薄膜热电偶热氧化可靠性及结构优化

航空发动机涡轮叶片处于发动机温度最高的部位，将薄膜材料制备于待测物表面形成热电偶传感器，可及时有效的对涡轮叶片进行测温。薄膜热电偶多层膜间的热氧化界面扩散失效是导致薄膜可靠性不高的主要原因之一，基于Fick第二定律提出多层膜扩散可靠性模型，定量描述薄膜热电偶扩散失效机理，通过仿真计算，结合粒子群算法，以薄膜寿命最大为目标，寻优得到各膜层对应的最佳结构，为结构工艺上提高薄膜热电偶寿命的研究提供了一定的借鉴。     

静电拉伸空间薄膜反射镜面形控制机理研究

薄膜反射镜将解决反射镜孔径与重量相互制约的问题. 采用静电拉伸法控制薄膜反射镜面形, 具有结构简单、反射镜面形易于控制等优点, 其原理为利用静电场上库仑力作用使薄膜产生面形变化, 生成所需的光学曲面. 由于薄膜变形力学, 以及静电场理论的复杂性, 目前薄膜成形及其面形控制在理论分析上仍未有定量的结果. 本文主要以单电极静电场中的薄膜反射镜面形为考察因素, 通过数值计算的方法得到薄膜反射镜上的静电力分布, 运用有限元分析获得该分布下的反射镜面形, 并将其与理想面形进行比较. 提出采用多电极闭环控制可获得更高的控制精度, 对静电拉伸薄膜的研究具有一定的指导意义.      

砷化镓功率场效应管早期烧毁的失效分析

采用扫描俄歇微探针、扫描电子显微镜、电子探针微区分析仪和Ｘ射线透射仪等多种分析手段分析了一种Ｃ波段砷化镓功率场效应管早期烧毁失效的现象。初步建立了烧毁失效的模式,给出了相应的失效频数分布及其表面形貌状态。分析结果指出,烧毁失效模式中源一漏烧毁占较大的比例;其次是由于材料及器件制备工艺过程不完善而引起的空气桥烧毁,热斑烧毁,源或漏极条边缘毛刺、芯片表面缺陷、沾污和不可动多余物引起的烧毁失效。文章就烧毁失效的机理进行了分析和讨论。     

离子注入提高铜合金耐磨性的初步研究

本文对ZQSn10—2—3铜合金表面状态为镀银和未镀银的两种样品,分别采用N_2~+离子注入及双重(Ag+N_2~+)离子束混合新技术,进行表面改性,提高其耐磨性。并且用背散射装置、离子探针和扫描电镜对离子注入层进行了测试与分析。     

透明导电氧化物薄膜的抗伽马辐照性能研究

利用射频磁控溅射法制备出具有良好光电性能的In₂O₃: W（IWO）薄膜,与购置的In₂O₃: Sn（ITO）薄膜一起,在伽马射线地面加速模拟试验设备中进行辐照试验。对辐照前后两种薄膜样品的微观结构、表面形貌、光电性能和元素价态进行对比分析,并用正电子湮没方法研究辐照前后的缺陷情况。结果表明,伽马射线辐照可引起ITO及IWO薄膜样品中氧空位缺陷的少量增加,且缺陷主要产生于薄膜表层及薄膜与基底界面结合处。高能伽马光子作用于透明导电氧化物薄膜,主要通过破坏其内部结合能较低的化学键,并实现薄膜系统中元素之间的选择性重组。ITO与IWO具有良好的抗伽马辐照性能,IWO相比ITO更适合于抗伽马辐照相关应用。     

采用Ti/Ag/Ti中间层连接SiC陶瓷的 有限元应力分析

在陶瓷与金属或陶瓷与陶瓷(采用金属中间层)的连接过程中,陶瓷与金属的热膨胀系数等性质存在差异而产生的残余热应力是连接接头强度弱化的主要原因.采用有限元方法对Ti/Ag/Ti作为中间层热压连接SiC陶瓷进行了应力的有限元计算分析,结果表明采用Ti/Ag/Ti结构的金属中间层连接SiC陶瓷时,对接头危害较大的残余应力主要分布在连接件近缝区.靠近试样外表面区域是接头的薄弱区,裂纹易在此处萌生,裂纹的扩展先是沿着一条向陶瓷侧凹入的弧线向陶瓷内切入,而后沿径向扩展.接头实际断裂方式与有限元分析结果相符,表明采用有限元方法对陶瓷连接接头的残余应力进行模拟计算有重要的指导意义.      

密封材料空间环境失效分析

对空间环境造成载人航天器密封材料的各种失效机理进行了分析。材料低温脆化,高温时表面脆化;真空时材料内挥发成份的溢出,使材料渗透性增大;辐照使密封件失去弹性：这些是空间环境中温度、真空和辐照使密封失效的主要原因。真空条件下,密封件挥发成份中的可凝物在光学元件表面的凝聚从而破坏表面光学特性,是密封设计中一个值得重视的现象。     

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%.     

微阴极电弧推力器放电寿命特性研究

微阴极电弧推力器（micro cathode arc thruster，μCAT)在微纳卫星空间任务中有良好的应用前景，但寿命问题是目前制约其发展的重要因素。研制了自动数据采集系统，进行了不同放电频率下全寿命试验，观察分析了失效后阴极材料及导电薄膜的形貌变化。研究结果表明：推力器工作初期，放电特性为不稳定阶段，该阶段在μCAT的全寿命占比小于10%。薄膜电阻放电前期相对稳定，为百欧量级，在临近失效时迅速升高至千欧量级，峰值电流在临近失效时急剧下降直至失效。放电频率升高会使阴极坑区域热量累积，增强了导电薄膜破碎程度，导致推力器提前失效，寿命降低。电弧烧蚀位置分布不均匀，导致阴极利用率降低，是制约μCAT寿命的重要因素。     

煤粉燃烧过程的数值模拟

采用计算流体动力学软件对煤粉实际燃烧过程进行数值计算并结合其热态试验数据进行对比分析,已成为验证数学模型和指导工程实践的一种重要研究手段.应用商业软件FLUENT对煤粉燃烧及流场进行了数值模拟分析,采用混合分数/概率密度函数法模拟湍流燃烧,用P-1辐射模型开展辐射传热模拟,利用拉格朗日/欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换,对挥发份的析出采用双速率竞争模型,采用动力/扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧.并对模拟结果进行分析与对比,计算结果与实际燃烧过程有较好的一致性.数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与焦炭燃烧的过程,为改善和优化煤粉的燃烧提供了重要的参考依据.     

纳米银膏与微米银膏烧结连接对比

用粒径20~80nm的纳米银膏和粒径1~3μm的微米银膏进行了烧结连接镀银铜块的对比实验.借助热/力物理模拟试验机Gleeble 1500D对接头剪切强度进行了测定.用扫描电镜及能谱分析仪对接头的微观组织进行了观察和分析.结果表明:在相同的连接条件下纳米银膏烧结连接的剪切强度明显高于微米银膏烧结连接的剪切强度.接头断口和显微组织分析表明,在相同条件下,纳米银膏烧结接头组织的质密性好于微米银膏烧结接头的组织质密性.在微米银连接接头中,由于Cu块-烧结银层间的界面处存在裂纹,其剪切强度较低.     

钛合金TC4与1Cr18Ni9Ti不锈钢的扩散焊工艺探索

选有纯铜和纯镍作为中间层金属，探索ＴＣ４钛合金和１Ｃｒ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢的真空扩散焊工艺，采用金相法，扫描电镜，Ｘ射线衍射等手段对接头界面附近的微区进行了较详细的分析，结果表明，采用上述中间层进行ＴＣ４－１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的扩散焊时，Ｃｕ和Ｔｉ产生强烈的共晶反应，但并末阻止Ｔｉ向不锈钢中扩散，各元素相互扩散的结果，使接头中形成多层次的不同组织和多种化合物，导致接头强度较低，呈脆性断裂。     

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.     

Simulation experiments of the effect of space environment on bacteriophage and DNA thin films.

The main goal of PUR experiment (phage and uracil response) is to examine and quantify the effect of specific space conditions on nucleic acid models. To achieve this an improved method was elaborated for the preparation of DNA and bacteriophage thin films. The homogeneity of the films was controlled by UV spectroscopy and microscopy. To provide experimental evidence for the hypothesis that interplanetary transfer of the genetic material is possible, phage T7 and isolated T7 DNA thin films have been exposed to selected space conditions: intense UVC radiation (lambda=254 nm) and high vacuum (10(-4) Pa). The effects of DNA hydration, conformation and packing on UV radiation damage were examined. Characteristic changes in the absorption spectrum, in the electrophoretic pattern of DNA and the decrease of the amount of PCR products have been detected indicating the photodamage of isolated and intraphage DNA.     

Structure and NIR feature of QCC: a laboratory analog of carbon dust.

We have produced thin films of quenched carbonaceous composite (QCC) by hydrocarbon plasma deposition. The effect of thermal annealing on QCC has been investigated to understand how QCC, as a laboratory analog of carbon dust, is transformed in the warm environment around evolved stars. Spectroscopic measurements have indicated that, by heating, the proportion of aromatic sp2 CH bonds increases relative to sp3 CH bonds. Carbon onion-like spherules of approximately 10 nm in diameter are found with electron microscopic images after "graphitization" of thermal annealing.     

含泡沫镍中间层陶瓷/不锈钢接头微观组织和性能

连接温度850℃,保温时间60 min,用泡沫镍金属作为中间层真空钎焊Al₂O₃陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢,利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）分析钎焊接头的微观组织,利用剪切实验检测接头的力学性能。实验结果表明,不添加中间层时,接头平均剪切强度只有7.7 MPa,断裂位置发生在陶瓷侧;添加泡沫镍中间层时,接头平均剪切强度达到101.7 MPa,断裂位置发生在陶瓷与泡沫镍金属连接界面处。不添加中间层时,Ti元素主要分布在钎料与陶瓷以及钎料与不锈钢反应界面处;添加中间层后钎焊接头中Ti元素主要分布在中间层,与Ni元素形成TiNi₃,Ag、Cu和Ti元素分布更加均匀。      

The scaler mode in the Pierre Auger Observatory to study heliospheric modulation of cosmic rays

The impact of the solar activity on the heliosphere has a strong influence on the modulation of the flux of low energy galactic cosmic rays arriving at Earth. Different instruments, such as neutron monitors or muon detectors, have been recording the variability of the cosmic ray flux at ground level for several decades. Although the Pierre Auger Observatory was designed to observe cosmic rays at the highest energies, it also records the count rates of low energy secondary particles (the scaler mode) for the self-calibration of its surface detector array. From observations using the scaler mode at the Pierre Auger Observatory, modulation of galactic cosmic rays due to solar transient activity has been observed (e.g., Forbush decreases). Due to the high total count rate coming from the combined area of its detectors, the Pierre Auger Observatory (its detectors have a total area greater than 16,000 m²) detects a flux of secondary particles of the order of ∼10⁸ counts per minute. Time variations of the cosmic ray flux related to the activity of the heliosphere can be determined with high accuracy. In this paper we briefly describe the scaler mode and analyze a Forbush decrease together with the interplanetary coronal mass ejection that originated it. The Auger scaler data are now publicly available.