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研究了Nb离子注入的γ-TiAl合金在1123K和1173K空气中的高温循环氧化行为,用配有能谱仪的扫描电子显微镜对氧化层的形貌、显微结构进行了分析,用俄歇谱仪分析了注入元素和氧化层中各元素的分布.结果表明:Nb离子注入可以提高γ-TiAl合金的抗循环氧化性能.提高其抗氧化性能的主要原因归结于Nb离子在TiO₂中的掺杂作用.高价Nb的掺杂,降低了TiO₂的缺陷浓度,使TiO₂的生长受到抑制,在氧化初期形成了Al₂O₃保护层,从而推迟了氧化层的剥落时间.但Nb离子注入的γ-TiAl合金不具有长期的抗循环氧化性能.     

离子推力器羽流沉积对卫星热控影响研究

离子推力器的羽流是等离子体,等离子体的组成是带电粒子,这与传统的化学推进系统的羽流成分有很大不同,带电粒子有在卫星表面吸附的倾向,会形成羽流沉积污染。这种羽流沉积会改变卫星表面的吸收率和发射率,从而影响卫星的热控性能。为了预测离子推力器的羽流对卫星的热控性能的影响,建立了离子推力器羽流模型。所建模型采用了工程化离子推力器的在卫星上的布局位置和离子推力器的工作参数,模拟了离子推力器的正离子与中和电子束在工程化中分置的实际情况,使模型更为符合实际。通过数值模拟得到了离子、电子、中性粒子的空间分布,电场分布,得到了钼粒子在卫星表面的分布及沉积厚度,比较了模型计算的离子分布与实验获得的离子分布情况,说明了模型分析的正确性,给出了卫星表面热性能的变化及局部区域温升的最大包络可达二十多度的结果。     

气相沉积技术在产品中的应用及发展

以某系列产品中端面齿盘采用离子镀加工为例,重点介绍了气相沉积技术中的真空离子镀技术在产品上的应用过程,并以此为基础,阐述了气相沉积技术在航空产品生产中的应用前景.     

Numerical Simulation of Characteristics of CEX Ions in Ion Thruster Optical System

Charge exchange(CEX) ions could inflict severe damages on the ion thruster optical system. This article is aimed at investigating the characteristics of the CEX ions and their influences upon the optical system by means of particle-in- cell(PIC) ion simulation and Monte Carlo collision(MCC) methods. The results from numerical simulation indicate that despite the fact that CEX ions appear in the entire beamlet region near the ion optical system, the ones that present themselves downstream of the accelerator grid have good reason for attracting more attention. As their trajectories are significantly affected by the local electric field, a great number of CEX ions are accelerated toward grids resulting in sputtering erosion. When the influences of the CEX ions are considered in the numerical simulation, there could hardly be observed augments in the screen grid current, but the accelerator grid current increases from zero to 1. 4% of the beamlet current. It can be understood from the numerical simulation that the CEX ions formed in the region far downstream of the accelerator grid should be blamed for the erosion on the downstream surface of the accelerator grid.     

Energisation of O+ and O+ 2 Ions at Mars: An Analysis of a 3-D Quasi-Neutral Hybrid Model Simulation

We have studied the loss of O⁺ and O⁺ ₂ ions at Mars with a numerical model. In our quasi-neutral hybrid model ions (H⁺, He⁺⁺, O⁺, O⁺ ₂) are treated as particles while electrons form a massless charge-neutralising fluid. The employed model version does not include the Martian magnetic field resulting from the crustal magnetic anomalies. In this study we focus the Martian nightside where the ASPERA instrument on the Phobos-2 spacecraft and recently the ASPERA-3 instruments on the Mars Express spacecraft have measured the proprieties of escaping atomic and molecular ions, in particular O⁺ and O⁺ ₂ ions. We study the ion velocity distribution and how the escaping planetary ions are distributed in the tail. We also create similar types of energy-spectrograms from the simulation as were obtained from ASPERA-3 ion measurements. We found that the properties of the simulated escaping planetary ions have many qualitative and quantitative similarities with the observations made by ASPERA instruments. The general agreement with the observations suggest that acceleration of the planetary ions by the convective electric field associated with the flowing plasma is the key acceleration mechanism for the escaping ions observed at Mars.     

场致发射电推力器发射尖端理论模型及机理

为了研究铟场致发射电推力器的发射过程及机理,对椭球顶喷流柱模型离子发射区流柱的形状及尺寸进行了数学描述并通过数值计算加以验证,结果表明,椭球顶喷流柱模型具有合理性,从Taylor理论出发,结合电磁场理论、流体力学理论以及场致发射理论,讨论了离子形成的机理,发现场蒸发是离子产生的重要原因。     

离子注入铜薄膜后的氧化行为

为克服铜易氧化造成薄膜电阻增加、机械性能下降的缺点，采用离子注入技术对铜薄膜表面进行改性研究。离子注入后进行了氧化试验，并结合Ｘ射线衍射和卢瑟福背散射进行了分析。结果表明，离子注入对原有薄膜的电阻影响是很小的； 随注入剂量的增大，抗氧化能力提高；离子注入不但改善了铜薄膜的抗氧化能力，而且氧化行为及氧化层的结构也发生了变化，未经注入的铜薄膜形成的氧化铜以Ｃｕ２Ｏ为主，注入后氧化铜则为Ｃｕ２Ｏ 和ＣｕＯ 的复合结构。离子注入提高了铜薄膜抗氧化性能。     

SIMOX样品导电类型反型的研究

氧离子注入Ｐ型（１００）单晶硅形成ＳＩＭＯＸ样品，经俄歇电子能谱、扩展电阻仪测试，形成了ＳＯＩ结构；经霍尔测试仪测试，制备的ＳＩＭＯＸ样品表层硅膜反型为Ｎ型导电类型，ＳＩＭＯＸ样品的反型是硅中的氧施主所致，由近自由电子的类氦模型计算，氧施主电离能力为０．１５ｅＶ，该值与早期文献报道的实验值一致。     

立方体式考夫曼离子推力器极靴结构设计

考夫曼离子推力器因具有高比冲、高效率、长寿命等特点,是应用于航天器电推进类型之一。过去研究主要集中在轴对称柱状结构考夫曼离子推力器,然而对于未来模块化立方体卫星,立方体构型推力器非常适合多推力器的组合、多推力器羽流集中中和,结构紧密并且减少航天器附件。为此,基于自主设计的立方体式考夫曼离子推力器,采用三维数值仿真方法对推力器放电室进行了计算分析,获取了不同阴极极靴内径下推力器放电室磁场分布,对比研究了不同极靴构型下放电室电子密度分布和电子温度分布。结果发现,增大阴极极靴内径使得磁场分布均匀性变差,放电室内壁电子温度升高,电子损耗增大,放电室出口离子密度降低。因此,对于本立方体考夫曼离子推力器,长宽高为15mm×12.5mm×15mm的阴极极靴构型最佳,既可保持较低的壁面电子温度,又有利推力器出口的离子均匀性。