。首先对9Cr18不锈钢试样表面注入N+、Ti+、Ti++N+,对离子注入后试样采用磁控溅射技术沉积MoS2-Ti薄膜。通过测试注入前后试样粗糙度及硬度,评价不同注入离子及无离子注入不同基底材料下溅射MoS2-Ti薄膜的附着力、真空摩擦学、薄膜磨损率等性能。结果表明离子注入通过提高9Cr18不锈钢基底硬度,能够提高复合改性后9Cr18不锈钢材料真空摩擦学性能20%。