集成电路铝金属化系统电迁移失效机理研究

本文研究了国产中规模集成电路铝金属化系统电迁移失效机理以及磷硅玻璃(PSG)和聚酰亚胺钝化层对铝条失效行为的影响,并对铝条的形貌进行了扫描电镜观察和分析。实验测得铝条电迁移失效激活能为0.48eV。     

开发铝合金硬质阳极化膜层新用途

为了满足国防及民用工业对铝合金硬质阳极化膜层的特殊要求:如绝缘性、耐热性和耐腐蚀性等,经过工艺试验,弄清了温度、合金元素,阳极电流密度等因素对膜层的影响规律。温度下降,膜层耐磨性增强,但纯铝在6～11℃时膜层硬度更高;合金元素越多,氧化越困难,膜层薄而多孔,硬度低耐磨性和耐蚀性差;摸索出最佳阳极电流密度为2～5A/cm~2,并总结出一套铝合金硬质阳极化工艺。用上述新工艺处理蜗轮叶片     

预应力过载对低周疲劳及da/dN的影响

研究了预拉伸应力过载对TC-11钛合金及GH33A高温合金的低周疲劳及da/dN的影响。证明在5×10~3～5×10~4低周疲劳寿命范围内,单边缺口试样的疲劳裂纹起始寿命Ni有明显提高,并可用经验表达式S~m(N_f/r)=C来估算,但对其裂纹扩展寿命Np的影响则并不显著。     

高刚度、零膨胀系数碳-环氧管的设计、制造和试验

本文介绍了一种高刚度、零膨胀系数的碳环氧管子的设计、制造和试验。管子的铺层为90_1~o/0_5/90_1~o。所用纤维0°层为M_(40)纤维,90°层为T300纤维。基体为648酚醛环氧树脂-三氟化硼单乙胺。成型采用尼龙带缠绕加压法。管子的最终性能:拉伸模量为2.03×10~6公斤/厘米~2。轴向线膨胀系数为0.07×10~(-6)。     

材料表面改性的一种新技术

 本文提出了一种高功率脉冲等离子体束使材料表面改性的新技术。脉冲等离子体束的功率密度约为(1～40)×10~4W/cm~2,运动能为1～5KeV,沉积能为1～25J/cm~2,脉冲时间为60μs。碳钢经脉冲等离子体束处理后,表面有新的氮化物和碳化物相(Fe_3N,(Cr,Fe)_7C_3,Cr_(23)C_6)产生;SEM金相照片表明,在钢表面区域有一层白亮层,它是碳钢高速淬火后所具有的特征;注入元素浓度沿深度的公布近似为高斯分布。表面显微硬度有了显著的提高。     

铍的微屈服强度测试研究

本文研究了惯性器件用铍材的微屈服强度的测试方法。通过对试样加载、卸载和用电阻应变计测量残余应变的手段,测定了RJY-40和RY-40铍的微屈服强度σ_(Mys)(10×10~(-6))和σ_(Mys)(5×10~(-6))。分析讨论了微应变测量仪器、试验温度,以及加载串偏心度等因素对微屈服强度测试的影响。     

直流脉冲条件下铝金属化层的失效行为

铝和硅的热膨胀系数不同,在交变温度场的作用下,铝金属化层中产生交变压应力而使其产生表面再结构。铝条发生再结构后,由于塑性变形而变宽,表面上形成“皱纹”、“小丘”以及“晶须”等。这些均会导致器件的极间短路或断路。铝金属化层的表面再结构是一种潜在的损坏机制。     

预应力复合压力容器的设计依据和结构性能

本文讨论预应力纤维/金属复合压力容器的设计依据,并介绍其结构性能数据。昕述的压力容器由强度和韧性高的低温拉伸成形的301不锈钢衬壳组成,衬壳外面用纤维缠绕。金属在压制过程中要增强和预加应力,而纤维在制造复合貯箱过程中,要在液氮温度下以塑性应变进行预拉伸。文中给出了球形这种特殊情况下的诸结果。在以Kevlar-49纤维外缠于直径25吋的低温拉伸成形的301不锈钢球形容器试验中,已证实一种高循环寿命容器的破裂结构效率系数P_bV/W为0.84×10~6吋。应用近来改进的石墨纤维(抗拉极限强度为500千磅/吋~2,杨氏模量为34×10~3千磅/吋~2)可使破裂时的结构效率系数预计可超过1.0×10~6吋,也可使外部缠有这纤维的301不锈钢容器重量大大地减轻。     

微波电路互联用金丝键合界面空间高低温特性演化研究

金丝材料应用于航天器小型化微波模块等产品的电路封装中，金丝键合界面受高低温环境影响易产生性能变化从而影响服役可靠性。本文对金丝界面高低温特性的演化规律进行了研究，包括空间温度环境模拟试验后的界面与成分迁移、界面层厚度变化、键合金丝拉伸剪切力与失效模式演变，得出不同温度条件处理后的金铝键合界面微观组织变化规律。结果表明高低温循环试验后金丝界面仍保持较高的结合强度，一定程度的金属间化合物生长提高了键合界面强度。高温贮存试验中，随着贮存时间的增加，金丝界面层IMC（Intermetallic Compound）厚度和金属间化合物不断增长，失效破坏位置越来越多地出现在键合界面处，铝金属化层附近的金含量因扩散而增高，金铝键合界面处IMC界面层厚度的增加降低了界面结合强度。     

面向适航要求的涡轮发动机限寿件概率失效风险评估方法

为了满足适航规章关于民用航空涡轮发动机限寿件的要求,通过综合分区概率统计、应力-强度干涉理论、线弹性断裂力学等方法建立了限寿件失效的概率风险评估数学模型,确定了模型的数值解法,开发了计算程序,并结合咨询通告中所提供的校准算例完成了模型的验证工作.评估结果表明,寿命期内不进行无损探伤检查和在10000循环进行一次检查的限寿件示例失效风险分别为1.45×10-9次/飞行循环和1.0×10-9次/飞行循环,完全符合校准算例,表明了评估方法能够反映适航规章关于限寿件失效风险分析的要求.      

电-热耦合对航空复合材料拉伸及疲劳性能的影响

为研究碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板的导电性能和电-热耦合效应及其对拉伸和疲劳性能的影响,主要针对2种不同铺层的试件(单向层合板(UD)[0]8和准各向异性层合板(QI)[45/90/-45/0]s)进行导电及电-热耦合实验和通电状态下的拉伸及疲劳实验。在电-热耦合实验中分别对试件通以1~8A的直流电和交流电,测量其温度场的分布及最高温度,以确定温度对电阻的影响。依据实验现象建立了简化后的电-热耦合分析模型,并与实验结果进行对比,发现两者吻合很好。简化后的电-热耦合模型能够很好地预测试件在达到稳态平衡时的最高温度值。在通电情况下对不同初始状态时的QI试件进行拉伸和疲劳实验,通过实验发现,在疲劳加载过程中无论是通以直流电、交流电或者是改变电流强度和电流频率,对试件的疲劳寿命影响不大,没有发现明显差异,但在实验过程中试件表面的温度会随着电流强度的增加而升高。同时,在监测试件沿着纤维方向的电阻变化时发现,在一定的疲劳载荷下,随着循环次数的增加,试件的电阻会不断增加,这表明试件内部出现了损伤,累积后直至试件断裂。依据实验现象分别建立了电阻模型-1和电阻模型-2,分析计算后发现模型-1能够较好地模拟试件变形的线性阶段(εxx≤0.4%),而模型-2能较好地模拟非线性阶段直至试件断裂(εxx0.4%)。     

霍尔推力器阳极加热机制及设计优化

阳极的过热不仅降低霍尔推力器的放电稳定性和推力效率,同时也是推力器的一种失效原因,直接引起推力器放电电流、功率异常增加导致关机故障。为在设计阶段解决阳极过热失效问题,本文通过理论分析建立了阳极热过程模型,分析得到阳极鞘层的形成是影响阳极热功率的核心过程,而阳极电流密度和磁感应强度是影响鞘层特性的关键参数。研究结果表明,阳极鞘层电势差随阳极电流密度的提高而增大,在典型近阳极区等离子体参数下,阳极电流密度小于600A/m2时,阳极负鞘层形成;而阳极热功率随着近阳极区磁感应强度的增加而升高,将阳极位置设计在零磁场区是最有利于降低阳极热功率的设计。     

碳纤维的结构与强度

引言 碳纤维的抗拉强度(σ_T)、杨氏谟量(E)和断裂伸长(ε)是度量其力学性能的三项主要指标。目前实验室提供碳纤维的模量已达到理论值的80％左右,工业产品也达到25-40％。然而,实验室提供碳纤维的σ_T仅为理论值的4-25％,工业品为2-13％,差距十分悬殊。应当指出,高模型碳纤维的模量高达8.16×10~6公斤/厘米~2(实验室数据),已超过石墨晶须的模量值(7.15×10民~6公斤/厘米~2),但是,高强型碳纤维的强度虽然可达     

电沉积条件对Ni-Mo合金成分及其形貌的影响

利用SEM研究了电沉积条件,如：电流密度、电镀时间、镀液温度、pH值、空气搅拌、及N2H4·H2SO4浓度等对Ni-Mo合金成分和形貌的影响。利用XRD研究了Ni-Mo合金沉积层的结构。在电流密度为6．75A／dm2,镀液温度为25℃,pH＝8．3,电镀时间为10min,空气搅拌的情况下,Ni-Mo合金沉积层中Mo的含量高达68wt％。XRD结果表明其沉积层为非晶结构．     

30cm离子推力器空心阴极发射体区等离子体特性研究

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极的稳态工作性能参数并验证现有发射体结构设计的合理性,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极发射体区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极发射体区的压强基本在115~150Pa内,并且中间区域的Xe气压强较高;当阴极发射体温度为1570℃时,根据一维热传导方程得到发射体热损为10.26W;发射电流为15A时,电子温度在1.5~1.7e V内,且沿轴线方向靠近阴极顶小孔的电子温度较高,而将15A发射电流作为空心阴极的工作点是较为合适的选择;数值计算得到发射体区平均电子电流密度约为1.3×105A/m2,发射体内表面面积预估为1.5cm~2,内径建议在?2~2.5mm内,采用该尺寸发射体的空心阴极通过电流发射能力试验证明其最大发射电流在19~20A内,现有发射体尺寸设计满足20A发射电流需求;发射体区中间区域离子电流密度峰值约为8.5×10~5A/m~2,应重点关注发射体中间区域的厚度设计以及离子溅射腐蚀速率。     

用3mm准光腔测试介质片复介电常数

为了准确检测介质片在3 mm频段的复介电特性,采用固定腔长法,研制了工作在101.80 GHz的测试介质片复介电常数准光学谐振腔测试系统。结果表明:腔体的品质因数达8×104,高斯波束的束腰半径为2.36 mm。复介电常数的测试范围ε′为2~8;tanδ为3×10-4~5×10-3,最可几误差为│Δε′/ε′│小于等于10%;│Δtanδ│小于等于20%tanδ+1×10-4。此方法能检测大面积介质片复介电常数的均匀性。     

航天器用Parylene-C涂覆材料空间辐照适用性研究

派瑞林（Parylene）薄膜主要用于功率电刷的三防,确保电功率的稳定传输。本文对两种规格（17和27 μm）Parylene薄膜的厚度、热性能、绝缘性能、在铍青铜上的附着性能以及耐空间辐照性进行了研究。结果表明：通过真空气相沉积法制备的Parylene-C涂覆材料厚度误差可控在2 μm内;膜层在铍青铜上的附着力等级为1级,薄膜热分解温度为453 ℃,两种厚度薄膜击穿电压分别为3.65 kV（17 μm）和5.27 kV（27 μm）;经2.5×10¹⁵ p/cm²质子辐照后,膜层外观均完好,附着性能、热性能、绝缘性能仍满足工程使用需求;经2.5×10¹⁶ e/cm²电子辐照后,膜层出现严重开裂、起皮现象。对电子辐照前后膜层的热性能、红外结构等进行了进一步的研究,分析了电子辐照后膜层的失效机理并获得了Parylene-C涂覆材料膜层耐空间电子辐照上限为1×10¹⁴ e/cm²。     

带有锥度和间隙补偿的MOS数控线切割机床

前言我们在调研学习的基础上,研制了一台带有锥度和间隙补偿的中型MOS数控线切割机床。解决了模具加工中拔模锥度、间隙补偿等问题,现已用于生产,效果较好。其技术规格如下: 十字拖板行程 250×300毫米切割厚度 80～100毫米锥度量 0～60′间隙补偿类型增量判别型加工效率 40毫米~2/分光洁度▽6 MOS集成电路较TTL和HTL集成电路具有集成度高,功耗小,抗干扰能力强等优点,因此,我们采用了PMOS集成电路。共七种     

激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金高周疲劳性能

 疲劳失效是钛合金工业应用中最重要的失效方式,疲劳强度是钛合金应用的关键性指标。为了研究激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金的疲劳性能和行为,在625 MPa到900 MPa不同应力水平下进行了室温高周疲劳(HCF)测试(应力比R=0.1,加载频率f=120~130 Hz),完成了疲劳断口表面分析。研究了气孔存在及分布对激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金疲劳性能的影响。激光沉积钛合金具有细小α/β片层组织。分析结果显示,虽然疲劳源区有气孔存在,激光沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金仍然具有优异的疲劳性能。取向丰富细小的α/β片层组织能有效减小疲劳源区滑移长度。分析结果还表明,应力水平对疲劳行为有一定影响。     

高量级宽带噪声等效加载方法

以多层复合材料结构为研究对象,按照国军标GJB150.17A—2009规定的噪声载荷谱,完成了总声压级168 dB的宽带噪声随机响应分析,获得了应力较大位置处的频率响应曲线,并根据宽带随机响应分析结果,选取两个不同宽度的窄带频段分别完成了随机响应分析和疲劳寿命分析。结果表明：在声压谱级相同的情况下,宽带加载时结构的主要模态/响应与窄带加载时基本相同,但窄带加载下的结构疲劳寿命长于宽带加载,宽带加载下单位时间内的峰值数大于窄带加载;当窄带加载时的声压谱级提高0.5 dB,计算得到的寿命与宽带加载时基本相同。利用行波管对多层复合材料结构完成了宽带、窄带响应特性试验和疲劳寿命研究,结果表明：根据宽带响应结果选取合适的加载带宽,窄带加载能够代替宽带加载。