一种激光刻蚀降低二次电子产额的方法

空间大功率微波器件受空间环境因素的影响，易于发生微放电效应导致器件性能退化甚至失效。二次电子产额（Secondary Electron Yield，SEY）大于1是诱导空间材料表面微放电效应发生的根本条件之一。在材料表面制备微纳结构能有效抑制SEY，从而降低器件在空间环境中发生微放电的风险。激光加工可操作性强、灵活度高，可用于构建材料表面微米结构。本文使用1064 nm红外激光器在铝合金镀银样品表面制备单元尺寸为百微米的圆孔阵列和沟槽阵列，使用磁控溅射在样品表面分别覆盖200 nm银和72 nm铁氧体。SEY测试结果表明，银表面δmax（SEY峰值）从1.932降至0.868，铁氧体表面δmax从2.672降至1.312。实验证明激光加工制备的微米结构能大幅降低材料表面SEY，从而有效降低材料表面发生微放电的风险。     

小型气氛保护淬火炉

零件盐炉加热淬火后,小孔、盲孔、螺纹孔、沟槽等处,残留盐液清洗困难,往往造成锈蚀。使用电炉加热,表面很容易氧化脱碳,即是装盒保护,也会氧化变黑。为解决这个问题,我们自制了一台小型气氛保护淬火炉,已使用多年,各种零件淬火后,无氧化脱碳,表面光洁,呈银灰色泽,收到良好效果。     

离子注入对聚四氟乙烯覆铜板黏结性能的影响

对于聚四氟乙烯(PTFE)基材线路板,铜箔与基材的结合力是影响其可靠性的关键因素之一。纯PTFE表面与铜箔的黏结性能较差,可采用离子注入结合磁过滤沉积技术对PTFE进行改性处理,再电镀铜薄膜制备PTFE覆铜板。采用SEM和XPS分析改性PTFE的表面微结构及表面成分;使用达因测试笔测试其表面张力;利用SRIM软件模拟不同厚度过渡层对注入离子以及基体原子浓度随深度分布的影响;采用90°剥离强度测试仪分别测试液氮、热应力及浸锡环境下改性PTFE覆铜板的剥离强度;通过宽频介电阻抗谱仪研究其电导率及介质损耗性能。结果表明:改性处理后的PTFE表面形貌发生显著变化,可与铜箔形成有机结合的过渡层,所制得的柔性覆铜板性能良好、稳定,剥离强度明显提高——常温下为0.74 N/mm,在液氮、热应力及浸锡环境下剥离强度略有下降,电学性能符合电路板使用要求。     

AlH_3热分解释氢机理研究进展

三氢化铝(AlH_3)作为一种潜在的储氢量高和能量密度大的储氢介质,可广泛用于固体或混合火箭推进器,炸药和低温燃料电池等领域。介绍了AlH_3用于固体推进剂高能燃料的应用价值,指出了目前阻碍其在固体推进剂中广泛使用的因素。为了研究AlH_3的热分解释氢特性和机理,综述了热分解释氢的热力学和动力学特性、微观释氢机理、释氢影响因素(氧化层、粒径、晶型、加热速率、热解气氛、球磨和掺杂等)以及各种稳定化改性方法(表面钝化法、表面包覆法等)等方面的研究进展;重点介绍了不同晶型的热分解释氢特性和其释氢影响因素,并指出了AlH_3作为高能储氢材料亟需解决的问题和研究方向:深入研究释氢及氧化机理,提出更加高效的改性调控方法;寻找实现AlH_3循环利用的有效途径。     

氟化处理工艺对TiAl合金氧化层组织的影响

文章研究了氟离子注入和NH₄F溶液处理对TiAl合金高温氧化层组织结构的影响规律。结果表明:TiAl合金高温氧化层的组织和致密度受氟化处理工艺和参数的影响很大;经过表面氟化处理的TiAl合金高温氧化抗力高于原始合金;随着表面氟含量增加,氧化层的钛元素含量增加,致密度下降,研究表明存在一个最佳的表面氟浓度。     

原子氧防护涂层的研究

空间材料暴露在原子氧环境中,材料表面会受到原子氧的攻击造成表面衰退,引起材料氧化和质量损耗,甚至会导致材料失效,从而减少飞行器寿命,研究发现:大多数聚合物和复合材料对原子氧敏感;金属中的银、锇易被氧化,这主要是有机物多含碳、氢、氧、氮等元素,它们具有较高的反应效率,生成挥发物;银、锇的反应速率快,通常生成氧化物,能够观察到宏观变化。因此,对飞行器上常用的材料进行防护是十分必要的,不同的材料有不同的防护方法,本文主要介绍了常用Kapton、石墨/环氧树脂等结构材料的防护,对功能材料如光学材料、热控涂层等的防护也作了介绍。研究表明:材料的氧化多发生在粗糙表面,而均化层的利用可覆盖材料表面的凸起和裂缝,提供光滑的表面。此外,文章还对涂层厚度与原子氧通量的关系、涂层厚度与产生的表面缺陷形状的关系作了定性分析和讨论。     

球形收集极结构的二次电子产额测量装置及测量方法

为了精确测量材料在不同入射电子能量和入射电子角度下的二次电子产额(secondary electron yield, SEY)以及二次电子能谱,研制了收集极为球形结构的SEY测量装置。首先介绍了装置的构成、测量原理及中和方法,并对测得的信号波形进行了分析。随后,测量了Cu材料和Al₂O₃薄膜材料的SEY值和二次电子能谱。结果表明：不同入射电子能量下SEY值的标准偏差分别小于0.055(Cu)和0.126(Al₂O₃);不同入射电子角度下SEY值与理论模型符合的很好,拟合R²值为0.998 64(Cu);出射的二次电子能量绝大部分集中在10eV(Cu)和20eV(Al₂O₃)以下,符合相关理论预期。     

铝合金的一种激光表面处理方法

采用短脉冲光纤激光器对铝合金表面进行了处理,研究了峰值功率、清洗速度、清洗次数对激光清洗效果的影响,分析了激光清洗后表面微观结构,研究了激光清洗后的有效期。结果表明,采用参数优化后的激光清洗铝合金工件,其表面生成的氧化膜更加致密、抗氧化性能更好,提高了工件有效粘接面积和粘接可靠性。     

AZO改性Y2O3-ZnO-Al2O3热控涂层性能分析

为解决铝合金表面液相等离子体电解氧化（PEO）涂层（Y₂O₃-ZnO-Al₂O₃）导电性差而导致的静电效应,对其进行表面改性处理。采用原子层沉积（ALD）技术在铝合金表面PEO涂层原位沉积铝掺杂氧化锌（AZO）导电薄膜以提高PEO涂层的导电性。对AZO改性PEO涂层的相组成和表面微观结构进行分析;对不同沉积温度下所得复合涂层的电阻率、载流子浓度和迁移率,以及沉积前后的热控性能、耐腐蚀性进行测量分析。结果表明:AZO导电薄膜均质连续致密地沉积在PEO涂层表面;当沉积温度为150 ℃时,AZO@Y₂O₃-ZnO-Al₂O₃复合涂层的电阻率为1.15×10-4 Ω·cm,载流子浓度为1.8×1020 cm-3,太阳吸收比为0.409,发射率为0.892,且抗电化学腐蚀性能良好,能够满足航天器热控涂层在空间环境应用的技术要求。     

化学剥离制备氧化石墨烯及表征

以无硫膨胀石墨为原料,采用化学剥离法制备出氧化石墨烯。利用X射线衍射仪(XRD)分析膨胀石墨、氧化石墨、氧化石墨烯的晶体结构;利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究氧化石墨、氧化石墨烯表面的红外光谱特征。结果表明:对于制备氧化石墨烯,化学剥离这种方法是可行的。另外,FTIR图谱表明,氧化石墨的表面和边缘含有大量的环氧基、羟基等官能团,有利于其在N,N-二甲基甲酰胺溶液中经超声剥离获得质量较好的氧化石墨烯薄片。     

基于机器学习的二次电子发射唯象模型

基于机器学习和深度人工神经网络(artificial neural network, ANN)提出一种二次电子发射唯象模型。利用Vaughan模型生成先验数据集,用于训练生成描述二次电子发射一般规律的先验知识ANN模型,并在不同参数条件下验证了先验知识ANN模型的正确性。然后,分别利用银和铝合金材料的二次电子发射系数实验数据修正先验知识ANN模型,分别得到了描述两种材料的特异ANN模型。测试结果表明,特异ANN模型计算结果与实验结果相比的平均绝对误差较Vaughan模型和Furman模型降低了30%以上,与复合唯象模型精度相当或更高。在小样本条件下测试了二次电子发射ANN模型的正确性,验证了分步训练方式的有效性和二次电子发射ANN模型对于小样本集的适应性。提出的基于机器学习的二次电子发射唯象模型能够避免复杂的参数修正过程,能够基于先验知识提升模型对于小样本的适应性,能够实现二次电子发射系数的连续插值,适于在数值模拟软件中使用。     

铝合金硫酸阳极氧化膜棕红色印迹成因分析

为了探索铝合金硫酸阳极氧化膜棕红色印迹的成因,通过模拟生产加工过程和贮存环境等试验研究,认为阳极氧化膜棕红色印迹的形成与氧化膜被酸性物质污染、氧化膜封孔处理后清洗不彻底、氧化膜受到溶液浸泡等因素有关。提出了清洗、防污染等应对措施。     

航天器防护高能带电粒子的新方法

低地球轨道的原子氧化学性能非常活泼,能使金属铜氧化。XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子谱)分析结果表明:原子氧作用后,铜的表面生成了氧化铜和氧化亚铜,从而使铜的导电性能、光学性能、焊接性能和结构强度下降。铜与原子氧的氧化反应与温度有关,随着反应温度的增加,反应更加容易。地面试验结果表明:生成的氧化铜或氧化亚铜在原子氧撞击作用下,从试样表面脱落,并沉积到其他试样的表面,从而对其他表面产生较为严重的污染。该研究结果可为在轨航天器污染控制提供参考。     

空间环境对光学元件分子污染的影响及减缓方法

随着航天器在轨寿命的延长,分子污染对其空间光学系统在轨安全和可靠性的影响越来越突出。文章首先阐明空间分子污染的来源及其对空间光学元件的效应;之后分析温度、紫外辐射、激光照射等空间自然环境和人工环境对光学元件分子污染的影响,揭示空间环境影响光学元件分子污染的演变过程和形态;进而给出地面预处理、表面改性、优化系统设计和在轨主动清除等方面的空间光学元件分子污染减缓与清除技术;最后提出分子污染的高灵敏监测、热控及分子污染吸附复合涂层、分子污染在轨高效去除技术、先进的协同模拟设备和仿真技术等研究方向。     

航天器污染检测新技术的研究

根据飞行时间二次离子质谱学的新进展,用当代最先进的仪器首次对三种典型的我国地面空间环境模拟污染样品进行了探索性实验研究。结果表明：由于极高的检测灵敏度,具备分析微量航天污染物成分的能力;由于很高的质量分辨本领,具备检测航天污染物包含的所有元素、同位素和各种化合物的指纹鉴别能力;成像分析可获得航天污染物各成分面分布及一定的分层信息,从而可望揭示出各类污染物的形成过程。与国内外现有的各类检测手段相比,飞行时间二次离子质谱是航天污染物检测强有力的一种新手段。讨论了需要进一步研究解决的主要问题,如果能开发出可避免二次污染并分阶段取样、保存样品的装置与之配合,该技术有望在迅速崛起的航天污染系统工程中发展成为一种独具特色的航天污染检测新技术。     

7A04铝合金壳体阳极氧化表面黑斑成因分析

7A04壳体零件表面阳极氧化处理后,模锻表面存在黑斑现象。本文采用S-3700N扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等对表面黑斑进行成因分析。结果表明:模锻表面粗糙,存在大量凹坑,模锻过程中的润滑剂或氧化皮等外来物残留于凹坑处,影响阳极氧化膜层的生成而形成表面黑斑;黑斑底部阳极氧化膜层均连续,厚度比正常区域薄,仍可以起到一定的防护作用。在系统分析基础上,提出通过严格控制表面质量和模锻工艺,可以避免此类问题的产生。     

含磷聚酰亚胺薄膜在原子氧环境中的降解研究

文章考察了自行合成的含磷聚酰亚胺（PI）薄膜在模拟原子氧环境中的降解行为。扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等测试结果表明:在原子氧辐照过程中,含磷PI薄膜表面的磷元素与氧元素含量增加,原子结合能也增大,意味着在PI表面形成了含磷钝化层。该钝化层进一步阻止了PI次表面层被侵蚀,使含磷PI薄膜表现出了抗原子氧侵蚀能力,其在模拟原子氧环境中的质量损失率远低于Kapton薄膜。     

热处理工艺对2A12铝合金阳极氧化膜性能影响

文章研究了2A12热处理工艺对于阳极氧化膜性能的影响,考察不同消应力退火温度及固溶温度条件下阳极氧化膜与基体结合强度及膜层裂纹扩展.通过光学显微镜及扫描电子显微镜(SEM)对氧化膜组织和形貌进行分析.结果表明,2A12铝合金消应力退火可减少阳极氧化膜裂纹密度及宽度,未进行消应力退火的氧化膜多为穿透性裂纹;阳极氧化膜裂纹...