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。

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。

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。

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。

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。

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。

随着聚对二甲苯（Parylene）镀膜技术的快速发展和应用,如何有效提高聚对二甲苯材料的利用率、提高成膜质量、降低生产成本等在工业化生产过程中被广泛关注。本文对常规聚对二甲苯真空镀膜设备的结构特点和应用现状进行了详细分析,结合稀薄气体流动特性、传热学及工业化生产需求,设计研制了采用内置裂解加热器的聚对二甲苯真空镀膜设备。同时,根据聚对二甲苯镀膜室特有的环境工况以及膜层可抵御酸碱、盐雾、霉菌的特性,提出了对鲜花和低水分干种子进行镀膜保护的工艺研究,拓展了聚对二甲苯镀膜技术在农业领域的应用。

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。

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。

空气已经成为高速列车进一步提速的关键制约因素之一,为发展下一代更高速的交通运输系统,低真空管道和超高速列车结合的创新性交通运输系统构想得以提出和发展。本文建立管道列车二维计算模型,基于验证的网格和湍流模型开展超声速列车运行管道激波特性分析。结果表明：超声速列车运行时,列车前方激波以正激波形式形成壅塞区段向前推进;正激波位置随运行时间前移,压力激增的位置同步前移,但激波前后的压升比值基本不变;运行时间和运行马赫数影响壅塞区段长度;激波会在管道和列车车体之间以及尾流区域进行多次马赫反射形成激波串,随着运行时间的增长,管道车体之间激波减弱,车尾激波及反射激波强度增强。

为实现真空热处理炉的高效运行,本文以某型真空热处理炉风机为对象,研究风机叶轮叶片入口角和出口角对冷却效率的影响。基于SST k-ω湍流模型,对风机流体域进行仿真模拟,分析不同叶轮叶片入口角和出口角时叶轮内压力分布及速度矢量变化、风机出口处风速及风速均匀性,得出优化的叶片入口角和出口角参数。针对优化前后的叶轮进行测试,探究真空热处理炉冷却效率的变化及节能降耗情况。研究结果表明：当叶片入口角为36°,出口角为54°时,风机蜗壳出口处风速和风速均匀性较好,满足真空热处理炉的工艺要求;通过优化风机叶轮叶片进出口角,真空热处理炉风冷系统性能显著提升,整机冷却效率提升15.6%,整机能耗降低14.3%;双侧出风结构的真空热处理炉,出口关闭侧蜗壳内会出现局部高压区,应尽可能降低高压区域对叶轮出口处的影响。

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。

针对激光陀螺仪谐振腔内部He/Ne混合气体的辉光放电特性进行研究,通过建立相应的二维流体模型,利用COMSOL有限元法数值求解了基本物理方程,得到了放电电压、电流以及带电粒子密度空间分布等放电特性,分析讨论了外加电压、混合气体压强以及混合气体比例对谐振腔内部混合气体放电特性的影响。结果表明：随着外加电压的提高,维持电压不断增大,电子密度和He⁺、Ne⁺数密度均不断增加,且电子密度的增加幅度高于He⁺、Ne⁺数密度的增加幅度;随着气压的增加,维持电压逐渐增大,电子密度和He⁺数密度先增大后减小,电子密度极值为5.85×10¹³cm^-3,Ne⁺数密度稍有减小;随着气体组分中Ne质量分数的增加,维持电压逐渐增大,电子密度、He⁺数密度逐渐增加,且增加幅度大致相当,Ne⁺数密度基本保持不变。

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。

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。

简略介绍相对论和量子力学的基本原理,引用最新的新闻报导,论述真空科学技术在相对论和量子力学研究中的应用和最新进展。众所周知（包括没写入书本的内容）如：真空是宇宙之母,比宇宙大,比宇宙老;真空是相对论和量子力学的物理环境;真空科学技术是相对论和量子力学研究必不可少的理论和技术。当代物理学正处于伟大变革的前夜,黑洞、暗物质、暗能量、引力波以及粒子起源等等研究难题,向物理学提出了严峻挑战。物理学或许能从深入研究科研难题或者从解决相对论与量子力学的矛盾中获得突破。本文讲述三部分内容：①相对论及真空技术在相对论研究中的应用和最新进展;②梳理以前所学过的知识的思想体系;③量子力学及零点真空能等相关知识。