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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2020年 第57卷 第3期 刊出日期:2020-05-25
  • 薄膜
    EB-PVD制备YSZ涂层的热震性研究*
    李国浩, 巴德纯, 王栋, 陈红斌, 张洪琦, 杜广煜
    真空. 2020, (3):  1-4.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.01
    摘要 ( 189 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    用电子束蒸发镀膜的技术制备一系列不同微观结构的YSZ涂层,通过对涂层进行热震实验,测试50次热循环,通过SEM、XRD对涂层样品微观结构进行表征。通过实验和表征结果发现制备束流在350mA的情况下YSZ涂层样品的热震性能最好。对涂层失效机理进行讨论得出,涂层表面过于致密阻碍热应力的缓解,表面过于疏松加速氧气的渗入,加速TGO的生长导致涂层剥落失效。
    基于等离子体在磁控溅射增强的模拟*
    王晓明, 鄂东梅, 武俊生, 张绪跃, 周艳文
    真空. 2020, (3):  5-6.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.02
    摘要 ( 147 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    磁控溅射为代表的真空法已经成为制备薄膜的主流方法,磁场分布、等离子体密度分布及其温度等因素会直接影响到薄膜的质量。因此,选择合适的模型研究磁控溅射过程中气体放电时等离子体粒子以及电子分布非常重要。本文根据气体放电的基本原理,对圆柱形溅射装置采用流体模型,以电子、离子、亚稳态离子和中性粒子为主要粒子的等离子体建立物理模型,采用有限差分方法对所建立的模型,利用计算机编程数值模拟了直流溅射系统内气体放电的过程得到等离子体粒子的分布以及电子温度分布特性的模拟结果。
    单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究*
    王鑫, 许振华, 彭超, 戴建伟, 甄真, 何利民, 牟仁德
    真空. 2020, (3):  11-16.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.03
    摘要 ( 151 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了两种涂层的高温氧化性能和抗燃气热腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了两种铝化物涂层的相成分和显微组织,结果表明:经1000℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了55.5%,Pt元素的加入减缓β→γ′的相变速率,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成;经900℃燃气热腐蚀100h后,两种涂层的腐蚀动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗燃气腐蚀性能相对于单一Al涂层提高了57.9%,Pt元素阻碍了内硫化的快速发生,保证Al2O3膜的完整性。
    溅射功率对铒薄膜微观结构的影响*
    张庆芳, 易勇, 罗江山
    真空. 2020, (3):  17-20.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.04
    摘要 ( 130 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用直流磁控溅射方法制备出铒(Er)薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了溅射功率对Er薄膜微观结构的影响。结果表明:在溅射功率20W~60W的范围内,Er薄膜均为hcp结构,且呈现明显的(110)晶面择优取向的微观织构。Er薄膜生长呈现柱状晶模式,随着溅射功率的增加,柱状晶组织相应长大,薄膜结构更加致密,表面更为平整,其平均晶粒尺寸7.7nm~9.6nm,表面粗糙度最低2.1nm。磁控溅射方法制备的Er薄膜与电子束蒸发等方法制备的Er薄膜相比具有不同的微观结构特征。
    退火温度对二氧化钛薄膜结构和浸润性能的影响*
    李晓敏, 武英桐, 白睿, 王东伟, 黄美东
    真空. 2020, (3):  21-24.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.05
    摘要 ( 139 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用多弧离子镀技术在玻璃上沉积单质Ti薄膜,利用稳压电源对单质Ti薄膜进行阳极氧化,随后在不同温度下对其进行退火处理,研究了退火温度对TiO2薄膜结构和浸润性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪分别测试薄膜样品的微观结构、表面形貌和浸润性。结果表明:退火处理使薄膜样品由处理前的非晶态转变成晶态,随着退火温度的升高,薄膜由锐钛矿相转变为金红石相;薄膜表面依次出现了螺旋线、纳米线、团絮状结构;接触角先增大后减小。退火温度为500℃时,薄膜样品的疏水性能最好,其接触角平均值最大,为121.78°。
    涂层前处理对单晶合金再结晶及元素扩散行为的影响*
    王凯, 许振华, 甄真, 戴建伟, 王鑫, 何利民
    真空. 2020, (3):  25-29.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.06
    摘要 ( 132 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用喷砂工艺对单晶高温合金进行了表面前处理,借助真空电弧镀技术在合金基体上制备了NiCoCrAlYHf涂层,研究了热暴露过程涂层前处理对单晶合金再结晶及元素扩散行为的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了有、无涂层两种状态下的试样显微组织和元素扩散行为,以及其与再结晶现象的作用机制。试验结果表明:随着喷砂强度的增强,合金基体和涂层试样的再结晶尺寸逐渐增大,当喷砂强度为0.2MPa时,涂覆涂层的合金基体无胞状再结晶。但是随着喷砂强度由0.3MPa增加到0.7MPa时,沉积涂层后对单晶合金的再结晶抑制作用有所减弱。经1100℃/250h热暴露测试后,在涂层/基体的界面处未观察到再结晶现象,同时,界面处也未检测到明显的某个元素浓度波动起伏,界面处的元素含量分布趋于平缓。
    应用于石墨烯制备的CVD反应炉研制
    高超, 张吉峰, 唐榕
    真空. 2020, (3):  30-33.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.07
    摘要 ( 148 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文介绍了应用于石墨烯制备的CVD反应炉的工艺原理及技术特点,并以一台已经研制成功的CVD反应炉为例,详细阐述了该设备的相关设计思路及特点。该设备采用先进的控温技术控制加热器的快速升温,通过闭环控制实现了工艺过程中腔室压力的自动控制,具有控制精度高、响应快、一致性好等优点。
    氮化碳薄膜的光电特性研究*
    沈洪雪, 李刚, 姚婷婷, 金葆琪, 金克武, 王天齐
    真空. 2020, (3):  34-36.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.08
    摘要 ( 166 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以高纯石墨为靶材,Ar、N2为溅射和反应气体,采用直流磁控溅射法,制备了一系列不同N掺杂量的氮化碳薄膜。利用XRD、SEM、分光光度计、高阻抗率计等检测手段对薄膜的成分、形貌、透过率、电阻率等进行表征。结果表明:CN薄膜已初具晶型;随着溅射腔室中N2含量的增加,薄膜中N含量先增加后减少最后趋于稳定状态,薄膜的电阻率维持在(10-5~1015)Ω·cm范围内变动;透过率基本维持在85%~91%之间。N的掺入对薄膜中的sp3杂化C起到了稳定的作用。
    测量与控制
    内径20mm导向套筒内壁处理(2):空心阴极混合气体放电特性研究*
    马玉山, 常占东, 刘海波, 贾华, 岳玲, 徐喜龙, 巩春志, 田修波
    真空. 2020, (3):  37-41.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.09
    摘要 ( 134 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对高端阀门内径20mm导向套内壁DLC处理,采用高频高压脉冲电源,分别研究了氩气和混合气气氛下脉冲电压、脉宽、频率以及工作气压等参数对管内空心阴极放电伏安特性的影响规律。结果表明:轴向对齐的五个小管内均实现了空心阴极放电,氩气条件下放电电流表现出明显空心阴极放电特征,而混合气条件下电流幅值较为平整。脉冲电压或气压的提高有利于提高放电电流,而脉冲频率的增加会使得峰值电流略有下降,脉宽的增加使得单纯氩气条件下电流峰值逐渐增加,而对于混合其他条件下的峰值电流影响不大,仅使平均电流增加。固定气压10Pa条件下,乙炔流量的变化对放电电流的影响不大,有利于扩大DLC薄膜沉积的工艺窗口范围。以上研究结果为高端阀门小直径导向套等内壁DLC薄膜制备提供工艺基础。
    光电阴极的研究进展*
    石文奇, 张连正, 陆玉新, 田宏, 朱虹, 赵恒邦, 王小霞, 刘燕文
    真空. 2020, (3):  42-48.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.10
    摘要 ( 214 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    光电阴极的材料决定了光电发射的量子效率、暗发射电流和出射电子能量分布等重要性能。本文介绍各种类型的光电阴极发射材料,包括碱金属和半导体材料。其中重点介绍半导体材料中的多碱光电阴极和负电子亲和势(NEA)光电阴极,并对多碱光电阴极的制备流程及性能测试和影响NEA光电阴极量子效率等因素进行详细的分析。
    真空扩散焊电伺服控制系统设计
    张吉峰, 唐榕
    真空. 2020, (3):  49-53.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.11
    摘要 ( 155 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    军用真空电子器件向小型化、高频段发展,零件焊接的质量要求大幅提升,传统的真空扩散焊已无法满足焊接需要,在比较了几种压力加载方式后,确定了电伺服压力加载和控制方式开发新型真空扩散焊设备。本文介绍了电伺服压力加载和控制系统的设计要点,并分析了样机试验数据,与传统设备相比,电伺服压力控制系统具有高精度、高柔性的优点,很好地解决了精密焊接难题。
    真空获得与设备
    螺杆真空泵内气体热力过程的解析计算与实验研究
    翟云飞, 张世伟, 孙坤, 赵凡, 张志军, 韩进, 张莉, 张永炬
    真空. 2020, (3):  54-60.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.12
    摘要 ( 173 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文提出了一个描述螺杆真空泵内气体级间返流泄漏量沿程分布的简化模型,基于此模型对螺杆真空泵内的气体热力过程进行深度分析,解析计算了抽气过程的吸气、压缩、输运、反冲和排气各阶段气体热力学参数随时间的变化关系。同时,组建了专门的实验测试台,并制作了采用三段式螺杆转子、泵腔侧壁带有5个压力测试孔的专用测试样泵;通过实际测试极限真空状态下的螺杆泵内沿程气体压力,间接验证了返流泄漏模型和热力学计算的正确性。
    电真空器件在轨加电时腔体压力变化分析*
    陈联, 董猛, 刘国庭, 赵澜, 张瑞芳, 李亚丽, 孙冬花, 张瑞年, 成永军
    真空. 2020, (3):  61-66.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.13
    摘要 ( 136 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对空间用电真空器件在轨加电时会导致电、热和压力性能相互影响的问题,以某型号电真空器件加热筒首次加电时偶尔出现不能正常加电故障为背景,分析了电真空器件加热筒抽气机理及其主要影响因素,建立了加热筒腔体压力变化模型,确定加热电缆引出通道直径和腔体内部材料出气是其主要影响因素。在此基础上,开展了典型产品的腔体内部材料出气量模拟测试和腔体压力变化迭代计算。模拟测试和计算分析结果表明,加热筒首次加电时,腔体内部材料出气量的明显增加和加热电缆引出通道直径的不确定性,是导致电真空器件首次在轨加电过程中偶尔会发生不能正常加电故障的主要原因。
    结霜现象研究综述*
    郭芹良, 武越, 孙娟, 李琼, 魏茜
    真空. 2020, (3):  67-72.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.14
    摘要 ( 155 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    结霜现象广泛存在于制冷空调、航空航天以及天体物理学领域。国内外学者对不同条件下的结霜现象进行了大量研究,按结霜压力条件分为常压、真空结霜现象研究;按研究内容分为结霜机理理论与实验研究和结霜过程的数学物理模型的研究。本文重点总结了真空条件下结霜现象的实验研究、理论模型,并与常压条件下的结霜进现象行对比。
    3D打印技术
    Inconel 625镍基高温合金激光增材制造内应力控制方式研究*
    赵宇辉, 赵吉宾, 王志国, 王福雨
    真空. 2020, (3):  73-79.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.15
    摘要 ( 120 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于有限元分析的方法,结合镍基高温合金的材料特性和增材制造工艺特点,对提出的几种激光增量制造内应力控制方式进行了数值模拟分析。模拟结果表明,提出的几种内应力控制方式如:单点预热应力控制方法、激光表面扫光内应力控制方法、基于环境温度的内应力控制方法及先分区成形再整体连接的内应力控制方法,都可有效去除激光增材制造加工过程中产生的内应力,几种方式简单易行,具有较强的工程实际意义。
    快速成型技术中分区自适应工艺调整算法研究*
    田同同, 李论, 周波, 赵吉宾
    真空. 2020, (3):  80-83.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.16
    摘要 ( 144 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为解决激光快速成型技术在加工成形过程中,由于内部应力过大导致的翘曲变形甚至开裂的缺点,从控制加工路径的角度提出了分区自适应工艺调整算法,算法将整个模型分组加工,每一组的加工路径需要实时生成,生成依据是上一组已成形表面的分区域平均高度值,建立了子区域平均高度值与其对应区域的填充间距之间的自适应关系,最终使用C++语言编程实现了该算法,并进行了仿真模拟,根据各子区域平均高度值获得了相应的填充间距,验证了算法的正确性。
    基于角表数据结构的增材制造分层计算方法*
    李论, 赵吉宾, 周波, 田同同
    真空. 2020, (3):  84-88.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.17
    摘要 ( 130 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提出了一种基于面——顶点三角网格模型和角表数据结构的高效增材制造切片计算方法。该算法引入了面——顶点三角网格的拓扑表示,包括附带性、邻接性和顺序性,其次,基于区间树数据结构,建立了三角网格和平面的有效交叉查询方法,可以高效查询给定平面相交的三角形网格中的所有三角形。最后,提出了基于面——顶点三角网格的拓扑表示和三角网格——平面交叉查询方法的基于面——顶点三角网格的高效增材制造切片算法。由于算法采用基于角表结构三角网格拓扑表示方法,因此本文提出的三角网格切片算法具有高效性的特点,并通过计算实例验证了提出的算法。
    增材制造分层轮廓方向平行填充轨迹生成方法*
    赵吉宾, 李论, 周波, 田同同
    真空. 2020, (3):  89-93.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.03.18
    摘要 ( 361 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    研究了基于方向平行填充路径的增材制造平面轮廓填充算法,解决了传统方向平行轮廓填充算法只适合于填充形状相对简单的多边形轮廓,而在处理由大量短小线段组成的多边形轮廓时容易失效的问题。该算法首先生成平面轮廓的扫描线,然后生成平面轮廓多边形的所有单调链,确定后基于生成的扫描线和单调链集合建立方向平行填充轨迹的无向图。在所建立的无向图中将无向图边类型分为线段边、水平边和垂直边三种类型,并研究了基于边类型的相邻关系无向图优化处理方法。最后,研究了基于无向图的方向平行填充轨迹连接算法,并通过计算实例验证了算法的有效性。
    真空技术应用系列讲座