通过NS和DSMC两种方法的联合计算可以求解过渡流,NS/DSMC耦合方法同时包含NS方法计算效率与DSMC方法的计算精度优势。本文详细介绍了耦合方法发展中关键技术的原理,讨论了耦合方法在空间羽流研究中的应用进展,说明了计算域划分方法的不足。并就临近空间飞行器绕流方面的耦合技术应用进行了分析,提出耦合计算结果与实验结果的误差可能由DSMC统计散射造成,其可以通过累计统计方式消除。此外,还讨论了采用两相流模型的NS/DSMC耦合方法在MEMS领域的应用。最后就耦合方法在真空领域的应用和未来耦合算法的研究方向进行了展望。

采用相同的熔炼工艺和定向凝固工艺,制备了直径分别为15mm和30mm的单晶高温合金圆柱形试样,测试了两种铸件尺寸合金在980℃/250MPa的持久性能和800℃的高周疲劳性能。采用光学显微镜、扫描电子显微镜与透射电子显微镜对不同直径单晶铸件试样的枝晶形貌、铸态与热处理γ′相组织、显微孔洞、持久与高周疲劳断口和断裂组织进行了研究。结果表明：随着铸件尺寸增大,合金的一次枝晶间距增加,铸态组织和热处理组织中γ′相尺寸增大,显微孔洞数量和尺寸增加;同时,合金在980℃/250MPa条件下的持久性能降低,其断裂机制无明显变化,均为韧窝断裂;随着铸件尺寸增大,持久断裂组织中显微裂纹数量和尺寸增加,γ′相筏排厚度增加,合金的高周疲劳性能降低,其断裂机制均为类解理断裂。最后讨论了合金性能与其显微组织的关系。

过渡层是改善膜基关系,提升薄膜质量的关键因素。本文针对常见过渡层材料Cr的外延生长过程进行了分子动力学模拟。通过对沉积过程中薄膜的表面形貌、粗糙度、径向分布函数以及膜基结合强度进行分析,研究了入射能量对薄膜质量的影响。结果表明：沉积初期,膜基界面相互作用是影响薄膜生长方式的主要因素;随入射能量升高,表面粗糙度上升,薄膜由层状生长转变为岛状生长;随沉积过程进行,低能沉积（15~50eV）时薄膜表面粗糙度逐渐升高,而高能沉积（75eV）时在刻蚀作用下表现出相反趋势,表面粗糙度逐渐降低;同时,较低能量范围沉积时膜基界面在浅注入作用下被破坏,削弱了膜基结合强度;进一步提高沉积可通过形成成分梯度层,改善膜基结合效果。本文的研究结果对于薄膜沉积过程具有重要指导意义：镀膜过程中提高入射能量并不一定能起到积极效果,沉积粒子能量必须控制在合适的范围。

通过在质谱仪进气管路上安装的标定腔室与真空管路,实现了对与微球内气体含量相同范围的微量气体的获取。对质谱仪定量分析微量气体时的精密度及被测量氘气的压力对D₂校准因子的影响进行了研究。结果表明：该四极质谱仪的精密度较高,不同压力下10次重复测量实验数据的相对标准偏差均小于0.004;校准后的一个月内质谱仪具有较高稳定性,其定量分析误差低于1%,准确度较高;D₂和Ar的浓度校准因子在一年内的变化不超过3%,而D₂的压力校准因子在一年内的变化超过8%;D₂的压力校准因子η与被测量氘气的压力P₁成反比,且η与logP₁存在较好的线性关系,这种线性关系在半年内具有较高的稳定性。

随着薄膜材料在现代工业中的广泛应用,电弧离子镀技术已成为制备功能性膜层的重要方法,在航空航天方面主要面向于功能表面改性、复合材料表面金属化等领域。本文采用磁场控制电弧离子镀靶材表面的弧斑运动,在Ti靶上验证了弧斑在不同磁场下的运动状态,分析了弧斑的运动速度及运动范围。在五种磁场情况下制备TiN膜层,通过扫描电镜、能谱分析仪、台阶仪、X射线衍射仪等对TiN膜层的表面形貌、微观结构、成分元素、膜层厚度等进行了分析。结果发现,当磁场控制弧斑均匀地分布在整个Ti靶面,且弧斑运动速度加快时,膜层表面大颗粒数最少,膜层最厚,晶体择优生长方向为（111）晶面。

大功率质子束加速器在基础物理、核工业、家庭安全等领域具有广泛的应用,其中大功率波导型射频腔极为重要。船型射频腔具有最高的空载Q值和分流阻抗,是GeV质子束加速器的良好选择。船型铜腔体制造的最大难点在于船型腔的成形与铜的焊接。本文以6mm厚1/2Y态无氧铜（OFC）电子束焊接接头为研究对象,开发了详细的真空电子束焊接工艺。结果表明：1/2Y态OFC板经电子束焊接后,焊接接头无明显表面缺陷,铸态组织为等轴晶;从焊缝到母材,1/2Y态无氧铜焊接接头的显微硬度变化显著,焊缝的显微硬度约为母材的65%;室温拉伸后1/2Y态无氧铜焊接接头具有明显的塑性变形,断裂发生在焊缝区;1/2Y态无氧铜焊接接头的抗拉强度相当于母材的95%,约为228MPa,断后伸长率为64%~67%,能够满足船型射频腔的焊接和成形要求。本文详细介绍了1/2Y态无氧铜板真空电子束焊工艺,给船型射频腔的制造提供了实验依据。

非晶薄膜由于其优异的性能而被广泛研究,如不粘性和耐腐蚀性,这对于大块金属玻璃形成能力强的Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅成分来说尤为突出。本文以Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅块状金属玻璃为靶材,通过直流磁控溅射制备非晶合金薄膜,研究了不同溅射功率对薄膜力学性能、不粘性、耐蚀性和表面粗糙度的影响。结果表明,在磁控溅射功率为75~165W的范围内,可以获得高质量的非晶态薄膜,其硬度达到~9.2GPa,弹性模量~164GPa,硬弹性比~0.055,自腐蚀电流密度~1.16μA·cm^-2,自腐蚀电位-241.27mV,最大润湿角104°。这些性能数据与文献报道的接近,硬度甚至更高,证实该薄膜具有用于不粘和抗腐蚀方面的良好潜力。

CSNS II加速器的束流打靶功率从100kW升级至500kW,要求直线加速器平均束流功率从目前的5kW提高到25kW,脉冲束流强度从目前的12.5mA提高到大于40mA。为此,需将当前使用的潘宁（Penning）型表面负氢离子源更改为射频（RF）负氢离子源。考虑到切束器的切束比范围在35%~50%,LEBT通过率可达到75%~95%,故RF负氢离子源需要产生至少50mA的负氢离子束。负氢离子源氢气用量也需要由目前的10sccm提高至不低于20sccm,同时要求LEBT第二腔真空度≤5.0×10^-3Pa。基于此,本文对离子源及LEBT真空系统进行了改造,提高了LEBT的束流通过率。并且对比了国内外两款磁悬浮分子泵对氢气的抽速,为后期分子泵的选型以及国产化替代提供一定的参考。

为了研究基体表面形貌对PVD方法制备的涂层与基体结合性能的影响,观察了喷砂处理后基体表面的显微形貌,测试了涂层与基体的结合力,测量了沉积完成后涂层的物相及硬度,并对不同基体表面形貌对涂层结合性能的影响机理作了分析研究。结果表明：水喷砂和干喷砂处理后,基体表面均形成“V”型凹槽形貌,分别表示为θ₁型和θ₂型（θ₁<θ₂,θ为凹槽开口宽度与槽深之比）;不同表面形貌对涂层与基体的结合性能影响较大,但不会改变涂层的物相结构,不影响涂层的致密度和本征应力;根据形核机理,θ₁型时,在“V”型槽上部边缘处形核生长的原子阻碍其他原子大量进入,导致“V”型槽底部中空;而θ₂型时,大量原子进入槽中,伴随着原子的扩散运动,形成了几乎完全填满的“V”型槽结构,从而增大了涂层与基体的结合面积,提升了涂层与基体的结合性能。

如今越来越多航天器真空试验过程中需要检测试验件内部气体压力,虽然直接安装传感器进行测量最有效且最准确,但是某些试验件内部无法安装传感器,使得直接测量的方法难以实现。本文利用蒙特卡洛方法,对分子流状态下试验件内部压力变化进行数值模拟。建立了试验件几何模型,考虑了试验件材料放气,计算了分子流状态下试验件内部真空度随时间的变化规律,最终得到真空试验过程中试验件内部压力变化过程。本文为航天器真空试验过程中某一特定位置压力值的预估提供了理论依据。

载人航天器舱门是航天员及货物进出航天器密封舱的通道，一旦发生泄漏，将影响载人航天器正常运行，甚至威胁航天员生命安全。为了确保载人航天器舱门的密封性能，必须要在发射前进行严格的检漏测试。针对载人航天器舱门的特殊结构，本文主要介绍了用于门体与门框密封圈、舱门整体、舱门部件及局部的检漏方法，形成了一套适用于载人航天器舱门研制过程的检漏技术，可以满足神舟飞船、空间站、登月舱等载人航天器舱门检漏要求。

现有螺杆转子的截面型线有尖点且接触线不连续。针对该问题,同时为了简化截面型线的组成,本文采用正弦螺旋线光滑连接齿顶与齿根圆弧,进而提出了一种新型全啮合的正弦螺旋线型螺杆转子。构建了正弦螺旋线及其共轭曲线的啮合模型,进而推导得到了截面型线的方程。分析了新型截面型线的半径比和螺旋线中心角对双螺杆真空泵工作性能的影响,并给出了其合理的取值范围。结果表明,所提出的新型全啮合螺杆转子的截面型线完全光滑,空间接触线连续,有利于提高双螺杆真空泵的性能。

本文详细介绍了弹载速调管微小漏孔检测的方法和原理。首先明确了加压检测方法流程,对一些关键参数（如氦气存储压力、存储时间,器件内真空度表征方法等）进行了理论计算与分析,得出了具有指导意义的结果;然后对加压检测设备的主要组成部分进行了详细介绍;最后利用研制好的设备进行了弹载速调管的高压存储实验,结果表明该方法可以高效剔除不合格器件,达到了预期要求,客户反馈良好。

利用直流磁控溅射法在有机玻璃基底上沉积掺杂氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜,在室温条件下,研究了溅射功率、溅射气压、靶基距和氧氩流量比等工艺参数对ITO薄膜光电性能的影响。结果表明,ITO薄膜的透光率随溅射功率和靶基距的增大而减小,当溅射功率为110W、靶基距为70mm时,ITO薄膜的透光性和导电性较为优良。在近紫外光波段和近红外光波段,ITO薄膜的透光率随溅射气压的增大而减小。当氧氩流量比为4:30时,ITO薄膜在500nm到600nm可见光范围内的透光性和综合性能最好。

氟碳薄膜具有低介电常数和摩擦系数、高热稳定性和化学惰性、强紫外吸收等优点,作为表面修饰材料,有望提升干式电抗器运行时的环境耐候性和绝缘稳定性。以磁控溅射技术制备氟碳薄膜具有杂质粒子污染少、沉积面积大、反应物成本低、无环境污染等优点。溅射过程中等离子体状态是影响薄膜质量的关键因素,本文讨论了真空室温度和基底温度协同作用对氟碳薄膜化学组分、微结构、沉积速率和微观形貌的影响。结果表明：温度直接作用于溅射组分的产生、输运和沉积过程;温度升高使薄膜表面呈现颗粒-团簇-三维网状结构的形貌演化规律;随溅射温度增加,沉积速率、粗糙度、氟碳比和sp³杂化碳占比增大,薄膜朝类聚四氟乙烯（PTFE-like）的方向发展,有望获得更优异的理化特性。

采用化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,CVD）工艺,在沉积真空度为150mbar、200mbar和250mbar的条件下分别在镍基单晶高温合金基体上制备了三种铝化物涂层,研究了沉积真空度对铝化物涂层相结构和高温氧化行为的影响。借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等表征方法系统分析了三种铝化物涂层的相结构、显微形貌和化学组成。结果表明：三种沉积态铝化物涂层的相结构均为β-NiAl相,沉积真空度为200mbar的涂层样品还存在Ni_1.04Al_0.96和Ni_1.1Al_0.9双相结构;经1100℃静态氧化后,三种涂层表面均形成了Al₂O₃,β-NiAl相转变为γ′-Ni₃Al相,沉积真空度为250mbar的涂层样品中γ′-Ni₃Al相的峰强度最低;三种铝化物涂层的氧化增重速率分别为0.037g/（m²·h）、0.022g/（m²·h）和0.018g/（m²·h）,沉积真空度为150mbar的涂层样品氧化增重值大于其他两种涂层样品;沉积真空度越低,涂层表面存在的微观孔洞数量越多,高温氧化后涂层表面所形成的氧化膜越易于萌生显微裂纹和出现氧化膜脱落现象。基于本文试验结果,沉积真空度为250mbar所制得的涂层样品,其显微组织、元素含量和高温抗氧化性能最佳。

针对脉冲激光法和升华法制备SiC薄膜时,沉积速率比较低、薄膜厚度不均匀等问题,本文采用真空直流磁控溅射技术,利用一种高含碳量的SiC靶材,在平面玻璃衬底表面沉积SiC薄膜,通过改变直流电源功率、溅射气压,研究了不同参数对薄膜沉积速率、薄膜厚度均匀性的影响。采用台阶仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分别对薄膜厚度、横截面形貌和Si、C含量进行检测表征,从而得到最佳工艺参数。实验结果表明：在相同的溅射气压条件下,当溅射功率为2000W、电压为420V时,薄膜沉积速率达到15.39nm·min^-1;相同的直流电源功率条件下,当溅射气压为0.8Pa时,沉积薄膜的厚度均匀性较好,变异系数在3%以内,同时薄膜沉积速率达到10.67nm·min^-1;采用直流磁控溅射技术所制备的薄膜内部致密无孔洞,Si、C总含量在99%以上。

空间行波管广泛应用于通信卫星、雷达卫星和定位导航等领域,极高真空的获得与维持是空间行波管高可靠性和长寿命的关键,因此研究极高真空烘烤排气系统具有重要意义。极高真空的获得需要在专用真空排气设备上进行,真空排气工艺是微波真空电子器件制造工艺中最重要的一种技术。极高真空的获得和维持涉及多种技术,包含材料的选择、真空室的设计、真空泵的选择、极高真空的获得和测量、真空除气、高灵敏度真空检漏技术和残余气体分析技术等。本文介绍了空间行波管极高真空系统工艺设备研制过程及其在科研生产中的应用。该真空系统实现了空载真空度优于1×10^-9Pa,多路带载真空度优于5×10^-9Pa,对超高真空、极高真空的获得和真空排气设备制造工艺及应用等具有一定的参考价值。

与蒸汽喷射真空泵抽气系统相比,罗茨真空泵组合抽气系统具有启动快、节能效果明显等特点,正在被越来越多的减压蒸馏装置所采用。本文介绍了一种高压差罗茨泵组合抽气系统在大型减压蒸馏深拔装置上的应用,详细说明了该系统的结构组成、控制原理、性能参数及一些关键技术问题的解决方案。

飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和脉冲射频辉光放电发射光谱（Pulsed-RF-GDOES）是两种重要的深度剖析技术,前者广泛应用于半导体工业的质量控制,后者主要应用于工业涂层及表面氧（氮）化层的分析。Mo/Si纳米多层膜由于其出色的反射特性被广泛应用于纳米光刻、极紫外显微镜等领域。本文利用原子混合-粗糙度-信息深度（MRI）模型分辨率函数,通过卷积及反卷积方法分别对Mo（3.5nm）/Si（3.5nm）多层膜的TOF-SIMS和Pulsed-RF-GDOES深度谱数据进行了定量分析,获得了相应的膜层结构、膜层间界面粗糙度及深度分辨率等信息。结果表明：GDOES深度剖析产生了较大的溅射诱导粗糙度,SIMS的深度分辨率优于GDOES。

随着微机电系统技术与超大规模集成电路等技术的迅速发展,小微纳卫星因较低的成本、可完成一定复杂度的任务成为了当前各国商业航天发展的重要方向,小微纳卫星的在轨机动能力需求牵引了系列化微小型电推进系统的研制与在轨搭载验证。本文首先对小微纳卫星任务对电推进系统的需求进行了论证,随后简述了微小型电推进系统的特点,介绍了国内外微小型电推进系统研制与在轨验证情况,最后对国内微小型电推进系统的研制与在轨应用进行了展望。

采用多弧离子镀膜法制备了ZrN单层膜和不同调制比的Zr/ZrN多层膜,研究了调制比对多层膜力学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和微米压痕仪分别测试了薄膜的物相结构、表面形貌、硬度和结合力。结果表明：多层膜中ZrN有较高的结晶度,膜层表面形貌平整,组织结构致密,分布有球状Zr颗粒;Zr/ZrN多层膜的硬度高于单层ZrN薄膜,并随着调制比的增加先增大后减小,调制比为1∶1时,Zr/ZrN多层膜的硬度达到1541.58Hv,结合力为51.61N。

粘结层合金的热膨胀性和抗高温氧化性与其相结构紧密相关,直接决定着热障涂层的可靠性与涡轮叶片的服役寿命。本文将热力学计算与实验研究相结合,综合分析了NiCrAlYSi粘结层合金的平衡相结构,非平衡条件下的显微组织、元素分布,热膨胀系数随温度的变化规律,以及1100℃等温氧化行为。结果表明,合金室温平衡相组成以FCC_L12结构的γ′-Ni₃Al为主,还有少量BCC_B2结构的α-Cr和β-NiAl相;当温度达到870℃以上时,合金由β-NiAl和γ-Ni相组成。非平衡状态下,合金基体相为γ-Ni+β-NiAl,其中γ-Ni被γ′-Ni₃Al相包裹,β-NiAl相上分布着α-Cr和γ′-Ni₃Al相;元素Si主要固溶在γ′-Ni₃Al相中,分布于晶界处;稀土元素Y以Ni₅Y形式存在为主,亦在晶界处富集。随着温度由100℃升高至1200℃,热膨胀系数由（11.9±0.17）×10^-6K^-1增大到（20.5±0.13）×10^-6K^-1,且当温度达到900℃以上时热膨胀系数增幅显著。1100℃等温氧化样品氧化膜的连续性和致密性较差,且与贫铝层之间存在明显间隙;当等温氧化时间由20h增加至100h,氧化膜厚度由（1.70±0.072）μm增大到（3.28±0.275）μm,贫铝层厚度由（7.48±0.606）μm增大到（10.67±2.654）μm;平均单位面积氧化增重由0.608g·m^-2逐渐增加到3.623g·m^-2,平均氧化速率先由0.030g·m^-2·h^-1减小到0.020g·m^-2·h^-1,后增大到0.036g·m^-2·h^-1,60h对应的平均氧化速率最低。

舱内航天服是航天员在舱内失压情况下维持生命的重要保障。在长时间的失压状态下,航天员的热舒适度问题是需要重点考虑的因素之一。本文基于集总参数法建立了舱内航天服热模型,联合Fiala模型建立了人-舱内航天服热模型,并使用国内试验数据验证了模型仿真的正确性。通过人-舱内航天服仿真计算,得到了不同舱内失压条件下航天员穿着舱内航天服时的热舒适度和通风气体湿度等指标的变化规律,提出了系统优化方案,为我国应急舱内压力防护系统的设计和生保方案的制定提供了参考。

设计了一种适用于MEMS离子源测试用的高真空腔体。根据目前质谱测试用高真空腔的相关研究,针对高真空获得能力、保持能力及频繁使用的简便性,综合考虑结构强度、内壁出气等因素,选用了同时满足强度与低出气率的筒型结构。基于ANSYS软件,综合分析了高真空下该腔体的结构稳定性及危险点分布,确定了优化的腔体壁厚选择范围。该研究可为高真空腔体的设计提供理论依据。

为了研究ITO薄膜在宽角度电磁屏蔽激光窗口中的应用效果,采用双离子束溅射镀膜技术在不同工艺条件下制备了ITO薄膜,根据薄膜的光电性能测试结果,分析了氧气流量、辅助离子源、基片烘烤温度等工艺条件对ITO薄膜透光性和导电性的影响。用Ti₂O₃和SiO₂作为高、低折射率材料,ITO薄膜作为电磁屏蔽膜层,在K9玻璃基片上设计了对2~18GHz电磁波高效屏蔽的0°~45°宽角度入射的1064nm激光窗口膜层,并利用双离子束溅射技术在合适的工艺条件下完成了薄膜的制备。测试结果显示,制备的薄膜透光性和电磁屏蔽性能良好,具有一定的耐酸性,适合作为高效电磁屏蔽、0°~45°宽角度入射的1064nm激光窗口膜层。

采用钨坩埚和电子束蒸发设备蒸镀金属银薄膜时,银在熔融状态下和钨坩埚是浸润的,坩埚内熔融金属的液面呈凹陷形状。这类凹陷形状的蒸发源,常常会导致被沉积薄膜的均匀性变差。根据固体表面微结构会改变液体与固体接触角的理论,本文尝试用化学腐蚀的方法在光滑平整的钨坩埚内壁上加工出沟槽阵列,来改变熔融金属材料与钨坩埚内壁的接触角,从而改变液态银与钨坩埚壁的浸润性。结果表明,当沟槽宽约1mm,深约0.5mm,周期约2mm时,熔融的金属银和钨坩埚内壁不再浸润。用改造前和改造后的钨坩埚分别蒸镀厚度100nm的银膜,发现改造后的钨坩埚可以有效提高蒸镀薄膜的均匀性。

针对空间环模设备中由于热沉与真空容器之间安装间隙过大导致其钎焊密封可靠性差的问题,采取焊前去除母材及钎料表层的氧化层,选择含银量45%的BAg45CuZn共晶钎料,使用外焰温度900℃左右的焊接热源,选用壁厚较大的热沉铜管和不锈钢管,通过焊接辅助件将焊接缝隙控制在0.1~0.2mm,将焊接加热时间控制在30s的工艺进行不锈钢管和铜管的钎焊密封,焊接试验效果良好,焊缝可靠。对焊缝进行低温-186℃、高温120℃的高低温循环冲击之后进行氦质谱仪检漏,检漏数据表明焊缝密封性能满足设备使用需求。

真空度测试仪可在不拆卸真空开关管的前提下,利用离子流与气体压强的比例关系来测量开关管内部的真空度。真空度测试仪在使用前,需要针对不同管型进行标定校准,本文讨论了其动态校准系统的设计和校准方法,包括磁钢工装的设计、强磁场的防护,以及特殊升降机构的设计等。校准系统由校准室、超高真空系统、磁场线圈、加热装置、升降系统和真空度测试仪等组成。该校准系统利用动态对比法,在抽气和充气动态平衡时,获得标准真空规的真空度和被测真空开关管的离子流,形成校准对比曲线,实现了快速、高精度和宽量程的校准测试。

为解决行波管排气和真空封装工艺过程中的微小漏率检测问题,将超灵敏度检漏技术集成在高抽速自动排气系统中。设计的装置主要由主真空系统、外真空及烘箱系统、累积比较检漏系统、标准气体流量系统及控制系统等组成。排气系统设计为八工位结构,空载时极限真空度达到超高真空范围,烘箱可进行高温加热,该系统采用程序控制,具有自动采集、存储、分析和传输功能,实现排气工艺全过程自动化。标准气体流量系统可提供5×10^-7~5×10^-16Pa·m³/s范围的标准气体流量,集成的超灵敏度检漏下限可达5×10^-16Pa·m³/s,整套装置对行波管漏率检测结果的合成标准不确定度小于15%。

微波真空电子器件广泛应用于雷达、卫星通信、电子加速器等方面,热子组件是微波真空电子器件中最为核心的部件之一,其性能将直接影响微波源的可靠性和寿命。为了克服传统热子组件制备工艺的缺点,避免热子组件可靠性差和寿命短的缺陷,提出了一种热阴极用熔融热子组件的制备方法,采用高温真空烧结技术将热子与绝缘材料烧结熔化在一起,提高了热子组件的致密性,降低了残余气体的吸附量,增强了热子组件的抗冲击性能,克服了热丝变脆的缺点。

随着航空航天技术的飞速发展,机载外挂真空容器的情况时有发生。吊环常用于固定机载外挂装置,往往需要承受极高的加速度载荷,因此对吊环的结构设计与应力、形变分析显得尤为重要。本文进行了机载外挂真空容器的吊环结构设计,利用ANSYS Workbench对吊环结构进行静力学分析,并在此基础上对吊环结构进行拓扑优化,分析了圆环厚度与吊耳厚度对吊环应力及形变的影响,得到最佳设计参数,实现了吊环的轻量化设计,为机载吊环的设计提供一定参考。

碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料,具有优异的力学、电学和化学性能,是未来电子元器件的理想候选材料,应用前景广阔。碳纳米管应用于航天器时,应充分考虑空间带电粒子辐射环境对其性能的影响。本文针对碳纳米管的空间应用需求,基于地球同步轨道带电粒子辐射环境,开展了电子、质子对碳纳米管纸微观结构及导电性能的影响研究,电子能量为200.0keV、500.0keV、1.0MeV,质子能量为500.0keV、1.0MeV。研究表明,碳纳米管纸材料电性能的退化是由于材料表面结构发生了变化,且材料中的缺陷数量在辐照作用下增加,使得载流子在材料中的迁移路径受到影响,导致其导电性能下降。

磁过滤真空阴极弧沉积（FCVAD）技术制备的CrCN薄膜具有优异的机械性能,可作为表面改性膜应用于纺织器材、pcb钻头和活塞环中。本文针对薄膜因摩擦产生高温或应用环境温度高,其结构和性能将发生变化的情况,研究了CrCN薄膜的热稳定性。通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱（XPS）对常温至800℃下薄膜的结构进行了表征。结果显示：FCVAD技术制备的CrCN薄膜热稳定上限温度约为400℃。温度在400℃以下时,CrCN薄膜结构稳定,保持无序状态;当温度达到500℃时,薄膜表面出现细小晶粒,薄膜中的CrN相转化为Cr₂N相;随着温度继续升高,CrCN固溶相开始石墨化,薄膜内晶粒尺寸变大;当温度大于700℃时,薄膜中的碳以CO或CO₂的形式脱离薄膜,Cr元素以Cr₂O₃相的形式存在,并在800℃长成尺寸约400nm的晶粒。

近年来,钯金属薄膜由于具有电阻率低和催化活性高等优异性能引起人们的广泛关注,钯及其合金薄膜在集成电路互连应用、氢传感、储氢和催化方面获得了越来越多科研工作者的兴趣。目前已有诸多制备钯金属薄膜的研究,本文重点介绍了利用物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、原子层沉积技术以及等离子体辅助原子层沉积技术制备钯薄膜的研究现状,讨论了各种制备方法的优缺点,对所使用的前驱体作了总结,并展望了钯薄膜制备技术未来发展趋势。

本文论述了真空感应熔炼炉的常见结构及未来发展方向。首先介绍了不同结构炉型的特点,然后阐述了当前主流市场环境下各类炉型的概况,最后通过对技术与市场情况的对比与分析,预测了未来真空感应熔炼炉的发展方向。

为提高钛合金的服役性能,采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备不同R_Cr-CrN:R_Cr-CrAlN调制比的多层膜。使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪和砂粒冲蚀试验仪检测并分析了多层膜的截面形貌、结构、厚度、硬度、结合力、残余应力和抗砂粒冲蚀性能等。重点研究了R_Cr-CrN:R_Cr-CrAlN调制比对多层膜性能的影响。结果表明：所制备的多层膜厚度均在7~8μm,过渡层约1.5μm厚,单一周期厚度在150~200nm;膜层均呈现（200）择优生长面心立方结构;随着Cr-CrAlN层占比的增加,膜层的硬度、残余应力和膜基结合力均相应地上升;在90°攻角下不同调制比的多层膜未完全破损前,其抗砂粒冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,而在30°攻角下多层膜的抗砂粒冲蚀能力则约为TC4基材的8倍;R_Cr-CrN:R_Cr-CrAlN调制比为1∶2时所制备的多层膜具有最佳的综合性能。

为满足在轨航天器推进系统密封性能检测需求,本文基于氦质谱检漏法介绍了大型航天器漏率检测系统的组成和设计方案。系统采用组合设计,嵌入式盖板结构,远程集控等方式,提高了航天器漏率检测效率和自动化水平;通过真空、常压氦质谱检漏试验验证了系统的漏率检测性能,真空检漏法最小可检漏率为7.5×10^-10Pa·m³/s,常压累积检漏法最小可检漏率为2.0×10^-6Pa·m³/s（周期2天）;研究了检漏容器环境参数变化规律和微正压条件下的气密性,发现随着容器内温度增加,相对湿度呈降低趋势,容器充入表压1500Pa以上的压缩空气后24h压降小于80Pa,气密性满足航天器检漏测试要求。

在中国散裂中子源（CSNS）大科学平台中,利用高能质子加速器产生的1.6GeV高能质子轰击固体钨靶,在靶前产生的反向中子束流,经质子通道返回,并引出到中子实验区,被称为反角白光中子源（Back-n）,其具有能谱宽（0~200MeV）、中子产额大（2×10¹⁶n/s）等特点,适合进行核数据测量等高能物理研究。该反角白光中子源真空系统,由和高能质子束流共用的26m超高真空系统和专供中子束流通过的54m高真空系统组成,两个真空系统采用不同的真空获得方案和工艺路线,并用中子束窗隔开,在超高真空侧安装有超高真空插板阀,避免中子束窗损坏后影响加速器的运行。本文介绍了该真空系统的设计及运行情况,其建成为白光中子源的实验研究提供了良好的真空条件。

开发了一套虚拟仪器实验系统。其基于unity3D平台,实现了设备虚拟化、模拟实验操作、人机交互等功能,满足了学校教学及企业员工培训的要求。开发的系统有两种形式,一是VR场景实现,二是客户端APP形式,分别适用于不同场景,满足不同的教学培训需要。借助VR的新型教学、培训方式也为以后此类平台的开发提供参考。

在目前“碳中和、碳达峰”背景下,高能耗高碳排的冶金行业绿色低碳发展已成为国际社会和行业的共识。作为单位产品碳排放最大的冶金行业之一,镁行业的减碳势在必行,开发新的低碳炼镁技术是未来镁冶金的发展方向。本文对目前皮江法炼镁技术的不足,以及新法铝热还原炼镁技术的原理与优势进行了分析。分析结果表明,皮江法炼镁存在原料消耗量大、能耗高、碳排放量大等缺点,受还原生产金属镁原理的限制,进一步降低皮江法炼镁能耗和碳排放存在较大的困难。与皮江法相比,铝热还原炼镁技术具有原料消耗少、生产效率高、能耗低、无废渣排放等优势,生产过程碳排放可降低30%~50%,是一种低碳无污染绿色炼镁工艺,在当前“双碳”背景下,具有很好的应用前景。

采用磁控溅射技术在Zr/ZrVFe多孔吸气剂表面制备不同厚度的Ni膜,研究了Ni膜对吸气剂吸气性能的影响,利用SEM和EDS技术分析了吸气剂表面形貌及元素组成,通过定容法研究了吸气剂室温吸气性能。结果表明：吸气剂激活过程中,H₂O、CO₂和CO/N₂在350℃以下就已脱附;当激活温度达到350~450℃时,脱附气体只剩H₂和CH₄,CH₄为吸气剂脱附产生的H₂与四极质谱计灯丝发生反应所得;制备的Ni膜均匀覆盖在吸气剂表面,不会改变吸气剂的表面形貌;进行Ni膜表面改性后,吸气剂的吸气容量明显增大,且镀膜2h所得吸气剂的平衡压最小,吸附性能最好。

本文介绍了共底贮箱氢氧泄漏监测设备的详细结构设计,包括共底抽真空装置、共底气体成分分析装置、发射现场抽空管路和现场使用流程优化等内容。目前,所研制的2套共底氢氧泄漏监测设备已顺利交付使用,并已参与了3次发射任务,确保了火箭发射任务期间的航天器安全和发射人员人身安全,未来将持续服务于新一代中型运载火箭高密度发射任务。

针对真空电子束熔炼炉工艺安全与工程实际应用,需设计一套冷却装置,以满足30kW高换热量、功能模块分离和高安全保护的要求。本文通过对冷却装置的水冷模块进行理论计算,对控制模块和保护模块进行了故障模式分析和逻辑判断,提出了一种模块化设计的冷却装置。研究结果表明,该冷却装置运行稳定可靠,冷却效果好,安全性高,可保障电子束熔炼炉的稳定运行。

在镍基单晶高温合金DD5上依次采用化学气相沉积（CVD）法沉积铝化物涂层,使用真空电弧离子镀（ARC）原位沉积NiCoCrAlYHf（HY5）金属粘结层,采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）沉积氧化钇稳定的氧化锆（6~8YSZ）。对比了DD5+（HY5+YSZ）及DD5+（Al+HY5+YSZ）两种涂层试样在1100℃下的静态氧化防护性能。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子探针等方法分析了两种涂层在高温氧化过程中显微组织和成分的演变规律。结果表明：DD5+（Al+HY5+YSZ）涂层为多层结构,组织致密,与基体结合良好;250h静态氧化后,两种涂层外观状态整体完好;1100℃/250h静态氧化条件下,DD5合金、DD5+（HY5+YSZ）涂层和DD5+（Al+HY5+YSZ）涂层的氧化速率常数分别为0.415,0.410,0.354 g²·m⁴·h^-1;250h静态氧化后,DD5+（HY5+YSZ）和DD5+（Al+HY5+YSZ）涂层中铝元素含量最高分别为5.8wt%和16.7wt%,粘结层上表面铝元素含量分别为3.7wt%和6.0wt%,热生长氧化物（TGO）厚度分别为6.6μm和9.4μm;两种涂层与基体间均发生了元素互扩散,出现了二次反应区（SRZ）,DD5+（Al+HY5+YSZ）涂层中二次反应区更为明显、连续。