溅射工艺对有机基底氧化钛薄膜应力的影响

采用常温下靶面进气的直流反应磁控溅射方法在柔性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片上制备氧化钛薄膜,通过正交试验设计沉积工艺条件(溅射功率、Ar:O2、溅射气压和镀膜时间),分析各因素对薄膜应力水平的影响.研究表明,在试验范围内,溅射功率和镀膜时间对薄膜应力值的影响较为显著,而Ar:O2和溅射气压的影响相对较小.     

靶基距对SiC纤维表面钛合金涂层微结构和生长的影响

在SiC纤维表面利用直流磁控溅射PVD(Physical Vapor Deposition)技术沉积钛合金是制备钛基复合材料的重要工艺过程.研究了直流磁控PVD技术在SiC纤维表面沉积钛合金工艺中,靶基距对涂层厚度分布,结构演变,薄膜生长的影响,并通过表面轮廓仪,XRD(X-Ray Diffraction),原子力显微镜对涂层进行表征.结果表明:随着靶基距的减小,涂层均匀性降低,沉积率增加,能量增高,生长模式由V型柱状晶变为等轴柱状晶;柱状晶由多个纳米柱状晶合并形成.     

有机玻璃基底AZO/Ag/AZO复合薄膜的制备与性能

采用低温磁控溅射技术在有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）表面制备铝掺杂氧化锌（AZO）叠层AZO/Ag/AZO透明导电薄膜，研究AZO溅射功率对AZO/Ag/AZO薄膜结构和性能的影响，探讨PMMA层合结构的耐湿热性和加温性能。通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）表征薄膜的形貌和结构。结果表明：AZO的溅射功率影响了AZO层表面能以及薄膜的结晶度，在100 W和150 W溅射功率下制备出的AZO/Ag/AZO薄膜室温下具有3.7Ω/sq的低薄膜电阻和86.1%的高透光率，采用PMMA和聚氨酯胶片对薄膜进行层合封装，湿热30天后仍保持光学、电学性能稳定。PMMA层合结构在加温过程中的时间-温度曲线表明在5 V直流电压下层合玻璃具有较快的温度响应时间和良好的温度均匀性。-10～-40℃空气对流中PMMA层合结构表现出良好的温度稳定性。     

基片摆动对磁控溅射膜厚均匀性的影响研究

研究了基片摆动和基片自转的磁控溅射系统中基片摆动角振幅和基片自转角速度对磁控溅射膜厚均匀性的影响。在理论分析的基础上,进行了铜膜溅射实验,实验结果和理论分析符合,在摆动角振幅为π/3弧度,自转角速度为π弧度/秒的条件下,于4英寸硅基片上得到了±5.6%的膜厚均匀性。     

气体压力对铝基体上氮化铝薄膜残余应力的影响

利用阴极溅射方法在铝合金表面沉积氮化铝薄膜，利用Ｘ射线研究了沉积过程中气体压力的变化对氮化铝薄膜结晶的择优取向及薄膜内应力的影响。结果表明：在较低压力沉积的氮化铝薄膜有良好的择优取向性；氮化铝薄膜残余应力为压应力，且随气体压力增加而逐渐变化。     

基于几何相位分析的Nb-Si{001}界面应变研究

用高分辨电子显微成像和几何相位分析,研究不同溅射气压下制备的铌薄膜/硅基体的界面微观结构和应变状态。结果表明:铌薄膜表面由花瓣状层片组织构成,层片组织随机分布,没有明显的特征取向;随着溅射气压的增大,层片尺寸随之增大,致密度减小,出现大量孔隙,铌薄膜和硅基体之间存在铌、硅元素的混合层;当溅射气压为0.65 Pa,0.85 Pa和1 Pa时,硅基体中应变ε_(xx)分别是–0.16%,–0.30%和0.42%,ε_(yy)分别是–1.23%,–0.31%和0.26%,溅射气压对硅基体的应变状态具有很大影响;硅基体的应变主要来自于界面混合层和铌薄膜的作用,混合层中铌原子和硅原子相互混杂,存在大量结构缺陷,产生本征应力,从而导致硅基体中产生应变。     

氧化镍电致变色薄膜及其器件的制备与性能研究

以氧化铟锡（ITO）玻璃为基底，采用直流反应磁控溅射法在室温环境下制备了高透过率调制的NiO_x薄膜，利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子电镜 （SEM）、紫外可见分光光度计（UV 3600）对薄膜进行分析和表征，研究溅射过程中氩氧比、气压、功率对薄膜结构、形貌及电致变色性能的影响。结果表明：制备的NiO_x薄膜表面有明显的结晶颗粒及孔隙，并沿（200）晶面择优生长；随着气压、功率、氧分压的增大，透过率调制先增大后减小，在时间为45 min、溅射气压4.9 Pa、氩氧比113∶7、功率215 W时最高可达58.3%，着褪色响应时间分别为9和19 s，相应的着褪色效率分别为77.56和40.39 cm²/C；以最优工艺的NiO_x薄膜组装了结构为Glass/ITO/NiO_x/Li-electrolyte/WO₃/ITO/Glass的电致变色器件，器件在550 nm处的光调制幅度为46.5%，着褪色时间分别为27和45 s，相应的着褪色速率为1.5和0.9 %/s，在循环500次后透过率调制保持在40%以上。     

用物理溅射法在碳纤维表面涂覆SiC

采用物理溅射法在碳纤维表面涂覆ＳｉＣ,研究其工艺参数对涂层厚度及性能的影响。结果表明：该方法可在碳纤维表面得到均匀、连续的ＳｉＣ涂层。当涂层厚度适当时,原纤维的强度不受影响,且工艺具有涂覆温度低,沉积速度快的特点。     

激光沉积制备Nb3Al基难熔金属间化合物研究

通过控制激光功率使Nb-12Ti-22Al(at%)和Nb-22Al(at%)两种成分配比的混合元素粉末在Ti-6Al-4V基体上激光沉积合成了Nb3Al基难熔金属间化合物,并达到了预期设定的成分配比,其显微组织均匀细小,在δ-Nb3Al基体上分布着不同形态的β-Nbss.在合适的激光功率下,无裂纹的沉积层厚度有一定的限制,随着沉积厚度的增加,沉积层中残余拉应力增大,沉积薄壁件容易在底部发生断裂.由于Ti的添加使Nb-12Ti-22Al的的裂纹倾向性小于Nb-22Al.     

非晶态Ni-Si-B合金薄膜的电阻温度系数和稳定性

一、前言 利用非晶态薄膜制做敏感元件用于传感器或制做精密电阻器用于微电子线路,具有电阻率大、电阻温度系数低、抗腐蚀、耐磨、体积小和一体化等优点。非晶态材料的稳定性是此材料技术应用上所需解决的问题之一。从对Ni-Si-B非晶薄膜的研制和测试中发现,薄膜的物理性质及稳定性除与溅射条件,退火处理有关外,还与薄膜的厚度有关。一定厚度范围的薄膜有最小的电阻温度系数（TCR）和最好的稳定性。从薄膜结构驰豫激活能的测定中也得到一定厚度范围的薄膜对应较大的激活能（E_a）。     

Microstructure and Optical Characterization of Magnetron Sputtered NbN Thin Films

Some fundamental studies on the preparation, structure and optical properties of NbN films were carried out. NbN thin films were deposited by DC reactive magnetron sputtering at different N2 partial pressures and different substrate temperatures ranging from –50 ℃ to 600 ℃. X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were employed to characterize their phase com- ponents, microstructures, grain sizes and surface morphology. Optical properties inclusive of refractive indexes, extinction coefficients and transmittance of the NbN films under different sputtering conditions were measured. With the increase in the N2 partial pressure, δ-NbN phase structure gets forming and the grain size and lattice constant of the cubic NbN increasing. The deposited NbN film has relatively high values of refractive index and extinction coefficient in the wavelength ranging from 240 nm to 830 nm. Substrate tem- perature exerts notable influences on the microstructure and optical transmittance of the NbN films. The grain sizes of the δ-NbN film remarkably increase with the rise of the substrate temperature, while the transmittance of the films with the same thickness decreases. Ultra-fine granular film with particle size of several nanometers forms when the substrate is cooled to –50 ℃, and a remarkable aug- mentation of transmittance could be noticed under so low a temperature.     

KrF激光对高速飞片的驱动特性研究

利用诱导空间非相干技术平滑的KrF准分子（248nm）激光驱动带有烧蚀层的平面靶，研究激光空间均匀性对产生完整飞片的影响，结果表明激光不均匀性在2％以下，能够产生完整的高速飞片，且完整飞片能够维持20ns以上不破裂；当激光不均匀性达到5％，激光引入流体力学不稳定性种子应很强，冲击波在靶内输运过程中不稳定性不断发展增强，到靶背时强到足以使飞片解体甚至气化，不能产生完整的飞片。为了获得尽可能高的飞片速度，采用激光与烧蚀层参数不匹配方法，使冲击波对飞片作多次加速。利用功率密度为1012 W/cm2的KrF激光与含50μm Kapton烧蚀层的5μm铝飞片作用，得到速度约10km/s的高速飞片，与模拟结果吻合得很好。     

平箔片楔形高度对气体止推箔片轴承特性影响

针对波箔型气体止推箔片轴承,建立了箔片结构二维薄板模型,并通过有限差分法和有限元法耦合求解可压缩气体Reynolds方程和气膜厚度方程,获得了给定轴承载荷条件下轴承气膜压力分布、气膜厚度分布、平箔片变形量和功率损耗等轴承特性.通过对比楔形高度分别为25,70,100,200,300μm时的轴承特性仿真结果研究了楔形高度对轴承性能的影响.结果表明:降低楔形高度使轴承气膜压力分布更均匀,并降低了平箔片的局部集中载荷.但楔形高度存在一个最佳值,使得达到相同轴承载荷所需的最小气膜厚度最大,并且轴承具有最小功率损耗,提高了轴承的工作效率.该结果为气体止推箔片轴承的结构设计提供的理论参考.      

EB-PVD制备箔材的厚度均匀性研究

从真空蒸镀中使用的小平面蒸发源理论出发,针对电子束物理气相沉积中为改善箔材厚度分布所须旋转大基板进行蒸镀的情况,建立了该过程的数学模型;并利用该模型对不同的坩埚位置所沉积的箔材厚度进行了定性分析,从而实现了对坩埚与基板相对位置的优化,使基板上沉积的箔材厚度分布可以达到最均匀的状态.最后通过K值的提出使理论和实际箔材厚度的结果趋于一致,即证明所建立的数学模型是合理的.     

航空燃油柱塞泵滑靴静压润滑油膜计算分析

滑靴与斜盘是一对重要的摩擦副,滑靴与斜盘之间的油膜润滑性能对燃油柱塞泵的使用寿命有很大影响.通过数值计算,得到了排油区滑靴油膜厚度与转子转角、斜盘倾角、油池压力、柱塞压紧力之间的变化规律,建立油膜厚度变化的微分方程,给出在吸、排油一个周期内,滑靴油膜厚度的动态变化规律.利用油膜计算方法,可以分析滑靴运动一周,滑靴与斜盘间的油膜润滑状态,从而为合理设计航空燃油柱塞泵滑靴与斜盘摩擦副提供理论依据.      

基于VOF方法分析离心式喷嘴结构参数对性能影响

基于两相界面追踪流体体积(volume of fluid,简称VOF)方法模拟了离心式喷嘴内部的流动过程,在数值方法可靠性验证基础上,得到了15个喷嘴构型的流量系数、液膜厚度以及雾化锥角.定义无量纲影响因子η,比较喷嘴结构参数对喷嘴性能的影响程度.除了喷嘴直径和旋流室直径外,重点研究了出口扩张角、等直段长径比等结构参数的影响,通过与试验相对比,综合以往经验公式,得到如下结论:增大旋流室长度,能够增大雾化锥角;在喷嘴出口增加扩张角,能够显著地减小液膜厚度,减小雾化锥角;增大切向口距喷嘴顶部距离,能够改善喷嘴性能;切向口个数和等直段长度对喷嘴性能影响不大.该工作为下一步优化喷嘴构型打下了基础.      

部分膜弹流的膜厚与二次压力峰公式

用部分膜弹流模型来模拟线接触的混合润滑,提出浮动网格法,详细计算了二次压力峰的位置与大小,最小油膜厚度与中心油膜厚度。首次提出了线接触部分膜弹流的油膜厚度与二次压力峰计算公式。对浮动网格法,用 6种方法,即加、减、乘、除、对数与幂,进行了说明。理论分析的数学模型是基于Patir与 Cheng的平均流模型与微凸体接触模型。     

气囊硬度对固化后帽型长桁厚度的影响

为满足宽体客机机身轻质高强的要求，机身复合材料蒙皮需要长桁的支撑以提高复合材料壁板的刚度。为获得厚度均匀性良好的帽型长桁加筋壁板，对帽型长桁加筋壁板成型工艺中真空袋囊芯模的方法进行了改进，提出了一种硅橡胶囊芯模与真空袋囊芯模相结合的方法，获得了厚度均匀性良好的帽型长桁壁板，满足机身复合材料帽型长桁-蒙皮共固化成型时尺寸精度的要求。利用有限元仿真方法，研究了硅橡胶囊芯模截面尺寸、硅橡胶材料属性对长桁厚度均匀性的影响，结果发现所用硅橡胶囊芯模硬度越大，长桁尺寸均匀性越差。不同条件下所得长桁厚度对理论分析的准确性进行了验证。考虑硅橡胶硬度对长桁尺寸均匀性及工艺操作性的影响，最终选定所用硅橡胶气囊硬度为50HA，所得蒙皮-长桁实际测量的平均厚度与理论厚度偏差小于6%，细观分析发现蒙皮-长桁连接处纤维走向没有发生变形。     

Magnetic and Optical Properties of the TiO2-Co-TiO2 Composite Films Grown by Magnetron Sputtering

The TiO2-Co-TiO2 sandwich films were successfully grown on glass and silicon substrata making alternate use of radio frequency reactive magnetron sputtering and direct current magnetron sputtering. The structures and properties of these films were identified with X-ray diffraction (XRD), Raman spectra and X-ray photoemission spectra (XPS). It is shown that the sandwich film consists of two anatase TiO2 films with an embedded Co nano-film. The fact that, when the Co nano-film thickens, varied red shifts appear in optical absorption spectra may well be explained by the quantum confinement and tunnel effects. As for magnetic properties, the saturation magnetization, remnant magnetic induction and coercivity vary with the thickness of the Co nano-films. Moreover, the Co nano-film has a critical thickness of about 8.6 nm, which makes the coercivity of the composite film reach the maximum of about 1413 Oe.     

超塑性圆板自由胀形过程的反向模拟方法

提出一种超塑性圆板自由胀形过程的反向模拟方法,由此可以按胀形件要求的壁厚均匀性确定原始坯料的厚度分布。讨论了胀形过程的各种因素对原始坯料厚度分布的影响;提供了保证获得均匀壁厚胀形件的原始坯料厚度的估算公式,可供设计采用。