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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2021年 第58卷 第3期 刊出日期:2021-05-25
  • 真空获得与设备
    中国散裂中子源RCS真空系统*
    谭彪, 黄涛, 王鹏程, 刘佳明, 关玉慧, 刘顺明, 孙晓阳, 董海义
    真空. 2021, (3):  1-6.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.01
    摘要 ( 105 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    快循环同步加速器(RCS)作为中国散裂中子源(CSNS)的重要组成部分,主要功能是接受来自直线加速器加速至80MeV的负氢离子束,通过剥离膜转换成质子束并累计加速到1.6GeV引出,经RTBT传输至靶站打靶产生中子。RCS真空系统是实现这一功能的重要载体。本文从RCS总体布局入手,主要介绍RCS真空系统结构设计、设备布局方式以及泵组分布情况;本文还重点介绍了大型陶瓷真空盒在加速器上的应用情况以及陶瓷真空盒使用前的一些必要工艺:氮化钛镀膜和RF屏蔽。本文最后介绍了RCS真空系统的运行情况。
    低真空管道系统性能室内实验研究*
    吕乾乾, 孙振川, 周建军, 杨振兴, 陈瑞祥, 游慧杰
    真空. 2021, (3):  7-12.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.02
    摘要 ( 69 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探索低真空管道系统中特定工况下真空泵设备和管道结构性能,本文在搭建低真空管道系统实验平台的基础上,对真空泵设备性能和管道结构变形规律开展试验研究,得出以下结论:管壁压应变随着相对真空度绝对值的增加而增大;相对真空度绝对值的增加可减小管内温度升高引起的拉应变,而温度增加有利于减小相对真空度引起的压应变;不同温度下采用冷却循环系统的真空泵的抽气速率基本一致;不同相对真空度中短波孪管加热的管内温度上升速率基本一致;存在内外温差情况下,抽真空可一定程度降低管道结构内部温度;循环加载过程中真空卸载后结构应变回弹大于初始值。
    上海光源溅射离子泵性能测试*
    李波, 刘俊男, 张敏, 薛松, 陈明
    真空. 2021, (3):  13-16.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.03
    摘要 ( 59 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文详细介绍了上海光源常用溅射离子泵性能测试的方法和原理,并对极限真空度,有效抽速,洁净度进行了测试。结果表明,溅射离子泵的极限真空度测量值都满足≤5.0×10-8Pa的指标要求。SIP200和SIP400的氮气再生抽速最大值均超过了各自的名义抽速,对惰性气体(氩气)的饱和抽速最大值也超过了名义抽速的60%。通过四极质谱计测得的残气谱图得出溅射离子泵的洁净度达到了上海光源光束线的洁净要求。经过测试的溅射离子泵安装到光束线上均能正常工作,动态真空满足设计指标。
    油封式旋片真空泵常见故障分析及处理方法
    张龙河
    真空. 2021, (3):  17-22.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.04
    摘要 ( 70 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    油封式旋片真空泵有着悠久的历史,已经形成一套完善的生产流程,具有技术成熟,而且高效、可靠、低噪音及易维护等特点,不仅在镀膜、包装、吸持、制冷、冰箱、空调、照明、彩管、真空热处理、真空脱泡、浇注、成型等工业领域应用广泛,而且在实验室、科研场所,市场的使用量也非常大。本文对于一些常见故障进行总结和原因分析,目的在于使广大用户对旋片式真空泵故障有一个比较系统的了解,从而正确使用和合理维修旋片式真空泵,这将给企业带来可观的经济效益和社会效益。
    薄膜
    热循环条件下NiCrAlYSi/YSZ热障涂层层间损伤及元素扩散行为研究
    戴建伟, 牟仁德, 何利民, 杨文慧, 刘德林, 许振华
    真空. 2021, (3):  23-29.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.05
    摘要 ( 54 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用真空电弧镀设备制备热障涂层(TBCs)中的NiCrAlYSi金属粘结层,采用电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备YSZ陶瓷层,利用带能谱仪的扫描电子显微镜对沉积态和热循环损伤后的热障涂层试样的形貌、组织结构以及元素成分进行分析,研究热障涂层从热循环初期到失效的过程中层间损伤及元素扩散行为。结果表明,随着热循环时间的延长,NiCrAlYSi/YSZ涂层先后经历快速氧化和氧化速率很低的阶段,1100h后由于陶瓷层脱落,粘结层继续氧化导致涂层增重突然增大。热循环初期,Zr、O向内扩散,Ni、Cr、Al向外扩散,TGO层中的Al元素供应充足,主要发生Al的选择性氧化;1100h后,TGO层中Al元素供应不足,Cr、Ni开始氧化,生成Al1.92Cr0.08O3和镍铝氧化物。这种不均匀的氧化使局部涂层体积膨胀,裂纹萌生于TGO层,随着裂纹的增殖、生长,最终贯穿等轴晶区和TGO层,导致热障涂层失效。
    不同浓度的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜的制备与研究*
    杨子淑, 段苹, 邓金祥, 张晓霞, 张杰, 杨倩倩
    真空. 2021, (3):  30-34.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.06
    摘要 ( 55 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯β-Ga2O3薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质。X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂β-Ga2O3薄膜没有出现其他晶相的衍射峰,随着Mg掺杂浓度变大,薄膜的(401)和(601)衍射峰强度变弱。使用X射线光电子能谱测试薄膜中各元素的结合能和化学态。紫外-可见透射光谱测试结果表明薄膜在测试波段平均透光率高达80%以上,薄膜的带隙宽度随着Mg掺杂浓度变大而变大。霍尔效应测试结果表明我们采用射频磁控溅射方法制备的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜的导电类型为p型,载流子浓度由3.76×1010cm-3增加到1.89×1013cm-3,说明Mg掺杂β-Ga2O3薄膜是一种很有潜力的p型半导体材料。
    大型金属卷材表面改性连续卷绕镀膜生产线的研制
    罗军文
    真空. 2021, (3):  35-38.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.07
    摘要 ( 86 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文详细介绍了大型金属卷材表面改性连续卷绕镀膜生产线的工作原理、结构组成、技术特点和主要创新设计要点。分析并指出影响大卷径宽幅金属卷材镀膜质量、生产效益的主要因素和解决途径。重点论述了提高镀膜速度和膜层附着力的科学依据,解决了当前金属卷材连续卷绕镀膜生产线中出现的镀膜效率低,均匀性差,光谱L ab值光学性能不稳定等难题。自主研发的AEG电弧离子刻蚀辅助系统和柱状阴极电弧离子蒸发技术与中频磁控溅射镀膜技术综合应用,使镀膜沉积速率提高1.3~2倍,整卷镀膜L值色差波动不大于±1.0,a值色差波动不大于±1.5,b值色差波动不大于±1.8。
    微波表面波对管内壁沉积DLC薄膜的均匀性的研究
    周美丽, 施昌勇, 陈强
    真空. 2021, (3):  39-44.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.08
    摘要 ( 44 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文主要是开展对管状件内壁(如碳钢、聚酯PET瓶、塑料针筒等)采用微波表面波等离子体沉积薄膜的均匀性的研究。论文从沉积薄膜的工艺参数到微波耦合天线的设计对所沉积的纳米DLC薄膜均匀性的影响因素方面进行了探索,通过测量沿天线方向不同位置薄膜的沉积速率得到:影响微波等离子体沉积薄膜均匀性的因素主要是表面波强度的大小,Penning 放电只能改善区域性薄膜沉积,不能在整个天线范围增强放电、不能制备均匀的纳米薄膜。
    真空热处理对AZO膜结构及光电性能的影响*
    张心会, 李青霄
    真空. 2021, (3):  45-50.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.09
    摘要 ( 65 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用直流磁控溅射法分别在预热的和室温下的玻璃衬底上制备了AZO薄膜,并对室温下制备的AZO薄膜进行了真空退火。使用X射线衍射仪、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计和霍尔测试仪对这两种工艺条件下制备的AZO薄膜进行了表征,比较研究了两种热处理方式——衬底预热和真空退火对所制备的AZO薄膜结构和光电性质的影响。结果表明,衬底预热条件下制备的AZO薄膜有效抑制了(101)多晶相的形成;室温条件下制备的AZO薄膜有较多的(101)多晶相形成,经过真空退火热处理后,仍未能有效消除(101)多晶相。衬底预热制备出了厚度为380nm、方阻为20Ω/□的AZO薄膜,400~1200nm波段的平均透射率达到81.45%。真空退火后的AZO薄膜厚度为403nm、方阻为33Ω/□,400~1200nm波段的平均透射率达到81.9%。
    磁控溅射中旋转阴极的对角效应及其解决途径
    余华俊, 赵习军, 武瑞军
    真空. 2021, (3):  51-54.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.10
    摘要 ( 47 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对角效应是一种存在于磁控溅射中,由于阳极的不对称分布而引起的一种不对称刻蚀的现象,表现为靠近阳极的一侧溅射跑道沿着霍尔电流方向的转角刻蚀明显增强,而另一侧对应转角刻蚀相对较弱,如为双靶时,表现为沿对角线方向刻蚀增强的现象,导致靶材的不均匀刻蚀及靶材利用率降低。文章研究了这种现象,对其成因进行了分析,并进一步阐明了如何避免这种效应影响的方法。
    测量与控制
    真空计在线校准系统的研制
    田虎林, 杨振, 柏向春, 魏萌萌, 闫睿, 王欢, 卢耀文
    真空. 2021, (3):  55-58.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.11
    摘要 ( 61 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了解决真空计在线校准的问题,研制出一种真空计在线校准系统。真空计在线校准系统通过优化设计、材料及工艺处理已解决宽量程校准的问题。通过对在线校准技术的研究,采用比较法校准方法,以三台高精度的薄膜真空计和一台高精度电离真空计作为参考标准,解决了校准条件与使用条件基本一致性问题,可以减小量值传递过程产生的不确定度,保证测量的准确性和可靠性。真空计在线校准系统可实现(105~10-5)Pa范围内的真空计的在线计量,相对扩展不确定度不大于13%。
    利用漏率间接测量密封件真空度方法的研究
    刘国庭, 成永军, 陈联, 王玉洁, 孙雯君, 董猛, 吴成耀, 宋伊, 魏宁斐
    真空. 2021, (3):  59-64.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.12
    摘要 ( 51 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文提出利用漏率间接测量真空度的方法,解决密封件腔内真空度的测量问题。在此基础上开展相关实验,探究该方法在实际应用中的可行性以及相关适用条件等。实验以连接不同尺寸规格金属毛细管的模拟件为研究对象,利用动态流量法测量模拟件的漏率,进而间接获得模拟件的腔内真空度。实验结果表明,利用漏率间接测得的模拟件真空度与利用皮拉尼规原位测得的模拟件真空度的偏差在15%左右,偏差较小。同时实验中还发现该方法存在包括测量范围、反应时间等限制性适用条件,并在理论上做了合理的解释,进而完备了该方法,并为实际应用奠定了基础。
    气体喷射器设计计算及软件开发
    李欣, 龙新平, 程怀玉, 刘琦
    真空. 2021, (3):  65-70.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.13
    摘要 ( 63 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了提高气体喷射器的设计效率,基于经典的气体动力学函数法并结合国内外优秀的设计模型,对喷射器结构尺寸计算方法进行系统的梳理总结,并利用VB.NET开发出一套气体喷射器设计软件。该软件由输入输出模块、参数计算模块、结构设计模块和性能曲线绘制模块等组成。本软件适用范围较广,不仅能对三种常见压缩比的同相气体喷射器进行设计计算,还考虑了气液及气固两种异相喷射器,大大丰富了软件的使用范围。软件界面简洁,操作方便,采用本软件可以大大缩短设计周期,提高设计效率和计算的准确性。
    真空冶金与热工
    钛合金真空自耗熔炼中的风险识别及预防措施
    王资璐, 郝孟一, 李臻熙, 李建军, 侯景岳
    真空. 2021, (3):  71-76.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.14
    摘要 ( 58 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在高温下,钛的活性迅速增加,可与许多物质发生剧烈反应。目前高品质钛合金的主流熔炼工艺为在真空或惰性气氛保护下的三次真空自耗熔炼。在熔炼过程中,钛合金溶液的熔池温度可达1750℃以上,必须对铜坩埚、电极杆、炉体等设备重要部位通水冷却。在实际的大规模生产中,容易因操作不当、设备故障等原因引起设备冷却水漏进坩埚,与钛合金溶池接触后发生爆炸,造成人员伤亡和财产损失。本文结合实际生产和设备管理经验,总结了真空自耗熔炼炉的危险因素,分析了对应的预防措施。
    真空应用
    真空技术在航空航天中的应用
    鄂东梅
    真空. 2021, (3):  77-81.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.15
    摘要 ( 91 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    文章从真空钎焊、真空热处理、真空热试验、真空技术在飞行模拟实验中的应用、真空测量五个方面对真空技术在航空航天领域的应用现状进行了介绍,展望了真空技术在航空航天领域应用的前景。 真空技术的应用极大地推进了我国航空航天领域的发展,未来随着我国航空航天事业的快速发展,真空技术也必将会发挥更大的作用。
    等静压机钢带缠绕式工作缸结构强度数值模拟
    王颖, 邢旺, 明悦, 朱一鸣
    真空. 2021, (3):  82-85.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.03.16
    摘要 ( 48 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    预应力钢丝缠绕工作缸是真空航空航天等领域重要的加工设备,文章利用载荷步建立了预应力钢丝缠绕厚壁筒缠绕过程的仿真计算模型,基于大型通用有限元软件,通过对等静压机钢带缠绕形式的工作缸的结构分析,可以确定其预紧、工作状态的应力分布情况,为等静压机工作缸的设计提供了重要依据。
    真空技术应用系列讲座