Erosion of a Polyimide Material Exposed to Simulated Atomic Oxygen Environment

Oxygen plasma source generated by thermal cathode filament discharge has been used to study the erosion process of polyimide (PI) materials in atomic oxygen (AO) environment, and their mass loss, surface morphology and surface chemical compositions have been examined by scanning electron microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) after exposure to incremental AO flux. The data indicate that the physical adsorption of AO at the samples' surface results in the increase of oxygen concentration when polyimide is exposed to AO flux. Then selective chemical reactions of groups of polyimide materials with AO yield volatile organic compounds, sample mass loss is on linear increase and carpet-like surface morphology forms. In the initial exposure to AO, the reaction occurs mainly between AO and carbon in specific location of aromatic ring, then the reaction rate of C=O groups gradually increases. After AO exposure, the oxygen concentration increases while nitrogen and carbon concentration decreases. Reaction rate of groups containing nitrogen is slower compared with carbon and oxygen.     

银膜的原子氧剥蚀效应及其防护的试验研究

 空间太阳电池板作为空间飞行器电源系统的重要组成部分,它的正常工作对飞行器的运行起着非常重要的作用,而作为互连片的银材料,可能会与空间环境中的原子氧发生反应,生成不导电的氧化物,从而影响空间太阳电池板的有效寿命。本文在原子氧效应地面模拟试验设备中,对银以及镀有不同防护层的银膜进行了原子氧效应地面模拟试验研究,对试验前后试样的外观、质量进行了比较,获得了银在设备中的反应特点,同时对不同防护镀层的有效性进行了验证,为银互连片在空间太阳电池板上的应用及其防护提供了设计依据。     

抗原子氧有机/无机氧化硅复合涂层的研究

以正硅酸乙酯（TEOS）和γ-（甲基丙稀酰氧）丙基三甲氧基硅烷（MEMO）为前驱体,在聚酰亚胺基底上制备了氧化硅涂层,采用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外衰减全反射光谱（FTIR-ATR）和X光电子能谱（XPS）对其表面形貌、结构和成分进行了分析.结果表明MEMO的加入增加了氧化硅涂层的韧性,并赋予其憎水性能,表面化学成分由MEMO以及TEOS＋MEMO的水解和缩聚过程决定.用地面模拟设备对氧化硅涂层进行原子氧暴露试验,结果表明其具有很好的防原子氧性能,使基体原子氧侵蚀速率下降了一个数量级.     

剧烈塑性变形对钛合金热氧化的影响

钛合金热氧化通过在表面形成氧化层和氧扩散层改善其综合性能。热氧化前对钛合金进行剧烈塑性变形可以引入高密度晶界、位错、孪晶界等晶体缺陷及高畸变能,能够促进氧原子吸附、降低氧化物形核温度、加速氧化膜生长并促进氧原子向基体内的扩散,形成更厚、更致密的氧化层和更深的氧扩散区,获得更好的性能。本文对剧烈塑性变形钛合金的热氧化进行综述。首先,介绍了几种常见的剧烈塑性变形方法,总结了钛合金剧烈塑性变形和热氧化复合处理的工艺情况和处理效果。然后,根据氧化物形成的一般过程阐述了剧烈塑性变形引起的微观结构变化对氧原子吸附、氧化物形核、氧化膜形成、氧化膜增厚和氧扩散区形成的影响机理。最后,总结了剧烈塑性变形对氧化膜厚度、氧扩散区范围和氧化物形貌等热氧化微观结构及硬度、摩擦磨损等力学性能的影响,指出了当前研究中存在的问题,并展望了未来的研究方向。     

Effects of Atomic Oxygen Irradiation on Transparent Conductive Oxide Thin Films

作为一种功能薄膜,透明导电氧化物(TCO)薄膜在飞行器的抗原子氧(AO)涂层和太阳能电池领域有着巨大的应用价值。ZnO:Al(ZAO)和In2O3:Sn(ITO)薄膜是目前研究和应用最广泛的TCO。本文对ITO薄膜和ZAO薄膜进行了不同通量的AO辐照。通过对辐照前后样品的X射线衍射、扫描电镜及霍耳效应的表征及测试,研究了AO辐照对这两种TCO薄膜的结构、性能及电学特性的影响。研究表明AO辐照对ZAO薄膜表面有明显的侵蚀作用,但对其结构和导电性能没有明显影响。对于ITO薄膜,随着AO通量的增大,其载流子浓度逐渐下降从而导致了电阻率的提高,电阻率的最大变化达到了21.7%。     

纳米颗粒增强环氧树脂抗原子氧剥蚀性能机理研究

 为了提高航天器用树脂基材料的抗原子氧剥蚀性能，将不与原子氧反应的无机纳米二氧化硅颗粒添加到环氧树脂中，并对所制成的纳米复合材料试样进行原子氧效应地面模拟试验，分析了试验前后试样表面形貌、表面成分和表面化学结构的变化规律。结果表明，加入纳米颗粒后，环氧试样的质量损失和剥蚀率出现了明显的下降，抗原子氧剥蚀性能得到了大幅度的提高。同时，试验后的纳米复合材料表面仍然存在一些新的有机结构，它们和纳米二氧化硅颗粒一起，共同阻止原子氧对底层材料的进一步剥蚀。     

钛合金阳极氧化膜的XPS研究

利用XPS分析了TCA钛合金经阳极氧化处理后,表面氧化膜的成分和结构及其随深度的变化.研究表明,钛合金阳极氧化膜表面为单一的TiO_2,并以晶态和非晶态的形式存在于氧化膜中.随着氧化膜厚度的增加,内部氧化越来越不充分,TiO_2的含量减少,并逐渐出现Ti:O_3、TiO;并且阳极氧化处理明显增厚了表面氧化膜.     

C/E表面镀Al膜的原子氧试验

为了提高C/E复合材料的导电性及耐空间环境的能力,应用电弧离子镀技术在C/E复合材料表面沉积了A l膜,研究了地面模拟原子氧环境对C/E复合材料表面镀A l前后的侵蚀、质损及A l膜的附着力、导电性的影响。通过XRD、SEM、FT-IR、万能拉伸测试仪、FZ-82数字式四探针测试仪等测试分析样品。结果表明:电弧离子镀A l膜微米级以上颗粒较多,但分布均匀,膜层致密,附着力达2 N/mm2以上;原子氧对C/E复合材料侵蚀明显,镀铝后具有明显的防护作用;原子氧侵蚀后的A l膜电阻率有所上升,但还是有较好的导电性;辐照后的A l膜附着力比辐照前反而增加,其机理尚待进一步研究。     

用离子束辅助沉积(IBAD)工艺制备TiCxNy膜的研究

用离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）工艺在９Ｃｒ１８、ＧＣｒ１５钢基体上形成了ＴｉＣｘＮｙ膜。ＴＥＭ观察发现膜均呈多晶结构,都具有（１１１）、（２００）和（２２０）择优取向。ＡＥＳ和ＸＰＳ分析进一步证实,ＴｉＣｘＮｙ膜呈含氧配置。干摩擦表明膜的抗氧化性能优良,其存在能有效抑制基体在摩擦过程中氧化膜的形成。又由于膜的硬度高,润滑性良好,每种基体的磨损特性都得到了显著地改善。但随着基体不同,膜的力学机械性能随     

TEMPERATURE EFFECT ON OXIDATION PROTECTION LIFE OF MULTI-LAYER COATING FOR C/C COMPOSITES

Carbon-carboncomposites(C/C)exhibitexcellentstructuralpropertiesabove165OC,andareconsideredasthemostpromisingcandidatematerialsforthehighthrust-weightratioturbineengines.Asakeytechnologyforthehigh-temperaturestructuralapplicationsofC/C,oxidationprotectionispaidmoreandmoreattentionrecently.TheoxidationprotectionllfeofacoatedC/Cisdeterminedbyenvironmenta1temperature,becauseitnotonlydecidesthether-mochemicalconditionsofinterfacesinacoating,butalsocontrolsthedynamicprocessofoxy-gendiffusion.The…     

快速凝固铝合金粉末表面氧化的研究

应用光电子能谱(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)系统研究了快速凝固纯铝粉末及高强Al-7.52n-2.0Mg-2.0Cu,高温Al-4Mn-4Ni-0.6Mg-0.6Zr和超轻Al-3.2Li-1.1Mg-0.3Cu-0.2Zr合金粉末表面结构及氧化层厚度和组成,探讨了合金元素,粉末尺寸及储存条件对粉末表面结构及氧化状况的影响。     

用离子束辅助沉积(IBAD)工艺制备TiCxNy膜的研究

TiC_xN_y films were formed on 9Cr18 and GCr15 substrates using ion beam assisted deposition and studied with TEM, AES and XPS. TEM results showed that the films have polycrystalline structure with preferential growth orientations in (111),(200) and (220) directions. The AES and XPS results confirmed that the TiC_xN_y films contain oxygen coordination. The dry friction test indicated that oxidation resistance of the films is excellent, formation of the oxide film in the friction process can be effectively inhibited because of its presence on the steel substrates. At the same time,the wear properties of substrates were obviously improved because of high hardness and excellent lubriction of the films. However, the mechanical properties of TiC_xN_y films deposited by different N fluence appear different variance rule with the diffrent substrates. Microhardness and friction properties of TiC_xN_y films are relative to its N content and a excessively high N content has a harmful influence on the hardness and friction properties.     

前处理工艺对航空铝锂合金硫酸阳极氧化膜层性能影响

针对一种新研制的航空用Al-Li-Cu-Zn-Mg系铝锂合金,采用了光学显微镜、电子显微镜和能谱分析技术,分析碱腐蚀和三酸脱氧两种不同前处理工艺对铝锂合金硫酸阳极氧化膜层的外观、耐蚀性和疲劳性能的影响规律。结果表明:相比三酸脱氧工艺,碱腐蚀工艺对铝锂合金表面的腐蚀程度较深,晶界处的耐腐蚀能力较差,硫酸阳极氧化膜层表面形成了网状晶界形貌;采用碱腐蚀处理的试样疲劳寿命较三酸脱氧处理试样更低,而不同前处理后经过硫酸阳极氧化的试样疲劳寿命相差不大。不同前处理对铝锂合金的硫酸阳极氧化膜层的耐蚀性的影响不大。     

空间聚四氟乙烯的真空紫外辐射及其与原子氧的复合效应研究

聚四氟乙烯是航天器上常用的一种聚合物材料。在空间环境效应地面模拟试验设备中 ,对这种材料开展了真空紫外辐射、真空紫外辐射与原子氧复合效应的试验研究 ,总结和分析了试验前后试样外观、质量、光学参数和表面成分等方面的变化规律 ,并对真空紫外辐射及其与原子氧复合作用的过程和反应机理做了初步的分析。得出结论 :真空紫外辐射作用下试样表面积累了碳而发生暗化 ,原子氧又将其漂白 ,这两种因素的复合作用 ,可能会使Teflon材料产生更为严重的剥蚀。     

钛合金稀土阳极化成膜过程的电化学研究

 对钛合金稀土阳极氧化的电化学过程进行了研究;重点研究了钛合金稀土阳极氧化的成膜过程;分析了不同硫酸浓度,不同成膜电压条件下,电化学参数的变化,讨论了稀土阳极氧化膜的形成机理;通过对阳极氧化膜的 SEM微观形貌图及其他电化学参数的分析,推断氧化膜为分层结构;在一定温度和电压下,对电极电位的变化进行了研究,探讨了稀土阳极氧化膜的形成过程和导电机制;提出了稀土阳极氧化膜是由具有一定半导体特性和电容性的致密层与多孔层构成的,整个成膜过程中导电是由空穴、铈盐离子和溶液离子共同完成的。     

Simulation of hardened layer formation at micro-arc oxidation of aluminum specimens

In this paper, some model representations on a process of hardened surface layer formation are presented; they were developed on the basis of the analysis of physical processes that occur in the course of micro-arc oxidation (MAO). Also described are the technique and results of the experiment, which made it possible to obtain the hardened oxide layers (similar to MAO ones by their properties) by means of spark discharges on the surface of specimens produced from aluminum alloys.     

灯丝放电磁场约束型原子氧效应地面模拟试验设备

介绍了用于原子氧剥蚀效应研究的灯丝放电磁场约束型地面模拟设备 ( IFM)的构成及工作原理,简单阐述了装置的运行测量结果,分析了等离子体参数随试验条件的变化趋势。并用 IFM设备对 Kapton空间用材料进行了地面模拟试验,试验结果与国外空间飞行暴露试验结果相似     

CVD-Si3N4陶瓷及其复合材料氧化行为研究进展

概述了CVD—Si3N4陶瓷及其复合材料在干燥氧气下的氧化行为。Si3N4陶瓷在高温下氧化时，除生成SiO2保护膜外，还生成一薄层比SiO2膜更优异的氧气扩散阻挡层(Si—O—N化合物层)，该层具有优异的抗氧化性能。介绍了两种氧化机制模型，同时分析了温度、杂质等对CVD—Si3N4陶瓷氧化行为的影响。     

氢氧化钠浓度对镁合金阳极氧化的影响

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)等方法研究了AZ91D镁合金在含不同浓度氢氧化钠溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构。结果表明,在本研究给定工艺中,AZ91D镁合金的阳极氧化过程可分为三个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段,少量小电火花出现的多孔层生成阶段,出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段。阳极氧化过程中,随着NaOH浓度的升高,出现电火花的时间缩短,出现电火花的电压值降低,阳极氧化膜表面的颗粒变小、孔隙率减小,膜层厚度减小;阳极氧化膜的主要组成是MgO,并含有少量的Mg3B2O6;NaOH浓度对阳极氧化膜耐蚀性影响较大,当NaOH浓度为40g/L时,膜层的耐蚀性能最好。     

Ce在钛合金阳极化中作用的研究

 研究了 Ce元素在钛合金阳极氧化中的作用。通过对普通工艺和稀土工艺之间氧化膜微观形貌的对比,讨论了 Ce元素对氧化膜完整性的影响。利用能谱分析,说明了 Ce元素加入可以使钛合金表面氧化较为充分,并且 Ce元素参与了氧化膜的组成。采用局部成分分析法确定了膜层的横向分布范围。对氧化膜截面的SEM图进行分析,讨论了 Ce元素对钛合金阳极氧化膜厚度的影响。利用动电位扫描,对普通氧化膜和稀土氧化膜的耐点蚀性进行了比较,表明 Ce盐的加入可以提高钛合金氧化膜抗点蚀的能力。