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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2022年 第59卷 第1期 刊出日期:2022-01-25
  • 真空获得与设备
    罗茨真空机组预抽阶段的抽气特性比较研究
    张世伟, 高雷鸣, 李润达, 满永奎, 杜远鹏, 王波, 许祖近
    真空. 2022, (1):  1-6.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.01
    摘要 ( 328 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对罗茨泵真空机组在启动预抽阶段的三种工作模式——旁通式、直通式和变频式,分别建立了简化计算模型,推导得出罗茨泵进入正常稳态工作之前罗茨机组的有效抽速计算公式,以及被抽容器的抽气时间计算方法。通过一个计算示例,对比得出了三种不同启动预抽方式的压力-时间曲线,结果表明,直通式、旁通式、变频式工作模式下容器的抽气时间依次减少,变频启动方式比目前较多采用的直通式启动方式节省抽气时间46.58%。
    管道断面外形对亚音速真空管道磁浮系统气动特性的影响*
    宋嘉源, 李田, 张继业, 张卫华
    真空. 2022, (1):  7-12.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.02
    摘要 ( 212 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    亚音速真空管道磁浮系统内部流场复杂,研究管道断面外形对气动效应的影响至关重要。基于计算流体力学,考虑流体粘性与列车悬浮间隙建立了三维亚音速真空管道列车空气动力学模型,数值模拟并对比分析了四种不同断面外形管道内的气动力、流场和气动热效应。4种典型的管道外形为圆形、马蹄形、矩形和拱形。研究结果表明:当阻塞比一定时,列车在拱形管道中受到的气动阻力最小,其次为圆形管道,矩形管道内的列车气动阻力最大;圆形管道内垂直方向的压力梯度最小,管道表面压力最低;亚音速真空管道磁浮系统中最高温度分布在列车鼓包两侧,最低温度分布在管道表面;不同断面外形对温度分布的影响较小。在管道断面面积一定的情况下,优先推荐选用拱形管道,其次为圆形管道。
    卫星柔性贮存方法*
    刘胜, 王凯, 任国华, 孙立臣, 师立侠, 刘兴悦
    真空. 2022, (1):  13-17.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.03
    摘要 ( 144 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对卫星在厂房内不进行土建改造且具备随时解封与重密封能力,并且实现环境受控的贮存条件要求,文章提出一种基于柔性贮存方式的解决方案,针对贮存要求与相关标准,设计出一套柔性贮存系统,主要包含可变式支撑骨架、柔性密封薄膜以及监控系统几部分。对支撑骨架进行机械与电气设计,以及结构强度的有限元仿真计算;对柔性密封薄膜的密封性能、强度性能、不同气体渗透情况等进行了调研、分析与试验验证;对贮存环境监控系统的软硬件部分开展具体设计,使其实现贮存环境下温度、湿度、压力、洁净度、氮浓度等参数的实时监测与存储,以及环境数据的分析功能。整个系统各部分采取模块化设计,空间大小可调节、监测传感器配置可根据需求进行增减,不同模块之间可在各系统之间实现自由移植,实现通用化。通过基于该柔性贮存系统的贮存方案实施,首次实现卫星整星在环境可控条件下的长期柔性贮存工作。
    薄膜
    基体偏压模式对CrN薄膜结构和阻氢性能的影响*
    张辉, 王晓波, 张炜鑫, 巩春志, 田修波
    真空. 2022, (1):  18-23.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.04
    摘要 ( 200 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了避免金属材料因为氢扩散而导致的失效,通常在其表面制备氧化物或氮化物等的阻氢薄膜,而薄膜的微观组织、晶体结构等对其阻氢性能的影响显著。本文在不锈钢基体上制备出CrN阻氢薄膜,系统研究了高/低基体偏压调制模式对CrN薄膜结构和阻氢等性能的影响。采用高功率磁控溅射技术在四组基体偏压模式下分别制备了具备一定高温抗氧化性的CrN阻氢薄膜。结果表明:20min×3模式下薄膜为双层结构,其余均为单层薄膜;基体偏压为100V和500V时,膜层受离子的轰击效果差别很大;10min×6模式下因为频繁地变换基体偏压,柱状晶来不及生长就被打碎,膜层最薄,但晶粒细化,膜层致密度最高;20min×3模式下,薄膜的氢抑制率最高,达到95.7%,氢原子的扩散系数最小,相比于316L不锈钢基体降低了3个数量级;四种基体偏压模式下,CrN薄膜的高温抗氧化性能区别不大,其单位面积氧增重均约为316L不锈钢基体的一半,即实验制备的CrN薄膜抗氧化性能比316L不锈钢基体提高1倍,其均具备优异的高温抗氧化性能。
    实验优化设计中频反应溅射Al2O3:Ce薄膜发光性质研究
    廖国进, 闫绍峰, 仪登利, 戴晓春
    真空. 2022, (1):  24-28.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.05
    摘要 ( 157 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了得到最优发光的薄膜材料成分参数,采用均匀设计和二次通用旋转组合设计相结合的方法建立发光强度与薄膜中氧含量和Ce3+离子掺杂浓度的回归方程,并用遗传算法求其取最大值时的解。用中频反应磁控溅射技术制备了相应成分的Al2O3:Ce非晶薄膜。在320nm光激发下,获得了较理想的发射光谱,对薄膜发光机理分析表明:薄膜的光致发光来自于Ce3+离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁。发光强度强烈的依赖于薄膜的掺杂浓度和氧元素含量。XPS检测表明,Al2O3:Ce薄膜中存在Ce3+。Ce3+含量和薄膜的化学成分是通过X射线散射能谱(EDS)测量的。薄膜试样的晶体结构应用X射线衍射分析。
    磁控溅射制备大面积ZnO薄膜性能的研究
    刘沅东
    真空. 2022, (1):  29-32.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.06
    摘要 ( 195 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过磁控溅射氧化锌陶瓷靶材的方法在玻璃基片上制备ZnO薄膜,研究了溅射功率、溅射气压以及基片温度对ZnO薄膜相结构、禁带宽度及光学性能的影响。使用X射线衍射仪(XRD)分析了薄膜相结构,使用台阶仪测试薄膜厚度,采用薄膜测试仪测试薄膜的透过率,采用扫描电镜(SEM)观察薄膜表面形貌。结果表明:不同制备条件下均形成具有(002)择优取向的ZnO薄膜;工艺参数主要对薄膜的透过率造成影响;溅射功率的大小影响生成薄膜的完整性。
    β-Ga2O3/p-SiNWs异质结光学特性与电学性质研究
    张杰, 邓金祥, 徐智洋, 孔乐, 段苹, 王晓蕾, 孟军华, 李瑞东, 张晓霞, 孙旭鹏, 杨子淑
    真空. 2022, (1):  33-39.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.07
    摘要 ( 176 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    氧化镓(Ga2O3)是一种宽禁带的半导体材料,超大的禁带宽度(4.9eV)、较高击穿电场强度和高热稳定性,使其成为一种很有应用前景的材料。本文以p型硅纳线阵列(p-SiNWs)为衬底,使用磁控溅射法制备了β-Ga2O3/p-SiNWs异质结,探究了其光学与电学性质。与纯Si相比,p-SiNWs表现出优良的“陷光”特性,其反射系数约为纯Si的1/6,且随着p-SiNWs长度的增加,反射系数逐渐降低。室温下光致发光光谱(PL)测试发现,异质结在551nm附近出现典型的绿色发射峰。β-Ga2O3/p-SiNWs异质结具有明显的整流特性,在V=1.40V时其整流系数高达1724,随着p-SiNWs长度增加异质结理想因子逐渐增加,最佳理性因子为1.98。通过计算 logI-logV图对其电荷传输机制进行了探究。退火可以提高β-Ga2O3薄膜的结晶度,从而提高异质结的电学特性。
    热丝CVD法制备金刚石涂层刀具的研究现状*
    万书宏, 林晶, 冯帅
    真空. 2022, (1):  40-47.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.08
    摘要 ( 260 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    金刚石涂层刀具具有优异的硬度、耐磨性及导热性,在军事、航空航天等高精尖应用领域加工石墨、高硅铝合金、碳纤维增强塑料等难切削材料时无可替代,但目前金刚石涂层刀具存在两个问题:一是涂层与刀具间膜基结合力较差,导致涂层在使用中过早脱落;二是涂层表面粗糙度较大,难以保证被加工面的平整度与尺寸精度。本文从增强涂层结合力与降低涂层粗糙度两方面,将近年来科研人员对HFCVD法制备金刚石涂层的研究成果加以综述,并分析了各种因素对金刚石涂层刀具性能的影响。
    测量与控制
    新型碳纳米管微焦点电子源研究*
    祝维, 陆群旭, 钱维金, 黄卫军, 董长昆
    真空. 2022, (1):  48-53.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.09
    摘要 ( 162 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    介绍了一种基于碳纳米管场发射的新型微焦点电子源技术。利用激光烧蚀镍金属表面使内部未氧化的镍金属熔化喷出暴露于基底表面,再通过化学气相沉积制备出直径约为350μm的半球壳型碳纳米管薄膜阴极。场发射测试表明,电子源具有低开启电场(<1V/μm)、高发射电流(可达1A/cm2)和高压强发射稳定等特点。通过复合石墨烯和750℃真空高温退火,高压强发射稳定性得到进一步提高。该工作提供了一种制备强流微尺度场发射阴极的有效途径。
    浸渍阴极的真空预处理技术*
    刘燕文, 孟鸣凤, 陆玉新, 朱虹, 王国建, 赵恒邦, 王小霞, 张志强
    真空. 2022, (1):  54-58.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.10
    摘要 ( 253 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文总结了用于真空微波电子器件的浸渍阴极的蒸发规律,通过分析提出了浸渍阴极预处理工艺,建立了超高真空装置。在超高真空环境下,将浸渍阴极灯丝加热,使阴极温度升高到1100~1200℃,保持1~200h(温度和时间依不同微波管型而定)。预处理工艺解决了浸渍阴极发射与蒸发的矛盾,现已建立数十台、几十个工位的浸渍阴极预处理设备,大大提高了微波真空电子器件中电子枪的绝缘性能,减小了栅发射。浸渍阴极预处理工艺还可以加速检验热子的可靠性,从而避免微波器件在使用过程中才发现热子短路、热子缺陷及热子焊接点不牢等因素造成热子断路的问题,提高了微波真空电子器件中热子的可靠性。
    真空试验设备真空温度参数联合检测的自动化实现
    田虎林, 余荣, 刘文异, 刘守文, 王欢, 杨振, 张玮, 卢耀文
    真空. 2022, (1):  59-63.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.11
    摘要 ( 177 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为实现真空试验设备真空和温度参数的自动化检测,本文通过研制真空试验设备计量系统,采用在真空试验设备内部布置高精度铂电阻温度计,同时在设备真空接口处布置高精度全量程真空计实现数据准确测量,上位机利用Labview编程实现自动采集真空、温度的测量数据,从而解决了真空试验设备的真空和温度参数的计量检测自动化实现的难题。
    超低温温区热连接方式试验研究
    罗威, 李卓慧, 周晓东, 王晓占, 孙成恺, 关阳, 靳兆峰, 刘海静
    真空. 2022, (1):  64-67.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.12
    摘要 ( 159 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为验证超低温温区不同热连接方式对深冷辐射源的降温影响程度,搭建了超低温温区真空热试验系统,对三种型式的热连接件的超低温导热特性进行了试验。结果表明:40K以下高纯铜与铝呈现出极好的超低温导热特性;在结构允许的前提下,可通过增大热连接件导热截面积、缩短导热路径、降低热连接件热容的方式来降低冷屏降温时间;同时可通过采用柔性热连接件实现冷屏的非定向结构优化。研究结果可用于指导深冷辐射源结构优化与非定向深冷辐射源设计,为深冷辐射源试验的开展提供试验数据。
    基于智能复合镀膜设备的控制系统设计*
    杨素霞, 沈文卓
    真空. 2022, (1):  68-73.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.13
    摘要 ( 146 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文结合复合镀膜设备及镀膜工艺特点,详细分析了复合镀膜设备镀膜工艺流程以及过程中容易产生能耗和污染的问题。并在此基础上,根据设备真空系统、工装和水冷系统、控制系统以及设备各个源的协同作用进行了系统设计,通过PLC和LabVIEW软件协同设计和实现了智能复合镀膜设备自动控制系统,以保证镀膜设备和工艺生产的稳定性及可靠性,从而提高镀膜产品的质量,节约能源,减少对大自然的污染物排放量。节能对比试验表明,与普通设备相比,智能复合镀膜设备一次抽真空过程就节约了电能约25kW·h,该智能复合镀膜设备控制系统能够很好地降低能耗和污染。
    真空冶金与热工
    新式布局的真空等轴晶精密铸造炉
    宋静思, 喻石亚, 陈久强, 杜腾飞, 滕龙, 李秀章, 王杰, 张哲魁
    真空. 2022, (1):  74-78.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.14
    摘要 ( 312 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文论述了一种新式布局的真空等轴晶精密铸造炉,该设备是为了替代传统立式等轴晶精密铸造炉,用于生产薄壁、大尺寸铸件及低温浇铸件等。它采用了卧式布局、内置模壳加热器、同轴水冷电缆、线圈平移机构等一系列创新理念与技术。该设备还具有良好的扩展功能,通过更换功能部件可实现细晶铸件的生产。
    3D打印技术
    电子束增材制造设备及应用进展*
    吴凡, 林博超, 权银洙, 陈玮, 杨洋
    真空. 2022, (1):  79-85.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.01.15
    摘要 ( 372 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    电子束增材制造是增材制造技术的主要方向之一,它在真空中进行,具有能量利用率高、零件残余应力低等优势,在航空航天、医疗领域获得较为广泛的应用。介绍了两种电子束增材制造方法——电子束选区熔化和电子束熔丝沉积,总结了设备、电子枪、工艺、材料组织调控等方面的研究与应用进展,并对电子束增材制造技术的发展进行了展望。
    真空技术应用系列讲座