作为一种理想的海洋工程材料,钛合金以其质轻、比强度高、耐海水腐蚀等优异性能成功应用于深潜器、海上油气开采及海水淡化装置等领域。本文首先阐述了钛合金的真空熔炼工艺,分析了海洋工程用钛合金的主要性能特点。接着介绍了国内外海洋工程用钛合金体系,重点梳理了我国部分海洋工程用钛合金的牌号、性能及主要应用领域。最后详细阐述和总结了钛合金在海洋工程设施上的研究进展和应用现状,并对其应用前景进行了展望,旨在为钛合金的进一步应用提供理论参考与实践指导。

随着科技的发展进步,镍基高温合金在航空航天、核电等高精尖领域得到广泛应用,其性能要求也不断提高。熔炼作为镍基高温合金制备过程中的一个关键环节,直接影响合金材料的整体品质和性能,选择适宜的熔炼工艺非常重要。目前常用的熔炼工艺包括真空感应熔炼（VIM）和真空自耗重熔（VAR）等,在实际应用中各有优势和不足之处,需进行合理选择、搭配,精确控制其参数,从而满足镍基高温合金越来越高的熔炼要求。本文对镍基高温合金的熔炼方法进行了详细的分析研究,以期为相关冶炼工作提供参考。

以SiO₂气凝胶和玻璃纤维短切丝为主要原料,分别采用湿法和干法成型技术制备了SiO₂气凝胶基复合芯材,然后采用真空封装技术得到纳米SiO₂气凝胶复合芯材真空绝热板（VIP）。研究了不同含量（质量分数）SiO₂气凝胶复合芯材的微观结构,对比分析了两种工艺对VIP在热物理性能上的差异。结果表明：SiO₂气凝胶的加入使短切丝纤维芯材的三维网状结构变得紧凑,但气凝胶含量过高会导致气凝胶与纤维结合性变差;随着SiO₂气凝胶含量的增加,复合芯材的密度下降,真空绝热板的压缩率和回弹率也呈下降趋势;湿法工艺制备的复合芯材,气凝胶质量分数为35%时均匀性稍差,干法工艺制备的复合芯材厚度变化均≤0.04 mm,均匀性较好;湿法工艺制备的复合芯材VIP导热系数随SiO₂气凝胶含量增加而显著上升,而干法工艺下VIP导热系数增幅相对较小,导热系数更为稳定。

微波真空电子器件广泛应用于卫星通信及未来军事前沿的高功率微波武器等领域,热阴极作为真空电子器件的核心,其性能将直接影响微波器件的寿命及输出性能,这对阴极提出了很高的要求。温度对热阴极发射性能会产生非常大的影响,因此准确地确定热阴极的温度非常重要。本研究介绍了热阴极的发展历史,总结对比了不同阴极及其热电子发射性能,包括纳米粒子薄膜阴极和传统覆膜阴极热电子发射均匀性的对比,以及传统覆膜阴极、浸渍阴极和纳米粒子薄膜阴极蒸发速率与温度的关系等。并且利用光学测温仪、红外测温仪、热电偶测温仪（铂铑–铂）对覆膜阴极表面、扩散阴极表面及阴极侧面（钼）的温度进行了对比测试研究。

近年来新一代TiAl合金涡轮叶片开始大面积应用在国内外航空发动机上,随着TiAl叶片需求的增长,作为TiAl叶片生产的关键设备——冷坩埚感应凝壳炉的发展也进入了新阶段。在此背景下,本文介绍了真空冷坩埚感应凝壳炉的结构形式、技术特点及使用现状;然后解释了冷坩埚熔炼与悬浮熔炼的区别,阐述了真空冷坩埚感应凝壳炉适用的应用范围;最后分析了真空冷坩埚感应凝壳炉的发展趋势与前景。

深入探讨了真空熔炼在高纯度金属材料制备中的关键技术与应用。首先介绍了高纯度金属材料的定义、特点及应用领域,随后详细阐述了真空熔炼技术的基本原理、分类和特点。在关键技术部分,探讨了真空环境控制、设备与工艺参数控制、渣液分离与净化、精炼与净化等技术。介绍了真空熔炼在钨、钛合金和铜基合金制备中的应用。最后,对真空熔炼技术在特定金属制备中可能面临的问题,如污染源、工艺参数优化难点和适用性局限进行了深入剖析。

利用电子束蒸镀设备沉积高质量铝膜是薄膜工艺的一个难题。为此,提出一种采用改造的三氧化二铝坩埚作为蒸镀铝膜的衬锅,通过三次添加物料预熔再蒸镀来沉积铝膜的方法,研究了不同蒸镀速度对铝膜电阻率、晶粒形貌和成分组成的影响。结果表明：凸起状的熔融铝液面能有效增大其与坩埚壁的接触角,基本消除铝膜中的三氧化二铝杂质;随着蒸镀速度的增加,铝膜晶粒尺寸逐渐增大,而平均电阻率呈下降趋势;采用本方法能够制备出纯度99.9%,电阻率最低为3.4×10^-6 Ω·cm的铝膜。

简要介绍了等离子去胶和清洗的化学、物理变化过程;系统分析了决定去胶效果和去胶均匀性的因素,并给出了相应的方案和最优参数匹配原理,通过实验研究了不同工艺条件下微米级及纳米级Ar-F光刻胶的最优去除工艺参数;探讨了等离子体清洗反应原理、工艺过程,以及等离子体清洗在材料表面改性方面的应用。

半导体设备的洁净度对器件性能极为重要,真空环境下悬浮颗粒和残余气体含量低,更接近于真正的清洁真空。洁净真空环境的获得与保持是半导体工业生产的关键,涉及多种学科和技术。本文从腔室材料选择、腔室设计和制造、内表面清洗和检测技术、包装和转运等方面详细介绍了洁净真空系统工艺设备的研制过程。所研发的设备在带载情况下可快速获得1×10^-4 Pa工作真空度,残余气体和颗粒度指标均满足工艺要求。

采用阴极电弧离子镀技术在退火态合金钢表面沉积TiN和TiAlN涂层,使用扫描电镜和X射线衍射仪分析了所得涂层的结构、成分与物相组成,利用显微维氏硬度计测试了涂层的硬度,通过压痕法评价了涂层的结合性能,并采用往复式球-盘摩擦磨损试验测试了涂层的耐磨性能。结果表明,TiN和TiAlN两种涂层表面均平整,但TiAlN涂层表面有明显“液滴”缺陷。退火态合金钢表面TiN和TiAlN涂层均发生了择优生长,其中TiN涂层择优生长的晶面为（111）,而TiAlN涂层择优生长的晶面为（200）。沉积TiN和TiAlN涂层后,退火态合金钢的表面硬度分别提高3倍和6倍以上。尽管TiAlN涂层在硬度及摩擦因数上均优于TiN涂层,但由于TiAlN涂层与退火态合金钢结合性能差,导致其在磨损过程中发生剥落,使合金钢耐磨性降低。相比之下,TiN涂层为退火态合金钢提供了更为可靠的保护,显著提高了其表面的耐磨性。

大尺寸碳化硅（SiC）单晶是制备高质量功率器件和射频器件的关键,其主流生长方法为物理气相输运,而生长腔温度场直接影响其生长速率和质量。本文对12寸SiC单晶生长真空感应炉炉内温度场进行数值仿真,研究了感应线圈尺寸和布局参数对温度场的影响。结果表明：降低线圈位置或减小线圈与坩埚高度比,可减小籽晶的径向温度梯度,增加生长腔轴向温度梯度,从而改善晶体质量,并提高晶体生长速率;相比于0 mm的线圈位置,当线圈位于-200 mm时,籽晶径向温度梯度减小约13%,生长腔轴向温度梯度增加8%;随线圈与坩埚高度比从2减小到0.75,籽晶径向温度梯度减小5.4%,生长腔轴向温度梯度增加2.1%;而线圈的匝高占比、直径和匝宽对炉内温度场的影响较小。

真空电子束焊接在大型、大厚度结构的焊接连接上具有难以替代的作用,但受真空室尺寸的限制,其难以满足超大型结构的焊接需求,因此国内外开始进行局部真空电子束焊接技术的研究,仅通过较小的真空室局部覆盖焊接部位以完成超大型结构的电子束焊接。本文总结了近期国内外局部真空电子束焊接技术的发展概况和研究进展,介绍了不同形式、不同类型的局部真空电子束焊接设备,并对局部真空电子束焊接工艺、移动密封及焊缝跟踪等技术难题进行了探讨。

使用射频（RF）磁控溅射技术,在耐高温石英玻璃基底上制备了氧化铟锡（ITO）透明导电氧化物薄膜,旨在优化其光电特性。通过系统调控溅射功率变量,深入剖析了该参数对ITO薄膜质量及光电性能的影响机理,之后又对薄膜进行退火处理,探究了退火前后薄膜性能的变化。结果表明：随着溅射功率的增加,ITO薄膜的可见光平均透过率呈现递减趋势,而薄膜的片电阻呈现先下降后上升再下降的趋势;当溅射功率为120 W且经过300 ℃退火后,所制备薄膜综合性能最佳,其可见光平均透过率达到90.59%,方阻低至29.4 Ω/□,品质因数达到1.26×10^-2 Ω^-1。

利用电子束蒸发技术制备了三种不同Cu膜厚度的Cu-PET-Cu复合薄膜,通过实验和分子动力学模拟方法,研究了Cu-PET-Cu复合薄膜的力学及电学性能。结果表明：铜膜较薄时,薄膜沉积不均匀,表面凹陷多,随厚度增加薄膜表面变得平整;随Cu膜厚度增加,复合薄膜抗拉强度增大,但延伸率随之降低;膜厚为6.069 μm时复合薄膜抗拉强度最高,为250 MPa,延伸率为20%;分子动力学模拟结果与实验现象趋势一致;复合薄膜电阻率随Cu膜厚度增加先降低后升高,测得最小电阻率为1.834×10^-6 Ω∙m,较纯铜电阻率更高。

采用真空感应熔炼和保护气氛电渣重熔工艺制备了一系列不同磷（P）含量的铸态高温合金。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、维氏硬度计和拉伸试验机等,系统地分析了P元素对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,不同P含量下铸态合金的晶粒组织和γ'相无显著变化;随着P含量的增加,合金晶界处碳化物密度增加,且碳化物的形态从点状转变为短棒状;P元素在晶界偏聚使得晶界能降低,碳化物临界形核尺寸减小,因而促进了碳化物的析出;随着P含量增加,合金硬度、冲击韧性和抗拉强度提升,但断后伸长率下降;晶界碳化物能够有效阻碍裂纹的沿晶扩展,使裂纹转向晶内,从而显著提高了合金的综合力学性能。

溅射深度剖析技术广泛应用于薄膜材料的元素成分分析中,但溅射过程的复杂性、样品表面形态的多样性等因素都可能对剖析的准确性造成干扰。针对此问题本文首先简要介绍了薄膜深度剖析技术,随后深入讨论了定量分析的物理原理,探讨了为实现高精度测量而对定量分析方法进行的改进和扩展,并开发了一款基于C#语言的深度剖析定量分析软件,详细介绍了软件各模块,最后展示了利用C#语言所编写软件的具体实现。该软件采用MRI模型,集成了深度剖析数据的转换、卷积和反卷积功能,能够对SIMS、AES和XPS等微区分析技术的数据进行定量分析,通过优化算法实现了高精度的深度分辨率函数计算。用户可以通过直观的界面输入实验数据,软件将自动进行数据处理并生成可视化结果。该软件为普通用户提供了一种便捷、高效的工具,显著提升了薄膜深度剖析定量分析的可操作性和准确性。

结合高温合金激光增材制造技术的国内外研究现状,综述了高温合金粉末材料制备方法和回收再利用对粉末性能的影响规律,探讨了模拟计算技术在高温合金增材制造工艺和材料设计中的应用,总结了增材制造高温合金常见缺陷及优化方法,最后介绍了高温合金增材制造的国内外标准化进程。

对薄壁部件的内部抽真空会引起构件的周向或径向失稳导致构件报废,这是困扰薄壁部件正压定量检漏的难题。本文提出一种对薄壁构件内部充氦气、外部抽真空的正压-真空氦质谱检漏方法。设计了用正压标准漏孔同步比对的定量检漏工装,可进行表压-0.1~0.1 MPa范围的正压-真空氦质谱定量检漏。经过对壁厚0.4 mm的不锈钢薄壁颈管部件的工况压力-真空氦质谱检漏试验,结果表明该方法检漏速度快、效率高,检漏灵敏度符合最小可检漏率要求,能很好地应用于薄壁部件的生产线批量检漏。

真空冷冻干燥技术应用广泛,然而目前市面上的冻干机能够实现的温度范围有限,限制了冻干技术的应用与发展。本文提出了一种优化设计的真空冷冻干燥设备,拓宽了其温度与真空度的操作范围,并利用该设备对甲苯进行了冻干。实验结果表明,该设备不仅可以较好地实现甲苯的冻干,而且通过引入金属套筒设计能够显著降低抽真空过程中的样品温差,避免样品融化风险,保证冻干工艺过程顺利进行。本研究成果可为低三相点物质的冻干处理提供新思路,促进真空冷冻干燥技术的推广和应用。

磁流体密封具有无摩擦、无污染、寿命长等优势,在真空密封方面具有广阔的应用前景。结合工程应用实际,本文简述了磁流体密封技术的原理、特点,国内外磁流体密封技术研究现状及产品和磁流体密封在真空装备中的应用情况,介绍了超导线圈热处理装备和工艺发展现状以及现有磁流体密封结构在超导线圈密封中存在的缺陷,并提出了一种基于超导线圈的真空热处理装备用水冷磁流体密封装置,该装置可以达到无间隙密封,只需足够的冷却水即可保证热平衡,能有效降低成本。

高能同步辐射光源（High Energy Photon Source,HEPS）是束流能量为6 GeV、流强为200 mA的第四代光源。HEPS加速器由直线加速器、增强器、储存环和将这三者连接在一起的三条输运线组成,其中储存环是HEPS的核心部分。本文概述了储存环真空系统的特点,并对一些关键部件的设计和工艺进行了说明。储存环真空系统设计的主要技术难点是研制挤压成型的薄壁铬锆铜真空盒并在其内表面镀吸气剂膜,以解决真空盒上同步辐射光热沉积大和真空盒（内径22 mm）流导受限的问题。目前已完成所有真空部件的生产,储存环真空系统于2023年11月开始正式安装,并于2024年7月完成。通过对真空系统分段在线烘烤和吸气剂膜激活,其平均静态真空达到5×10^-8 Pa,优于设计指标。这标志着HEPS储存环真空系统成功实现了从真空盒、RF屏蔽波纹管、光子吸收器等非标设备的设计加工到磁控溅射镀吸气剂膜、现场安装以及吸气剂膜的在线激活等各个技术环节的闭环验证。经历20余天的试运行,HEPS储存环流强达到12 mA,HEPS加速器取得了里程碑式进展。

磁悬浮转子真空计在高真空范围内具有优异的计量特性,但水蒸气等可凝性气体在测试过程中会在腔室或者转子表面发生显著的吸附或相变,这将引起压力测量值产生偏差,导致磁悬浮转子真空计切向动量传递系数的非线性变化。针对此问题,首先通过对固态冰抽气升华产生平衡稳定的水蒸气前级压力,然后通过绝热膨胀获得标准压力,并分别在常温（23 ℃）和高温（150 ℃）下测试了水蒸气分子在腔室表面的吸附、脱附曲线,计算得到相同压力下对应的吸附量、脱附量,最后对测量值和修正后标准压力之间的偏差进行了分析。测试结果表明：常温（23 ℃）下难以获得精确的标准压力,只能计算关闭阀门后水蒸气分子在腔室及其附属管道壁面的吸附量;高温（150 ℃）下,部分水蒸气分子会吸附在温度小于150 ℃的旁余管道壁面,造成测量压力略小于标准压力。

通过对抽真空系统和工艺方法的研究分析,提出了分段集成抽真空系统及工艺方法,即将高中低真空管路、多种类真空机组和过程控制系统集成为一体的、批量化的抽真空系统。由计算机控制抽真空系统根据对工艺过程数据采集与工艺数据库的数据分析识别,自动对单体工件调控抽真空工艺程序。控制系统还可通过对工艺过程的数据统计分析,完善工艺数据库及工艺程序,进而对工艺过程自动识别调控,逐个提示工艺参数和提出异常处理建议,实现无人化智能抽真空作业管理。该系统及工艺方法能够降低设备的占有率,合理调配设备的运行和维护,提高设备利用率,降低能耗,提高生产率和工艺品质。

随着燃气轮机技术的迅猛发展,大尺寸单晶叶片的需求显著增长。但传统HRS法制备大尺寸单晶叶片存在明显短板,液态金属冷却（LMC）法或将是未来大尺寸单晶叶片制备的首选途径。在此背景下,本文首先介绍了常见单晶炉的结构形式、技术特点及使用现状,随后阐述了现有单晶炉在大叶片制备方面的不足,最后介绍了新型液态金属冷却单晶炉的技术特点与该类设备未来的发展前景。

针对方形电子束熔炼炉真空腔体壁厚与加强筋选型设计困难的现状,提出了一套适用于方形电子束熔炼炉真空腔体的设计方法。首先确定炉体材料,然后根据法兰、开孔及抽气孔等孔位布置加强筋,以矩形加强筋为例,详细讨论了承载水压、气压条件下方形真空容器壁厚、加强筋之间板材所受最大弯矩、惯性矩、抗弯截面系数以及最大切应力的计算方法,最后通过仿真实验对设计的电子束熔炼炉真空腔体进行了验证。结果表明,所设计的电子束熔炼炉真空腔体在水、气载荷状态下的应力在35 MPa以内,小于材料的许用应力,计算结果与仿真结果具有较高的一致性,可满足类似方形电子束熔炼炉真空腔体的设计要求。

（Yb_0.1Gd_0.9）₂Zr₂O₇（YbGdZrO）稀土复合氧化物是一类适用于1 200 ℃以上应用的新型热障涂层（TBCs）材料。采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）工艺在NiCoCrAlYHf及（Ni,Pt）Al粘结层表面分别沉积YbGdZrO陶瓷层,制备出两种不同粘结层体系的TBCs试样,并对涂层的显微形貌、化学成分、相结构、残余应力和热冲击行为进行了表征分析。结果表明,NiCoCrAlYHf粘结层表面高低起伏,所沉积的陶瓷层呈“菜花状”织构,紊乱度较高;（Ni, Pt）Al粘结层表面呈平缓的“背脊”形貌,所沉积陶瓷层的柱状晶排列紧密且平整度趋于一致;两种涂层的陶瓷层中Gd和Zr元素含量均与靶材成分较为接近,但Yb元素受沉积温度影响相差较大;随热冲击次数增加,NiCoCrAlYHf/YbGdZrO涂层表面显微裂纹萌生并扩展,且出现点蚀坑,（Ni, Pt）Al/YbGdZrO涂层仍较为平整,无显微裂纹和烧结致密化现象;热冲击1 000次后,两种涂层中均出现热生长氧化物（TGO）层,继续热冲击至2 500次时,（Ni,Pt）Al粘结层体系的TGO层平均厚度增量仅为1.08μm;NiCoCrAlYHf/YbGdZrO涂层的TGO层残余应力均比同等条件下（Ni,Pt）Al/YbGdZrO的小;两种TBCs的陶瓷层组成元素均已内扩散至粘结层,并少量存留在TGO层内,（Ni,Pt）Al/YbGdZrO涂层所形成的Al₂O₃膜对Gd元素表现出更强的阻扩散作用。

研究了磁控溅射氧化硅（SiO₂）单层和氧化硅/氮化硅（Si₃N₄）/氧化硅（ONO叠层）的绝缘性能,对多批次、尺寸为4.5 cm×3.5 cm的SiO₂单层和ONO叠层进行了绝缘电阻测试。结果表明：ONO叠层的全域绝缘样品比例高于SiO₂单层的全域绝缘样品比例,且不同批次ONO叠层的绝缘性能更加稳定;相比于SiO₂单层,ONO叠层的桥氧伸缩振动信号（A峰）位置蓝移,氧空位缺陷相关信号（B峰）和非桥氧伸缩振动信号（C峰）相对于桥氧弯曲振动信号（D峰）较弱,说明ONO叠层的原子缺陷（氧空位、非桥氧等）较少,其原因为添加Si₃N₄夹层能够在化学上阻断SiO₂缺陷扩展;通过定量化A峰位置、D峰与B峰强度之比、D峰与C峰强度之比三个参数,获得了无损评估SiO₂单层和ONO叠层绝缘性能的指标。

详细介绍了超薄柔性基材真空双面磁控溅射卷绕镀铜设备的工作原理、结构组成和关键技术设计要点,分析了影响镀膜质量与生产效益的主要因素,重点论述了超薄基材镀膜技术难点和解决方案。通过优化卷绕系统辊系布局和磁控溅射系统结构,以及在镀膜辊面增加绝缘陶瓷层,有效解决了薄膜热损伤问题。该优化方法有利于提升新能源锂电池复合铜箔材料的品质和生产效率,加速新能源锂电池复合集流体负极材料的批量化生产。

为确保瓷砖粘合剂制备过程中的稳定性并优化其粘接性能,研究了结合真空技术的新型材料瓷砖粘合剂的制备方法与性能。根据标准瓷砖尺寸制备瓷砖粘合的混凝土表面试块,并根据室内装饰施工场景为其涂刷防水材料。对邻苯二甲酸氢钾和甲苯二异氰酸酯进行真空合成,制备瓷砖粘合剂预聚物。通过迈克尔加成反应使粘合剂预聚物改性,降低其生物毒性。利用真空干燥箱对改性粘合剂预聚物进行干燥处理,调控干燥过程,获得粘合剂初产物。利用真空干燥箱和循环水真空泵排除水分和空气干扰,保证粘合剂在真空稳定状态下完成最终制备。实验结果表明,粘合剂的傅立叶变换红外光谱中含有大量的叠氮基团,生物毒性较低。粘合剂与瓷砖表面及混凝土表面的接触角均小于90°。在应变值为8%~11%时,粘合剂的力学性能较优。在环境温度为180 ℃以下时,粘合剂的热稳定性较优。该新型材料瓷砖粘合剂在室内装饰施工领域中的应用较为环保,在真空稳定状态下粘合剂与瓷砖分子作用受空气和水分子影响较小,粘附性能较优。

电子枪是电子束熔炼炉的核心部件之一,其工作时会在熔炼室内产生大量X射线。熔炼室壁是简单且可有效屏蔽辐射的唯一屏障。为保证人员安全并满足国家相关标准要求,结合理论计算与几何结构分析,从炉壁板厚、内外板焊缝搭接形式、炉门缝隙拼接结构、观察窗铅玻璃厚度等角度对熔炼室进行了射线屏蔽设计,并通过现场测量对熔炼室的射线屏蔽效果进行了测试。结果表明,炉外人员可达区域辐射剂量率与环境本底相当,熔炼室可有效屏蔽X射线。

随着大型真空系统对真空抽吸设备抽吸效率的要求不断提高,传统罗茨真空机组因抽气能力局限性已难以满足应用需求。本文将大排量、宽压力、高转速离心真空泵应用于大型高真空系统,研制出一种离心真空泵+罗茨真空泵+水环真空泵串联运行的新型复合离心真空机组,重点介绍了离心真空机组的构成和研制过程,并测试了其极限性能和负载。结果表明：该机组排气量,极限压力和运行稳定性均满足设计指标要求,具有占地面积小、运行效率高、抽气能力强等特点,是目前大型高真空系统最佳抽气解决方案。

对ZG0Cr17Ni4Cu3Nb和0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行真空时效处理,系统分析了不同时效温度（540~620 ℃）对其显微组织及力学性能的影响机制。结果表明：随着时效温度的升高,两种材料的硬度均呈现下降趋势。在相同时效工艺下,0Cr17Ni4Cu4Nb的硬度优于ZG0Cr17Ni4Cu3Nb。时效温度升高导致淬火马氏体基体发生回复与再结晶,促使逆转变奥氏体生成并扩展,进而提升了残余奥氏体含量并引起组织软化。此外,富铜相（ε-Cu）等沉淀相质点的析出与长大减弱了沉淀强化效应,进一步加剧了硬度的降低。

氧化锆种植体因其优异的生物学及美学性能,在种植牙手术中应用愈发广泛。为进一步提升氧化锆种植体的骨结合率与种植成功率,提出了一种用于氧化锆模拟种植体复杂形状表面亲水改性的等离子体处理系统。该系统利用纳米银线制备作为同轴介质阻挡放电的外透明电极,将氧化锆种植体置于低压腔内轴电极上方,可在处理1 min后显著提升种植体表面亲水性。通过实验验证了系统可靠性与处理的有效性,并确定了系统最优处理参数,处理时间约60 s、绝对气压低于3 kPa、电源输出电压为7 kV时,氧化锆种植体亲水性最佳。

通过离散数学积分工具推导了膜厚分布公式,描述了实际工程中具有非余弦蒸发规律的阵列蒸发源的蒸发情况。研究了不同阵列蒸发源对平移基板的成膜分布规律,并根据该规律设计了蒸发源的空间布局,主要探讨了阵列蒸发源对平移基板成膜均匀性的计算方法及膜厚分布规律,并分析了不同蒸发源开孔配置对上方基板膜厚分布的影响。结果表明,阵列蒸发源对基板的总体膜厚呈现中间周期性波动、两端分布相对低的现象;需要保持相对错位的几何阵列配置,且缩小两端的开孔孔距,方可得到比较合理均匀的膜厚分布。

针对受限空间条件下大型离心真空泵并联运行入口流量难以均匀分配的问题,采用数值模拟方法对离心真空泵入口四路五通管道进行气动分析,获得了进气流动均匀、流动压力损失小、流量分配均匀的气动结构,并通过实际应用进行了验证。结果表明：采用相贯锥面一分二、二分四进行分流是受限空间条件下较为有效的四路五通分流策略;在前后进气口路径长短差异较大,难以同时满足流动均匀性和流阻匹配条件下,以降低流阻为主,可设计整流装置来匹配流阻差异;优化后气动结构主管道与各进气口压差及流量实际测试结果与计算结果一致,设计方法有效且可行。

在核工业领域,真空技术被广泛应用。在处理含有放射性的有毒有害物质时,真空装置安装在热室内,操作与维修需尤为谨慎。为了实现真空装置的有效运行、便捷维护以及提高真空装置的可靠性,对其进行适应性设计显得尤为重要。本文基于热室的基础背景,介绍了可以远程操作的真空装置自动平移门、在热室外远距离布置的真空系统、金属真空密封技术、可远程更换的电机结构和耐辐照材料选型等关键要素的设计要点,为同类真空装置的设计提供科学依据与实践指导。

随着我国商用航空发动机产业不断发展,大尺寸机匣铸件的需求日益增加。面临复杂的国际环境,大型真空感应精密铸造炉作为生产大尺寸机匣的核心设备必须摆脱进口依赖。本文首先深入分析了大型真空精密铸造炉的市场情况和技术现状,然后介绍了一种国产新型大型真空精密铸造炉的技术特点及其与国外产品的对比情况,最后简要分析了大型真空精密铸造炉未来的发展前景。

小型化高功率多注速调管是无损检测、医疗及工业辐照用电子直线加速器的理想功率源。本文简要介绍了北京真空电子技术研究所研制的一款新型C波段3 MW小型化高功率多注速调管,对其采用的同轴多注谐振腔、周期反转永磁聚焦系统以及大尺寸盒形输能窗等技术进行了说明。器件测试结果表明,其峰值输出功率大于3.3 MW,平均功率大于6.6 kW,质量轻于25 kg,可满足工业加速器的使用要求,在此基础上可形成输出功率满足1~5 MW的系列化C波段产品。

为探究不同种类、不同添加量脱氧元素对Q355B钢中夹杂物形态、成分和分布的影响,使用真空感应熔炼方法,熔化并精炼了Ti、Zr、Mg和Ce元素单脱氧Q355B钢。采用光谱分析仪、扫描电镜、能谱仪和图像分析仪,观察并分析了不同元素含量下脱氧钢中典型夹杂物的成分及形态特征。结果表明：脱氧元素的添加会促进Q355B钢中MnS以复合夹杂物的形式存在,Ti脱氧钢中会形成MnS+TiN/Ti-O/Al-Si-O复合夹杂,Zr脱氧钢中会形成MnS+ZrO₂复合夹杂,Mg脱氧钢中会形成MnS+Al-Mg-O复合夹杂,Ce脱氧钢中会形成MnS+Ce₂O₃复合夹杂。合理控制脱氧元素的添加量（质量分数）可以获得较好的夹杂物调控效果。Ti或Ce的氧化物对于MnS夹杂物细化效果较好,而添加过多的Zr或Mg易引起ZrO₂的聚集或形成MgO+SiO₂+MnO复合夹杂物,从而导致粗大夹杂物的形成。此外,初步确定了Q355B钢采用单脱氧元素时合理的元素添加量范围,0.010%Ti、0.005 2%~0.008 8%Zr、0.003 2%Mg以及0.007 1%~0.008 8% Ce更有利于Q355B钢中夹杂物尺寸的稳定和显微组织的细化。

介绍了等离子注入成膜（PIAD）方式的原理和特征,即通过高频放电使原料气体离化而生成离子,然后将其注入到施有高压脉冲电压的基材中。描述了用PIAD方式成膜的类金刚石（DLC）薄膜的特征和应用案例,结果表明PIAD方式可以通过脉冲电压和其他成膜参数控制DLC薄膜中sp2结构石墨层以及sp3结构金刚石层的生长,因此可以制备出具有耐腐蚀性和导电性功能的DLC薄膜。重点介绍了关于PIAD方式功能性DLC薄膜在燃料电池金属双极板表面处理上的应用研究成果。

H型加强圈因可显著提高圆筒的临界失稳压力而在真空容器中应用广泛,但基于GB 150-2011标准进行设计需要经过反复试算,流程繁琐。本文推导了圆筒形真空容器H型加强圈的简化设计计算公式,并通过建立数值计算模型验证了简化公式的准确性,最后通过对设计计算算例进行分析,研究了H型加强圈结构参数设计及其对圆筒形真空容器稳定性和经济性的影响。结果表明：本文推导的H型加强圈简化设计计算公式可在满足结构稳定性要求的前提下,一次性通过设计曲线快速对H型加强圈进行设计和校核;增大H型加强圈的高度和厚度可提高圆筒的临界失稳压力;与矩形加强圈相比,采用H型加强圈可降低材料的用量,提高经济效益。研究成果可用于指导圆筒形真空容器H型加强圈设计计算并为结构完整性评价提供理论参考。

真空绝热板（VIP）作为一种新型保温材料,已在众多领域被广泛应用。然而,现有玻璃纤维短切丝芯材VIP存在回弹率高、使用寿命低等问题,限制了其进一步发展。针对此问题,通过在芯材中添加纳米气相SiO₂颗粒进行改性,制备出一种综合性能优异的颗粒改性复合VIP。实验系统评估了复合芯材的微观结构、分布均匀性以及压缩率与回弹率关键指标,并深入探讨了改性VIP的导热系数与气压敏感性。结果表明,颗粒改性复合VIP综合性能优异,随着气相SiO₂颗粒质量分数在0%~15%范围内递增,复合VIP的压缩率由63.9%下降至53.2%,回弹率由74.9%下降至64.3%,同时VIP的气压敏感性也呈现下降趋势。

用于多光谱探测系统的多波段薄膜元件,其光学性能直接影响到系统的探测成像质量。为解决薄膜制备过程中多波段波长与理论设计光谱之间的偏差而造成的高性能多波段光学薄膜制备技术难题,提出了一种多波段光学薄膜的波长误差补偿设计方法。结合多光谱ZnS光学窗口上镀制5波段激光膜层的研究,利用波长误差补偿设计方法设计了膜系结构,采用真空蒸镀技术完成了膜层的制备,使用分光光度计和红外傅立叶光谱仪对实验结果进行测试。结果表明：镀膜后的多光谱ZnS光学窗口在5个工作波段的透射率曲线与理论分析结果高度一致,满足技术指标,验证了这种波长误差补偿设计方法的有效性。

容积利用率是罗茨泵转子型线设计的重要内容之一。为了选取合理的转子参数及型线,使其在相同的几何抽速条件下具有长度短、体积小的优势,对容积利用率与可变参数及型线种类之间的关系进行了分析研究。结果表明：单变量转子型线的容积利用率为常数;双变量和三变量转子型线的容积利用率均随着转子顶圆半径和节圆半径比值的增加而增加;顶圆半径与节圆半径之比能够取较大值时,可选用优化摆线和圆弧线转子型线,若取值较小时则优先选用渐开线转子型线;对于三变量型线,顶部椭圆转子型线容积利用率高于腰部椭圆转子型线,且椭圆偏心率对容积利用率也有影响;在给定几何抽速条件下,可设计选用较大的转子半径来减小转子的长度及容积。

磁约束聚变装置高参数运行需要良好的真空环境,面向等离子体的偏滤器是托卡马克装置的核心部件,其具有高温氮气烘烤及水冷两种运行工况,存在极大的泄漏风险,因此偏滤器部件的检漏工作至关重要。本文针对EAST下偏滤器气密性检测要求搭建了一套烘烤检漏系统,其能够模拟偏滤器在运行中的高温及常温环境,对偏滤器内部流道进行气密性检测。该系统最高烘烤温度为600 ℃,极限真空可达5×10^-5 Pa,满足EAST下偏滤器常温及烘烤200 ℃气密性检测要求。通过增加标准漏孔稳压罐,排除了渗氦型标准漏孔由于时间累积所引起的测量误差。测试发现,系统在常温及高温两种工况下的最小可检漏率都满足下偏滤器正压烘烤气密性检测要求,但高温下系统检漏仪本底示数比常温下高1~2个数量级,这是由材料在高温条件下释放水蒸气和氢气等引起的,可通过延长烘烤保温时间来解决。

随着新能源汽车市场的蓬勃发展,锂离子电池作为核心动力源,其性能提升成为关键。真空蒸馏炉在新型锂离子电池负极材料制备中展现出显著优势。本文通过分析锂离子电池负极材料面临的挑战,阐述了真空蒸馏炉的技术原理与优势,详细介绍了高温蒸发系统、过渡区温度控制、旋转冷却恒温收集系统以及真空度维持等关键技术。结果表明,真空蒸馏炉能够高效制备高品质的氧化亚硅（SiO）负极材料,显著提升材料性能一致性,增强锂离子电池的能量密度。此外,该设备具备大规模生产潜力,可降低生产成本,满足新能源汽车市场对高性能锂离子电池的需求。

钢铁行业绿色低碳生产是实现“双碳”目标的重要保障,推进特殊钢双真空熔炼（VIM+VAR）工艺向绿色低碳发展已成为新的研究方向。本文以电炉铁基材料以及电解铁为原材料,开展真空熔炼过程中不同含碳量的特殊钢氧含量变化规律及高Cr合金钢脱氮动力学研究,通过真空脱氧、脱氮以及脱硫控制,开发低耗碳、低氧高纯净度双真空特殊钢冶炼工艺。结果表明：双真空特殊钢制备工艺能够显著降低碳排放,推动双真空特殊钢向绿色低碳发展;以M50为代表的高碳钢真空碳脱氧效果明显,能够实现低氧细小夹杂物控制。

基于单点液滑环用2205双相钢锻件服役性能要求,设计了针对单点液滑环用双相钢中大型锻件的锻造工艺。采用真空氧氩脱碳炉（VODC）精炼技术,确保钢锭的纯净度。制定了合理的单点液滑环用中大型锻件固溶热处理工艺曲线,现场通过精细调控加热保温参数和冷却速度等,成功制备出组织稳定且成分均匀的α+γ双相不锈钢锻件,有效避免了富Cr脆性σ相的析出。经综合性能测试验证,该锻件力学性能和耐蚀性能等指标均满足单点液滑环现场使用的技术要求。

真空电子器件作为通信装备的核心器件,在国防尖端技术和空间通信等领域发挥着至关重要的作用。近年来,太赫兹等新技术的快速发展对真空电子器件的性能提出了更高的要求,亟需更新换代,这促使高指标、高可靠性和长寿命工艺设备的需求量日益增长。超高真空炉作为此类工艺中的关键设备之一,可在洁净高真空环境下进行热处理和焊接作业等,实现材料脱气、净化和永久连接。其核心性能主要体现在高极限真空度的获取、炉内温度的均匀分布和高温条件下的可靠性等方面。本研究通过大型金属密封法兰超高真空炉的研制,成功开发了高指标及高可靠性的真空炉产品,并实现了工艺全流程的智能化和自动化生产。