SIMOX样品导电类型反型的研究

氧离子注入Ｐ型（１００）单晶硅形成ＳＩＭＯＸ样品，经俄歇电子能谱、扩展电阻仪测试，形成了ＳＯＩ结构；经霍尔测试仪测试，制备的ＳＩＭＯＸ样品表层硅膜反型为Ｎ型导电类型，ＳＩＭＯＸ样品的反型是硅中的氧施主所致，由近自由电子的类氦模型计算，氧施主电离能力为０．１５ｅＶ，该值与早期文献报道的实验值一致。     

钛合金的离子束改性

钛合金是航空航天工业常用的结构材料,它具有重量轻、强度高、抗腐蚀强等优良性能,但耐磨性较差.为提高其耐磨性,对TC4、TA7航材试件,采用溅射方法在其表面镀上钛膜,并用(N^＋＋N^＋₂)混合离子束进行动态反冲注入及单元素C^＋离子束注入两种方法,进行表面改性.精密摩擦、磨损试验及显微硬度测量结果,试件表面的滑动摩擦系数降低了64%~77%;磨损率减少了22%~48%;显微硬度提高0.3~1.4倍.证明离子注入有效地改善了合金表层的摩擦、磨损性能.对注入样品进行X射线光电子能谱(XPS)分析,发现注入后的钛合金表层,生成了大量的TiO₂,并析出TiN,TiC等金属化合物,这是降低摩擦系数,提高耐磨性的主要因素.添加C^＋离子注入的试件,其力学性能并无进一步改善,原因有待分析.     

聚酰亚胺/无机氧化物复合薄膜的制备与耐原子氧性能

分别以锆酸四丁酯、钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为氧化物前驱体,利用溶胶凝胶法制备了一系列聚酰亚胺/无机氧化物复合薄膜,在原子氧地面模拟设备中进行了原子氧暴露实验,原子氧累计通量约为3.1×10²⁰ atom/cm².分别考察了无机氧化物种类和含量对复合薄膜力学性能和耐原子氧性能的影响.结果表明,无机氧化物在聚酰亚胺基体中的分散形态对其力学性能影响很大;原子氧暴露后,聚酰亚胺薄膜表面分别形成了富锆、富钛和富硅的保护层,质量损失率减小,耐原子氧性能明显提高.     

氧等离子体对空间材料作用的实验研究

利用制作的射频放电氧等离子体试验装置对单面镀铝Kapton、聚四氟乙烯、聚酯膜、聚酰亚胺、硅橡胶、碳纤维/环氧树脂复合材料、开芙拉,Ag、Cu、Al 箔及OSR(Optical Solar Reflector)等数种空间用材料作了耐氧等离子体性能试验,测量了材料试样在氧等离子体作用后的质量损失、表面电阻率、太阳吸收率α_s和红外辐射率ε等参量,并对试验结果及实用性等问题进行了分析讨论。     

掺杂纳米硅薄膜的生长特性

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法成功的沉积出掺杂(主要是磷、硼)纳米硅薄膜.探讨了各种生长工艺条件对掺杂纳米硅薄膜的结构与性能的影响及其规律.利用高分辨电镜(HREM)、Raman散射等手段对掺入不同杂质后的纳米硅薄膜的微结构进行初步研究,并从实验和理论上对掺杂纳米硅薄膜的生长特性进行了探讨.得出掺杂纳米硅薄膜具有与掺杂非晶硅薄膜和掺杂微晶硅薄膜不同的生长特性,即杂质原子绝大部分是非活性的,只有很少一部分在薄膜中起施主作用.大部分非活性的杂质原子存在于晶粒间界.     

基于数字地图预处理的低空突防飞行路线规划

地形跟随/地形规避/威胁回避TF/TA²(Terrain Following, Terrain Avoidance, Threat Avoidance)路线规划是低空突防研究的关键技术.地形信息存贮在数字地图中.为保证所设计路线对飞行器来说是可实现的,研究了数字地图的预处理,把地形、威胁及飞行器性能等信息融合构造了虚拟的地形表面.预处理包括数据文件压缩、威胁信息转化为地形信息、数据插值、及地形的平滑处理.通过设计综合TF/TA²的指标函数、根据A^*算法对其转化,并采用优化方法,可实现三维TF/TA²路线规划.仿真结果证明了算法的有效性.     

热电薄膜材料的制备和制冷器件的数值模拟

论述了热电材料低维化和器件小型化的发展趋势以及在航空航天领域的应用.利用磁控溅射的方法,在柔性衬底聚酰亚胺(PI)上制备了热电薄膜材料,并对其微观结构和性能进行了表征,结果表明:P型Bi-Sb-Te和N型Bi-Te-Se薄膜均表现出(015)的取向性.利用ANSYS有限元模拟软件热电耦合场分析单元对面内型薄膜热电制冷器进行了模拟,讨论了器件的工作电流和材料物性参数对器件制冷性能的影响,发现通过减小基底的厚度和热导率,可增大基底面内方向的热阻,实现热流沿热电臂的传输;基底的镂空设计和制冷区域高导热层的引入,有利于制冷温差的建立和制冷区域的均匀制冷,这些为薄膜型制冷器件的制备提供了指导.      

含磷聚酰亚胺的合成与抗原子氧性能

利用自行合成的含磷芳香族二胺单体--二(3-氨基苯基)苯基氧化磷(DAPPO),制备了一系列含磷聚酰亚胺薄膜.在原子氧地面模拟设备中对该薄膜进行了原子氧暴露实验,并采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对原子氧暴露前后薄膜表面的聚集态结构和化学结构演化进行了分析.结果表明,原子氧暴露后,引入含磷二胺单体的聚酰亚胺薄膜表面形成了富磷保护层,剥蚀率减小,抗原子氧性能明显提高, 磷质量分数为5.47%的聚酰亚胺薄膜在原子氧作用20h的总剥蚀率分别降低为Kapton^和Upliex-R型聚酰亚胺的13%和20%.     

氧化物涂层对航天器材料原子氧剥蚀的防护

采用磁控溅射方法在航天器常用材料聚酰亚胺(Kapton)表面沉积无机氧化物涂层(TiO₂和SiO₂),来提高材料的抗原子氧剥蚀性能.通过选择试验材料和参数,优化了沉积涂层的工艺,以克服容易产生裂纹的缺点.对材料进行了原子氧效应地面模拟试验,结果表明,在Kapton上沉积涂层后,质量损失下降了2个数量级.另外,有涂层的Kapton表面基本没有变化并且没有出现裂纹.其中,TiO₂由于热膨胀系数更接近Kapton,比SiO₂的防护效果更好.     

模拟服役环境中航空导管连接件耐蚀性能研究

采用自制的航空导管连接件腐蚀试验系统,研究了航空镀镉45^#钢导管连接件在模拟服役环境中的气密性、油压气密性以及应力腐蚀、表面腐蚀等性能.对该导管连接件在高温盐水溶液6%NaCl(90±5)℃浸泡与空气烘烤(60±5)℃循环200次条件下的表面腐蚀及应力腐蚀行为进行了评价;探讨了在模拟服役环境中,45^#钢发生腐蚀的机理.10^＃航空油不对镀镉45^＃钢造成腐蚀.镀镉45^#钢导管连接件在模拟服役环境中只是表面镀镉层发生腐蚀破坏,基体45^#钢只发生轻微腐蚀,表明45^＃钢导管连接件表面的镀镉磷化层可作为阳极性镀层而对基体金属进行保护.在最小屈服强度0.85的弯曲应力水平作用下,无应力腐蚀倾向.导管材料铝合金LF2-M与连接件45^#钢在6％NaCl水溶液中只有很小的电偶腐蚀电流,平均电偶电流密度为0.185μA/cm²,证明该类导管及导管连接件能安全地进行偶接.     

抗辐射模拟CMOS集成电路研究与设计

为研究宇宙辐射环境中航天器里的模拟互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路性能和各种效应,并在辐射效应所产生机制的基础上,从设计和工艺方面提出了模拟CMOS集成电路主要抗辐射加固设计方法.在宇宙环境中,卫星中的模拟CMOS集成电路存在CMOS半导体元器件阈值电压偏离、线性跨导减小、衬底的漏电流增加和转角1/f噪声幅值增加.所以提出了3种对模拟CMOS集成电路进行抗辐射加固的方法:1)抗辐射模拟CMOS集成电路的设计;2)抗辐射集成电路版图设计;3)单晶半导体硅膜(Silicon on Insulator,SOI)抗辐射工艺与加固设计.根据上面的设计方法研制了抗辐射加固模拟CMOS集成电路,可以取得较好的抗辐射效果.     

AZ91D镁合金低压交流氧化成膜机制

基于一种低的交流电压条件(10 V),在NaOH和Na₂SiO₃的混合溶液体系中,对AZ91D镁合金进行电化学阳极氧化处理.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试技术等手段研究了AZ91D镁合金表面阳极氧化的成膜过程、膜层生长的特点以及氧化工艺参数对膜层性能的影响规律.试验结果表明:在10 V这样低的交流电压下,在镁合金表面获得的氧化膜层表面均匀,为无孔洞的平层状膜层,其生长过程呈叠加式特点;获得的氧化膜层的主要成分为Mg₂SiO₄;在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,经过电化学阳极氧化的镁合金的耐蚀性优于未经处理的镁合金.      

燃油箱耗氧惰化与中空膜惰化的数值模拟及比较

针对耗氧型惰化系统燃油箱上部空间氧气体积分数随时间变化规律的问题，对耗氧型惰化系统的反应过程建立了数学模型，并通过CFD方法对机载绿色惰化气体产生系统（GOBIGGS）系统和机载惰化气体产生系统（OBIGGS）的惰化过程进行了模拟仿真，并与实验数据进行对比，验证了仿真结果的准确性。研究结果表明，当耗氧型惰化系统抽吸气的体积流量与中空膜惰化产生的富氮气体（NEA）体积流量相同时，耗氧型惰化系统不仅惰化时间短，而且能将燃油箱的O₂摩尔分数降至更低。同时耗氧型惰化系统的惰化效果与相同体积流量下NEA0（100%N₂）的中空膜惰化效果相近。另外，耗氧型惰化系统使燃油箱气相空间上部O₂摩尔分数大于下部O₂摩尔分数，中空膜惰化则相反。      

溶胶-凝胶法提高树脂抗原子氧性能的试验

为提高航天器用树脂基材料的抗原子氧剥蚀性能,将正硅酸乙酯(TEOS,Tetraethyl Orthosilicate)加入环氧树脂溶液中,采用溶胶-凝胶法,制备出SiO₂／环氧杂化材料.在空间环境原子氧效应地面模拟设备中,对材料试样开展了抗原子氧剥蚀性能评估试验,总结了试验前后试样的质量、表面形貌和表面成分的变化特点,并分析了溶胶-凝胶所得杂化材料抗剥蚀性能提高的机理.分析认为:溶胶-凝胶反应过程中在树脂基体内生成的聚硅氧烷和SiO₂,以及原子氧作用下杂化材料表面生成的SiO₂保护层,是杂化材料抗剥蚀性能得以提高的主要原因.     

双酚B型氰酸酯的制备与性能

研究了碱性催化法合成非晶态双酚B型氰酸酯的制备工艺,利用红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、热分析(DSC)、流变仪等方法分析了双酚B型氰酸酯的结构性能和工艺特性,研究和测试了树脂固化物介电性能、耐热性能和力学性能.研究结果表明,制备的双酚B型氰酸酯纯度高,200 ℃时的凝胶时间在100 min以上;该型氰酸酯具有较低的粘度(η_25℃=470 mPa·s,η_40℃=210 mPa·s),适于室温树脂传递模塑(RTM,Resin Transfer Molding)成型工艺;250 ℃固化后的介电常数为2.75,介质损耗角正切0.007(10 GHz),玻璃化转变温度299 ℃,弯曲强度174 MPa,模量3.2 GPa,综合性能优异.     

高强阻尼铝合金的阻尼性能和组织稳定性

采用时效处理实验,研究了快速凝固/粉末冶金工艺制备的X7093/5(Zn-30Al)高强度阻尼铝合金的阻尼性能和组织稳定性.将阻尼铝合金分别在50℃,100℃,120℃保温10?h,50?h,100?h后空冷,采用动态力学热分析仪(DMTA)和透射电镜(TEM)分别测试其阻尼性能和观察微观组织的变化情况.研究结果表明: 阻尼铝合金在时效过程中,组织结构由最初细碎杂乱的晶态结构转变为具有规则晶界的大晶粒结构,晶界对合金阻尼性能的贡献增强.在室温至250℃的温度范围内,合金阻尼值由4×10^-3增至3.0×10^-2.阻尼铝合金在120℃以下、100?h以内的时效处理中,时效温度和时效时间的不同对合金阻尼性能的影响不显著,材料的阻尼性能稳定性良好.     

环氧共混树脂的光固化及其表面化学反应

研究了双酚A型环氧树脂与有机硅环氧树脂紫外光辐照共混改性的工艺条件,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱等分析手段对树脂改性效果和表面的物理和化学变化进行了研究.结果表明,采用二苯基碘鎓六氟磷酸盐为光引发剂,当质量分数为5％时,随着E-44含量的增加,共混树脂体系的光固化速度加快.当两者质量比为1∶ 2时,经15min的紫外光辐照后,共混树脂体系的凝胶率可达93％.X射线光电子能谱分析结果表明,在光固化的同时,试样的表面被紫外光辐照时产生的臭氧和原子氧部分氧化,转化为一层含C的氧化硅(SiO _{x )膜.}      

纳秒脉冲电子束冲击强化金属表面的研究

讨论了纳秒强脉冲电子束(功率密度为10⁹W/cm²)辐射金属表面后产生的强化作用.纳秒脉冲电子束瞬间在材料表面局部区域注入巨大能量,使金属表面微区瞬间产生高温高压和冲击作用,并产生骤热急冷过程,使材料表面硬度、耐腐蚀性和其他物化性能发生明显变化.文中讨论了脉冲电子束导致快速熔凝的热传导过程,并分析了从扫描电镜照片观察到的金属急冷过程的显微结构.纳秒强脉冲电子束注入是金属材料表面改性的新手段.     

泡沫铜作为填充材料的相变储热实验

对填充有泡沫铜的固-液相变储热装置进行了试验研究.采用纯度为98%的正21烷(C₂₁H₄₄)作为相变材料(PCM),通过抽真空灌注的方法将其灌注到泡沫铜内部,封装并作绝热处理后作为试验件.在进行储热试验时,用嵌入了加热棒的铝制底座模拟被散热件对试验件加热,利用探针式和贴片式铂电阻(pt100)测量试验件温度并通过数据采集仪进行采集.整理绘制了在不同加热功率下的温度时间曲线,讨论和分析了此装置的热性能,结果表明泡沫铜作为填充材料能明显改善相变储能装置的传热性能和内部温度均匀性.