离子束加工技术及其在航空工业中的应用

离子束加工是一种原子级尺寸的加工技术。离子刻蚀、离子注入、离子镀和离子溅射沉积等离子束加工工艺已在航空工业中获得大量应用。目前，正在研究开发一些新的离子束加工工艺。     

成果简介

1 离子束刻蚀机 离子束刻蚀技术是近年新发展起来的一种超精细加工技术,现已成为研究和制作大规模集成电路、声表面波器件、微波器件、磁泡器件、集成电路、超导器件、动压气体轴承、光栅、红外器件、透射电镜样品、超高频压电晶体器件等新型器件以及航天器长     

环形激光陀螺高反膜的中性离子束镀制技术

美国罗克韦尔(ROCKWELL)国际公司已研制出一种先进的离子束溅射镀膜设备,用于生产高精度环形激光陀螺导航仪的薄膜。离子束镀膜机由一个真空度低于10~(10)乇的真空室,两个宽束离子源,一个正方体靶装置和一个工件盘组成。真空室为φ609.6mm×609.6mm 的圆柱体,内装有膜厚分析仪,质谱仪,真空测量仪等设备,镀膜成品率可达85%。各种膜片在使用前必须进行反射率、透射率、吸收散射的测试,甚至膜层晶体结构的测试。该公司采用一种腔体衰减时间测试方法测量总损耗,测量分辨率为0.01ppm,散射和透过率采用直接测     

钛合金超塑成形/扩散连接四层结构表面沟槽控制方法研究

通过有限元数值模拟和物理试验相结合方法,对超塑成形/扩散连接(SPF/DB)四层结构表面沟槽形成原因进行了分析和研究,采用正交试验方法分析了应变速率έ、扩散连接宽度b、芯层与蒙皮厚度比t和摩擦系数u这4个因素对蒙皮表面沟槽深度的影响。结果表明,对蒙皮表面沟槽形成影响最大的因素为芯层与蒙皮厚度比t。通过试验研究,提出了一种对蒙皮表面施压背压的方法,可有效避免或控制超塑成形/扩散连接四层结构蒙皮表面沟槽的形成。     

经济型微机电台阶测量仪的研究

针对微机电系统(MEMS)中微小器件的表面刻蚀沟槽及台阶的测量,研制采用步进电机运动平台和微力电感测头,用变截面片簧作回转运动的测头支撑机构,对运动平台存在的偏心作用力和振动噪声问题做了分析和研究,提出了有效的解决方案。     

侧喷式微型压电合成射流器制作及其振动测试

结合主动流动控制需求,针对研发的侧喷式微型压电合成射流器提出了一种加工工艺并进行了振动性能测试。主要的微加工工艺流程包括:采用体硅感应耦合等离子刻蚀技术加工喷口和腔体,硅-玻璃阳极键合,利用新的PZT刻蚀溶液对基于硅的PZT压电振膜图形化。引线键合并划片之后,对制作器件的压电振子进行了测试。结果表明,压电振子谐振频率为5kHz,中心处最大振幅为15.05μm,振动速率为472.2mm/s。压电振子的振幅和振动速率变化一致,同时受到驱动电压幅值和频率的影响。     

一种硅深刻蚀中抑制Lag效应的新方法

在MEMS器件加工过程中,采用ICP刻蚀不同深宽比的三维结构时,由于Lag效应的影响,使较大尺寸的线条有较快的刻蚀速率,导致刻蚀深度的差异.为了抑制Lag效应,本文以S.L.Lai的三阶段模型为基础,提出一种可以对Lag效应进行补偿的刻蚀模型.     

科技信息

1 多功能高频磁控溅射技术 由上海航天局804所研制生产的JG-PF3B-I～Ⅵ型三靶式多功能高频磁控溅射仪,是一种能够进行溅射沉积、溅射腐蚀和具有各种溅射(偏压、加热、反应、磁控等)功能的新型薄膜溅射设备,适于各院校的科研机构和有关工厂进行科学试验和微型器件的小批量生产。其特点如下:     

光学加工射频离子源的去除函数与稳定性研究

在研究了射频离子源的结构、工作原理和性能的基础上,进行了光学镜面抛光离子束的去除效率与稳定性测试。实验结果表明射频离子源去除函数的形状为回转高斯形,利用Φ15mm的栅网,在靶距为30mm、离子能量900eV时,去除函数的峰值去除率为194nm/min,体积去除率为19.2×10-3mm3/min,半峰全宽值为9.2mm;并且去除函数的峰值去除率与体积去除率的变化均在3%以内,半峰全宽值的变化在1.7%以内。因此,射频离子源具有光学镜面抛光加工所需的去除效率,而且射频离子源具有好的稳定性,具备光学加工的潜能。     

直角刀杆与单刀多刃刀的综合使用

在成批生产定型零件时,若没有六角车床和专用设备,一般常用多刀装卡刀架、回转刀架或横向、纵向排刀杆,用以加工外圆阶台、沟槽及端面沟槽、阶台、型面,一般均可达到目的。但我厂在生产中,有几种如图1所示的铝制零件,用上述各类刀杆均受方位限制。按一般方法加工图1零件时,除钻孔外,还要进行车外圆——切内孔沟槽——挑内螺纹——切断     

不同轴承壁面沟槽诱导油液穿透机理

以高速角接触球轴承为研究对象,在轴承外圈内壁开设沟槽,采用流体动力学对高速轴承壁面沟槽模型进行气液两相流数值模拟。利用VOF(volume of fluid)模型对轴承环间气液两相流界面进行动态捕捉,分析油液在沟槽诱导作用下的运动过程和分布特点,探究阻碍油液进入腔内的影响机理。分别研究了沟槽形状、深度、方向以及喷油参数等因素对高速轴承腔内和滚道润滑油体积分数的影响规律。研究结果表明:在高速轴承喷油润滑阶段,通过对沟槽形状、深度、方向的分析,得到圆弧形沟槽适用于高速轴承,沟槽深度为0.8 mm,沟槽方向为60°有利于油液进入轴承环间,腔内有效润滑油和外滚道油液体积分数最高。通过试验测得壁面有沟槽和无沟槽轴承腔内油液体积分数并与仿真结果对比,发现在轴承高速阶段开设壁面沟槽有利于润滑油进入轴承腔,为高速轴承的润滑设计提供了新的方法。      

阳极层霍尔推进器磁极刻蚀的实验研究

为了提出降低阳极层霍尔推进器运行过程中的磁极刻蚀程度的方案,记录磁极刻蚀程度在相关参数影响下的变化,针对阳极层霍尔推进器的放电电流、电压、工质输送速率等工作参数开展实验研究,定量分析了这些影响因子对推进器磁极刻蚀程度的影响。通过测量磁极被溅射出的粒子在样品表面不同位置上的沉积速率,计算出了推进器在不同运行条件下,由于磁极刻蚀而产生的溅射粒子数量和密度。实验结果表明,该推进器在运行过程中,溅射粒子主要集中在羽流中心线附近区域;随着放电电压和电流的增加,溅射粒子的密度显著上升,并且在以羽流中心线为中心,半径为4cm的圆面区域内,溅射粒子密度上升明显;降低工质输送速率,在低气压、高电压和小电流的运行条件下能够有效降低推进器磁极刻蚀程度,实验所采用的霍尔推进器合适的工作气压为0.02～0.025Pa。     

高回转精度微柱状电极电化学加工模型及试验

为实现高回转精度微柱状电极的精确高效在线制备,对微电极电化学刻蚀过程进行了深入的研究与改进。首先,根据电化学刻蚀原理,分析了电极旋转对柱状电极加工的影响,试验证明电极旋转可以提高电极的回转精度;其次,根据试验归纳,确立了加工电压、浸液深度和电极转速之间的函数关系,建立了高回转精度微柱状电极加工控制数学模型;最后,在上述模型的指导下,选择优化的加工参数组合,成功加工得到一系列直径为100 μm左右、同轴度误差小于1 μm的柱状电极。     

万能镗头

在镗床或铣床上加工孔类零件时,可用通常的镗头加工内孔,但若用它加工端面及内沟槽则比较困难,不仅质量差,效率也低。用本文介绍的万能镗头在普通镗床、铣床上就能较好地解决孔口端面及内沟槽的加工问题。由于镗头装夹镗刀的孔多(如图所示),也扩大了加工孔径的范围。经过几年的使用证明,这种万能镗头性能较好,安全可靠,制造、使用皆较简便,适用于一般工具制造、设备维修,也可用于产品的小批生产。技术规格及结构:     

膜层厚比对CrN_x/Ti_yCr_(1-y)N多层膜硬度与结合力影响研究

为研究膜层交替周期对多层膜表面硬度与耐磨性能的影响,利用金属蒸发真空弧离子源(MEVVA)和磁过滤阴极真空弧复合离子束沉积技术在AM355钢材表面制备膜层交替周期分别为5、13和26的3组CrN_x/Ti_yCr_(1-y)N膜层,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)对膜层形貌和相结构进行了分析,利用划痕仪、显微硬度计等对膜层硬度与结合力进行了测试。结果表明:采用该技术制备的CrN_x/Ti_yCr_(1-y)N多层膜结构致密,与基体结合良好;随着多层膜交替周期的增加,膜层硬度有所降低,膜层结合力则呈现先升高后缓慢降低的趋势。     

固体火箭发动机CAD系统实现

介绍了一种系统固体火箭发动机CAD(SRMCAD)的组成和实现。系统集成多个功能子模块,功能较全。利用本系统可快速构造固体火箭发动机,进行全面的性能计算。系统是一种有效的发动机设计辅助工具。     

缓速进给型面磨削的应用

缓速进给磨削是将安装在工作台上的工件仅沿一个方向缓慢地向砂轮下进给的一种方法。切削深度—在很多情况下是全部深度—所以不需要事先或事后的机械加工。由西德 ELB 磨床公司首创并已在欧洲广泛使用的这种方法,在美国正日益广泛地用于加工沟槽和型面的磨削。它最适用于大余量和     

精密加工的现状和发展趋势(上)

文章指出,在航空、航天、机械和电子等工业中,高精度制造技术是主要发展方向之一,并以先进的涡轮螺旋桨发动机及其附件为例,说明提高产品制造精度的重要意义。文章介绍了在常规加工、精密加工和超精加工提高加工精度方面的历史过程,并对今后的发展进行了预测。文章叙述了目前精密测量的技术水平及其发展速度。文章还讨论了用金刚石刀具对软金属进行的镜面切削和对硬脆材料进行的超精抛光加工技术。文章阐述了用弹性发射加工等技术所进行的原子级材料加工,用电子束加工集成块照相掩模的方法以及用离子束溅射的原子级加工方法。     

高能束流加工技术的发展动态

高能束流加工技术是由物理科学、机械与制造科学、信息科学、控制科学和材料科学等多学科融合发展起来的高智能、高柔性、低能耗、高清洁的先进制造技术,是21世纪最重要的先进制造技术之一[1-2].高能束流是指在自由空间可定向传输的高能量密度的束流,如激光束、电子束、离子束及等离子体等.高能束流加工技术是指利用高能束流使材料产生加热、熔化、气化、等离子体等物理现象而达到对材料进行去除、连接、生长和改性等目的的一种先进制造技术.高能束流加工技术的主要特点有:多尺度、选择性、非接触、三维高精密、灵活性强、材料适应性强,可实现极端条件制造.     

离子束加工中工件吸收热功率分析与建模研究

利用束流修正理论和蒙特卡罗模拟法对离子束加工中某一工艺参数下工件吸收的功率进行理论建模,然后采用测温实验对理论模型进行验证.设计实验时,利用有限元仿真确定了一种合理的轰击靶材铜,简化了实验并且方便了计算.