4.5wt.%Gd₂O₃-5.5wt.%Yb₂O₃-10.5wt.%Y₂O₃-79.5wt.%ZrO₂（GdYbYSZ）稀土复合氧化物陶瓷是一类适用于更高温度下潜在应用的新型热障涂层（TBCs）材料。采用高温固相合成法制备了GdYbYSZ陶瓷粉体和陶瓷块材,在1 100 ℃和1 300 ℃煅烧不同时间后GdYbYSZ陶瓷粉末无相变,具有非常优异的高温相稳定性。在1 200 ℃时,GdYbYSZ陶瓷块材的平均热扩散系数和平均热导率分别比同等温度下YSZ陶瓷块材降低了2.1%和5.1%。采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）工艺在单晶合金(Ni,Pt)Al粘结层表面制备了GdYbYSZ新型热障涂层。沉积态GdYbYSZ陶瓷涂层的主相结构为立方相,有少量游离态Y₂O₃和ZrO₂共存,其Y和Zr元素的相对含量均比靶材中的高,而Gd和Yb元素含量相当。经1 100 ℃长期冷热交替循环后,GdYbYSZ陶瓷层表面出现大量规则分布的“泥巴状”微观裂纹,陶瓷层内滋长的横向裂纹已经扩展到陶瓷层与TGO层的界面处,并引起该界面退化分离。陶瓷涂层的剥落位置主要出现在TGO层上下两个临域的界面处。TGO层严重的褶皱、波动起伏、扭曲交联、凸面尖端应力积聚和快速松弛是引起GdYbYSZ/(Ni,Pt)Al热障涂层体系层间界面分离和剥落失效的关键性因素。

使用等离子增强磁控溅射技术,利用三甲基硅烷TMS(Si-C)以及六甲基二硅氧烷HMDSO(Si-C-O)气体在H13钢表面制备了TiCrSiCN和TiCrSiCON纳米复合涂层。结合SEM、AFM、XRD、EDS等研究了O元素对涂层显微组织、物相组成、表面能、硬度、摩擦因数、耐磨和耐高温氧化性能的影响。结果表明：与无氧的TiCrSiCN涂层相比,含氧的TiCrSiCON涂层表面较粗糙,致密度低,且存在典型的柱状组织,从而导致其较高的表面能;O元素的加入提高了涂层的硬度,使TiCrSiCON涂层的耐磨性能显著提高,但TiCrSiCN和TiCrSiCON的摩擦因数相差不大;TiCrSiCON涂层中的Cr元素易与O元素结合形成一层致密的氧化膜,从而提高了其耐高温氧化性能。

在卷绕蒸镀设备生产过程中,电子束引起的较高能二次电子会影响复合集流体的质量。较高能二次电子的发射率与电子束的入射角在一定范围内成正比,因此利用额外磁场可以使电子束轨迹发生偏置,从而减小入射角。本文依靠仿真软件及CAD建模技术对电磁偏置线圈进行了开发设计,通过参数优化,得到匹配的磁场强度以及电子偏置轨迹,成功完成电子偏置线圈的设计。同时对电磁线圈参数对偏置的影响进行了对比分析。结果表明：增加电磁线圈的电流、匝数、尺寸、数量,以及减少线圈与电子枪的距离,都能减少电子束偏置半径。通过优化这些参数可以得到预定入射角度,实现低的二次电子发射率,为将来设备的迭代升级提供设计依据。

介绍了适用于光伏行业砷化镓（GaAs）薄膜电池制备所需的大尺寸方形载板金属有机化学气相沉积（MOCVD）反应腔的多级分气系统,以及该反应腔结构设计过程中的核心参数：喷淋盘孔尺寸、载板与喷淋盘间距（简称“腔室间距”）。基于自研的容量为36×4寸的MOCVD反应腔模型,应用计算流体力学（CFD）方法,同时考虑GaAs沉积过程中的气相反应和表面反应,对不同孔参数和腔室间距时的气流分配和薄膜化学气相沉积过程进行了数值模拟。考察了跨孔压差与气流量分配均匀性的关系,以及腔室间距对反应区气体流动以及GaAs薄膜沉积的影响。结果表明：初级“蜘蛛”形分气盘将主进气口分配成64个子进气口后的分气均匀性较好,质量流量值波动幅度仅为0.22%;增加喷淋盘孔深度可缓慢且线性提高孔压差,而缩小孔径对于压差的增加非常迅速;增加喷淋盘孔压差可提高次级分气均匀性,但提升效果趋缓;大腔室间距下的沉积速率低,且均匀性差;随着腔室间距缩小,沉积速率持续增加的同时,沉积均匀性先变好,后逐渐由于气流震荡而变差。

硬质TiAlN薄膜作为最有前途的TiN薄膜替代材料,具有比TiN薄膜更高的硬度、低摩擦因数、良好的高温稳定性和耐腐蚀性等优异性能,在石油、刀具、模具、电力、航空发动机等领域得到广泛应用。本文综述了TiAlN薄膜近年来国内外的应用及发展情况,着重阐述了TiAlN薄膜的制备方法,以及工艺参数对TiAlN薄膜性能的影响。同时对TiAlN硬质涂层的结构和性能进行了全面介绍,指出了TiAlN硬质薄膜性能优化的方法,并对TiAlN硬质薄膜的研究以及应用方向进行了展望。TiAlN硬质薄膜会随着科研人员的进一步深入研究以及应用的需求向复合化、多元化、纳米多层结构方向发展。

石墨烯真空标准漏孔是基于石墨烯衍生材料研制的新型真空标准漏孔,其漏率下限低于一般的石英渗氦型标准漏孔,可用于超灵敏度检漏系统的校准。基于石墨烯的材料特性,石墨烯真空标准漏孔的漏率会随温度变化。本文针对温度对石墨烯真空标准漏孔漏率的影响进行了研究,通过测量漏孔在不同温度环境下的漏率,得到该种漏孔的温度系数与变化规律。研究结果表明,石墨烯真空标准漏孔的漏率随温度呈线性变化,且温度系数低于2.5%/℃。

设计了一种空间微型质谱仪用三电极场芯片级离子源结构,该离子源由5层电极板构成气体电离区和离子引出区。采用MEMS技术制备了芯片级离子源原理样机,测试了其电子流、离子流和稳定性。结果表明：该芯片级离子源能够产生0.357 mA以上的电子流,接收到的离子流可以达到527 pA,满足空间探测任务中微小型质谱仪离子源的功能要求。

电子束的高精度传输控制对于确保电子枪在金属熔炼、蒸发镀膜及电子束焊接等领域的可靠应用具有重要意义。针对电子束在金属物料蒸发环境中的传输控制技术开展研究,基于CST粒子仿真分析软件建立了30 kV电子束偏转模型,分析了偏转装置结构及位置参数变化对电子束分布的影响规律,通过仿真设计优化得到了满足需求的电子束偏转控制参数与结构。试验验证表明该结构下的电子束传输轨迹可控,建立的30 kV电子束偏转系统满足要求。

质谱仪是气体监测与分析的一种重要仪器。相比于传统气体传感器检测方式,质谱仪具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快等优点。本文研制了一台小型化过程检测质谱仪,采用双灯丝电子轰击电离源及四极杆作为质量分析器,检测器部分采用法拉第筒与电子倍增器双模式,电控单元以高频FPGA测控系统、大电流灯丝驱动电源、宽质量范围射频电源及高增益复合跨导放大器为核心。试验测试结果表明,该小型质谱仪各项性能指标优越,已达到市场上主流商品的水平,可广泛用于各类气体检测场合。

针对车辆发动机在高海拔地区因低气压而性能下降的问题,依托于XX项目需求设计了一套低气压动态试验系统,其可用于模拟高海拔低气压环境和开展车辆低气压动态试验。详细介绍了该试验系统中低气压模拟系统及排烟系统的组成和工艺流程,并进行了抽气速率及抽气量计算。

以TRIZ理论为研究工具,采用因果分析方法得到了影响罗茨真空泵基础压力的根本原因和薄弱点,通过技术矛盾和技术系统进化法则解决方案模型的启示,进一步改进了罗茨真空泵的密封结构和转子型线,然后基于改进方案,对ZJP70型罗茨真空泵进行了优化。测试结果表明：在同等条件下,优化后的新型罗茨真空泵基础压力提升明显,同时最大零流量压缩比、整机漏率和噪声等核心指标也得到了显著改善。

浮空器产品的一个重要技术指标是囊体气密性。为了对产品实际加工后的囊体材料气密性进行研究,模拟实际加工工况,对Vectran、尼龙、聚酰亚胺三种不同织物为承力层的囊体材料本体揉搓前后及片幅之间连接处的透氦率进行测试,分析了透氦率变化情况。结果表明：囊体材料透氦率随着揉搓次数及热合缝隙面积增加而增大,含外热合条的缝隙处透氦率与本体材料相当。该结果可用于指导囊体材料的选择、产品的加工及整体泄漏量的评估。

针对喷油螺杆真空泵产品进行设计,重点介绍了真空泵油气分离系统的设计方法。根据真空泵的工作原理,结合工程实践,首先拟定油气分离系统组成,以及油气分离罐的结构设计方案;然后针对油气分离罐中重要零件如筒体、法兰等进行详细分析和计算,确定筒体公称直径、厚度等重要参数;之后基于爆破片的结构原理进行选型和计算,确定其爆破压力和排放面积等参数;最后运用三维设计软件完成整个结构的三维模型设计,进一步验证了油气分离系统结构的合理性。

电子束熔炼作为一种优异的真空冶炼技术,其核心部件水冷坩埚的结构设计尤为重要,坩埚的冷却性能将直接影响电子束熔炼的效果及安全。通过理论分析、数值模拟、试验考核,研究了坩埚水道结构、熔池形貌对坩埚冷却能力的影响。通过坩埚选材、熔池利用率分析、能量损耗分析和冷却计算确定了坩埚结构,建立了数值仿真模型,采用模拟计算方式对比了两种熔池形貌的坩埚在不同装料量下的冷却性能,并针对性能优异的坩埚开展了试验考核。结果表明：模拟不同锭厚条件下,坩埚B的冷却水温度和坩埚表面温度较坩埚A均偏低,坩埚B的熔池形状和水道结构匹配更合理,散热效果更好。试验考核过程中坩埚B状态稳定,满足设计要求。