铝金属化层中的电迁移

功率器件或大规模集成电路中,当电流密度达1×10~6A/cm~2时,电迁移将引起铝金属化层开路失效。 电迁移是在外加直流电场作用下,金属离子和导电电子间的动量交换导致前者热激活而引起的质量传输。理论上通常用离子流和离子流散度描述电迁移过程。工程上大多通过直流加载的寿命试验研究电迁移现象。Blcak通过合理的假设得到了理论与工程相结合的电迁移公式:MTF~(-1)=Aj~2exp(—Q/KT)。Black的试验结果还证实了电迁移属于晶界扩散机理。 文章综述了寿命试验中加载方式的影响,举例说明了怎样预计寿命值和估算失效率,最后提到了防止电迁移失效的措施。 鉴于铝具有高导电率,与硅和二氧化硅有良好的附着性能,与N型硅、P型硅均可形成低阻欧姆接触以及适合于大规模集成电路多层布线等优点,硅器件金属化工艺中铝材得到了广泛的应用。纯铝的金属化层在使用中也暴露出一些弱点。比如,当电流密度较高,如达到1×10~6A/cm~2 时容易发生电迁移现象,当温度高于400℃时发生铝硅反应等。 随着集成电路微型化,金属化层布线密度增加,其截面积显著缩小(1—2×10~(-6)cm~2),流经铝膜的电流密度有可能达到10~6A/cm~2或更高,因此,研究金属化层的电迁移问题具有重要意义。     

航天电连接器的可靠性数学模型

 通过对航天电连接器进行失效物理分析，给出了影响航天电连接器接触寿命的主要失效因素；同时，依据航天电连接器的结构和接触件的表面膜生长规律，建立了用于评价其接触寿命特征的阿伦尼斯—威布尔可靠性数学模型。     

介电型电活性聚合物(EAP)驱动器失效行为分析

 介电型电活性聚合物(EAP)驱动器在工作过程中,边界条件及驱动电压的改变经常导致EAP薄膜发生起皱现象以及介电击穿,致使驱动器失去工作能力.为了保障驱动器的正常工作,避免失效行为的发生,对EAP驱动器的失效行为进行了研究.针对锥形驱动器,计算出不同驱动电压下驱动器EAP薄膜的变形情况以及其中的应力、应变和电场强度的分布情况.利用薄膜起皱判别方法,对驱动器的起皱行为进行预测,同时分析了预拉伸倍数对驱动器失效的影响.试验结果表明,EAP驱动器的理论临界起皱电压与理论分析比较吻合,预拉伸可以提高薄膜的机电稳定性能.研究结果可用于预测介电型EAP驱动器发生失效的临界电压,有利于保障驱动器的安全工作.     

航天电连接器振动可靠性试验与分析

 以Y11X-2221 圆形电连接器为研究对象, 通过对电连接器进行失效物理分析、加速寿命试验和试验数据的统计处理, 求得了电连接器在随机振动应力作用下的可靠性参数估计值, 并对所建的振动可靠性统计模型进行了验证。     

海洋环境下机载电连接器腐蚀分析与失效机理

为分析海洋环境对机载航空电连接器的腐蚀情况的影响,将电连接器进行自然暴晒试验和实验室多应力加速试验,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和光学显微镜等表征手段对试验件腐蚀程度、腐蚀区的微量元素定性定量分析。结果显示,电连接器的中间轴身和头部高应力接触区易发生腐蚀。电连接器主要的腐蚀方式有电应力腐蚀和电化学腐蚀。高温、高盐、高湿和高辐射的海洋环境加速了电连接器被腐蚀的过程。被腐蚀的电连接器局部镀层破损甚至脱落,基底材料暴露在外且被腐蚀和破坏,并形成大量的金属盐腐蚀产物,导致失效概率增加。出现失效的主要原因是电连接器的接触电阻增加、绝缘性能降低、电偶腐蚀、应力松弛和蠕变。     

钛-钢螺栓搭接件涂层腐蚀失效分析及影响

涂层是飞机的主要防腐体系,涂层局部破损失效后往往对其他完好区域产生影响,但有些位置比较隐蔽难于发现,给飞行安全带来了隐患。模拟飞机服役环境,对钛-钢螺栓搭接件进行腐蚀试验,基于电偶腐蚀数学模型,选取相应的边界条件,用有限元法分析了搭接件表面涂层失效原因及影响。结果表明,涂层失效过程分三个阶段,电偶腐蚀效应使搭接件周围形成电场,在电势梯度作用下,Cl^-发生定向加速移动,导致电渗起泡。随着涂层失效面积的增加,阴、阳极面积比例不断变小,阳极腐蚀得到减轻;最大腐蚀电流密度的位置发生变化,数值变小,降低了发生点蚀的风险。通过对搭接结构周围溶液腐蚀电场的计算,可以预测涂层失效区域,为飞机涂层体系的维护保养提供技术支持。     

航空发动机典型电起动机包容性仿真

为了解航空发动机电起动机的包容能力,探究轮盘/圆环以外的高能转子失效包容机理,采用ANSYS/LS-DYNA软件开 展了电起动机的包容性数值仿真,分析了转子组件以最大动能形式（3等分）失效与定子组件撞击作用过程。结果表明：电起动机 的转子/定子撞击包容前后形变增加率仅为1.0%,各部件单元等效应力较小,材料未见明显失效,最大等效应力值出现在扣片与定 子冲片的接触面上,转子组件总动能约消耗95.5%,转子冲片碎片与定子组件之间的平均撞击力峰值约为341 kN;该典型电起动 机定子组件具有一定的自包容能力,临界包容转速约为66000 r/min,包容安全裕度为1.89,满足适航条款中的包容性安全要求;电 起动机定子组件的“I”形截面径向夹层结构具有较好的包容性能。结果验证了该典型电起动机的包容能力,对轮盘/圆环以外包容 结构设计具有指导意义。     

分布式电推进系统中涵道风扇耦合效应的试验与数值研究

基于分布式电驱动涵道风扇推进系统在气动性能、推进效率和鲁棒性方面具有极大应用潜力,系统中复杂的耦合效应缺乏深入研究和理解。本文应用试验与数值模拟相结合的方式研究了某分布式涵道风扇系统中推进器之间的耦合效应,分析了推进器之间耦合干涉作用的规律与机理,为推动分布式电驱动涵道风扇的飞行器工程应用提供理论基础。研究结果表明：相较于风扇的孤立型布局,分布式布局风扇进口存在速度畸变影响涵道风扇性能,导致推力降低4%;分布式布局中风扇之间的耦合效应等效于风扇两侧存在虚拟且无黏的壁面结构,该虚拟壁面结构会诱发风扇两侧的两对流向涡;机翼-风扇之间的耦合效应表现为机翼的有黏壁面结构,会诱发风扇唇口上方的流动分离以及近机翼侧的一对流向涡;在分布式布局中涵道风扇出现转速下降或失效时,仅会对邻近风扇的性能造成影响,由于边缘风扇失效只有一个邻近风扇摄取失效风扇上游的流量,而中间风扇失效有两个邻近风扇用于摄取流量,边缘风扇失效对流动的影响高于中间风扇。     

某机载计算机MLCC失效原因分析与预防技术研究

多层陶瓷电容（MLCC）是目前广泛使用的无源器件之一,其失效将会严重影响到机载计算机产品的可靠性,从内在因素、环境因素、电应力情况分析讨论了影响MLCC可靠性、造成MLCC失效的各种原因,提出了应对的预防措施,并在机载计算机产品上进行了相应的实践应用,从而剔除不良品,预防使用中MLCC的失效,提高产品可靠性。     

基于加速退化数据的某型电连接器可靠性评估

某型电连接器属于高可靠性、长寿命产品,在短时间内很难获取其失效数据。为了评估其可靠性,在分析其失效机理的基础上设计了步进加速退化试验,通过分析加速退化数据外推出产品在正常工作应力水平下的可靠度函数。试验中以电连接器的接触电阻作为性能参量,选取温度作为加速应力。数据分析时,利用Wiener随机过程对样品退化进行建模。为了提高模型参数的估计精度,采用极大似然法对所有性能退化数据进行整体统计推断。外推其在工作温度下的可靠度时,针对工作温度不恒定的情况利用等效温度表示温度对该产品的综合作用效果。结果表明,提出的基于加速退化数据分析的方法实用、有效,成功实现了某型电连接器的可靠性评估,并可为其他高可靠性产品的可靠性评估工作提供借鉴。     

面向多电飞机的脉冲波形下局部放电规律

为满足多电飞机（MEA）的大功率用电需求，系统工作电压需要进一步提高，而较高电压会增加相关部件的绝缘失效风险。面向多电飞机特定工作场景和参数，搭建了模拟飞机电作动器中的绕组间绝缘故障测试平台，开展了1 kHz范围内的局部放电（PD）大量重复实验，研究了特定电压幅值、正弦波和方波脉冲波形下局部放电幅值、放电重复率和放电相位等统计特征，并计算评估了不同频率值下多电飞机中的局部放电行为。实验结果表明：在设定频域范围内，方波脉冲下的起始放电电压（PDIV）都低于正弦，方波脉冲波形对绝缘影响更大；随着频率升高，放电幅值逐渐降低，但放电重复率几乎呈线性增长；放电时刻集中于上升沿/下降沿末端。以50 Hz作为对比基准频率，1 kHz时的放电幅值降低80%，而放电重复率增加11.92倍，较高频率下多次累积的小幅值击穿成为威胁绝缘失效的主要原因。计算分析认为高频下空间电荷场强变化导致的放电延迟时间减少和周期数目增加分别导致局部放电脉冲幅值降低和放电重复率增加。本实验结果有助于针对多电飞机电气系统和相关装备开展针对性绝缘测试和评估，并有望为多电飞机向大功率高电压方向的设计提供参考和借鉴。     

空天电传输用聚酰亚胺改性与优化研究进展

聚酰亚胺具有优良的耐高温度梯度、高绝缘及耐辐射特性,在航天器电传输器件及设备中应用广泛。目前空间站、太空电站等空天大功率电传输场景又对聚酰亚胺材料提出了更高的可靠性要求,因此亟待揭示空天极端环境对聚酰亚胺材料的损伤作用,并针对性地提高其综合性能。首先介绍并回顾了聚酰亚胺在航天器电传输装备中的应用;然后分析归纳了聚酰亚胺在充放电效应、电晕放电效应、原子氧侵蚀效应与极端温度环境下的不同损伤特性及失效机理;进一步介绍并分析了现有的改性调控方法及梯度设计制备方法;最后指出现有航天器电传输用聚酰亚胺材料改性调控及梯度绝缘优化研究存在的不足和可能的有效解决途径。     

航空电连接器接触件疲劳寿命的可靠性分析

为研究电连接器接触件疲劳寿命的可靠性问题,以某型军用航空电连接器通用接触件插针插孔为研究对象,应用有限元软件ABAQUS计算了接触件单次插拔过程中的接触性能。基于断裂力学理论,根据受力状况建立了接触件疲劳失效物理模型,进而联合疲劳分析软件FE-SAFE建立了接触件疲劳寿命的仿真计算模型。考虑插孔关键结构尺寸制造误差和插孔插针配合误差的随机性,利用蒙特卡罗抽样法随机构造初始装配模型并仿真计算对应的疲劳寿命,进而统计得出了接触件疲劳寿命的分布类型和分布参数,建立了电连接器接触件疲劳寿命的可靠性分析模型。结果表明：所建模型可实现电连接器任意次插拔后疲劳寿命小于许用寿命的可靠度预测,能对电连接器在许用寿命条件下2种误差的许用极限进行有效限定,可为电连接器接触件的可靠性设计、制造和装配提供理论参考。     

基于多智能体混合学习的多星协同动态任务规划算法(英文)

针对多星协同动态任务规划问题,以往多采用基于启发式的重规划算法,但是由于启发式策略依赖于具体任务,使得优化性受到影响。注意到协同规划的历史信息对后续协同规划的影响,本文提出了一种基于策略迭代的多智能体强化学习和迁移学习的混合学习算法求解该问题近似最优策略。本文的多智能体强化学习方法利用神经网络描述各颗卫星的强化学习策略,通过协同进化的方法迭代搜索具有最优拓扑结构和连接权重的策略神经网络个体。针对随机出现的观测任务请求导致历史学习策略失效,通过迁移学习将历史学习策略转换为当前初始策略,保证规划质量前提下加快多星协同任务规划速度。仿真实验及分析结果表明本文算法对动态随机出现的任务请求有良好的适应性。     

深化失效学的哲学理念探索,强化材料失效交叉技术研究

力图从哲学的高度,对失效学的认识论、矛盾论、系统论和方法论进行简要的阐释,从中提出一些要点,并对失效学哲学理念在失效事故分析诊断预防技术中的应用提出建议,为深化失效学的哲学理念探讨奠定初步基础。从失效学的理论基础、应用基础和工程技术等3个方面总结提出了失效学的理论和技术体系,为失效学的体系建设提供了技术框架;还从材料服役前、使用中和失效后等3个阶段归纳了材料失效交叉技术领域中的科学问题或关键技术,为加强其交叉技术的研究提炼出了若干重点方向。     

自紧工艺对CFRP气瓶应力水平的影响

文摘利用ABAQUS有限元软件,对铝内胆结构的CFRP气瓶进行了分析,根据其结构建立了模型,采用二维Hashin失效准则对纤维缠绕层进行了渐进失效分析,包含了4种失效模式,纤维及基体的拉伸和压缩失效。研究了不同失效模式的萌生和分布规律。对自紧原理对气瓶的影响进行了研究。分析得出只有当气瓶承载压力大于自紧工艺压力时,内衬PEEQ值才会在自紧工艺后继续发生累积,气瓶自紧力开始失效。     

基于设备失效影响的机场航班延误分析

本文对设备失效影响下的机场航班延误程度进行了定性分析和定量分析。对机场设备失效情况下的航班延误影响因素进行了概括,分析了设备失效在不同天气条件、跑道运行方式等条件下对航班延误的影响程度,并探讨了管制策略在降低机场延误程度上的重要作用;采用单因素方差分析方法建立分析模型,对设备失效时段和非失效时段航班的延误程度进行对比分析;利用甚高频全相信标系统(VOR)失效数据进行延误分析,得到的统计分析结果验证了该模型的正确性和可行性。     

V2500高压压气机叶片失效分析

高压压气机叶片失效是造成发动机空停的原因之一,由于发动机工况复杂,叶片失效存在多种内外因素,且叶片失效后易造成二次损伤,给调查叶片失效的根本原因带来了困难。本文通过SEM和EDX对叶片损伤区域形貌和成分进行定性定量的分析,确定了叶片失效原因,对预防空停有参考借鉴意义。     

直流脉冲条件下铝金属化层的失效行为

铝和硅的热膨胀系数不同,在交变温度场的作用下,铝金属化层中产生交变压应力而使其产生表面再结构。铝条发生再结构后,由于塑性变形而变宽,表面上形成“皱纹”、“小丘”以及“晶须”等。这些均会导致器件的极间短路或断路。铝金属化层的表面再结构是一种潜在的损坏机制。     

基于故障数据的某型导弹失效风险排序方法

以某型导弹寿命预测为研究背景,按专业将该型导弹分为弹体、动力系统、电子电气设备等8个分系统,采用FTA-FMMEA方法分别对其进行失效模式和机理分析,并引入严酷度等级和失效模式发生概率等级,构建失效模式风险评价模型,对导弹各分系统的失效危害度进行定量分析。根据服役期间导弹现场失效数据并结合先验信息,提出了基于Bayes估计的各失效模式发生概率求取方法,给出了导弹各分系统的失效排序,确定了导弹薄弱环节,为后续贮存寿命预估提供依据。