铁铝阻抗匹配靶的精密扩散连接

为了获得某些材料在在高压条件下的物态方程,制备了用于激光驱动状态方程实验的铁铝阻抗匹配靶,研究了铁铝薄膜的精密热扩散连接技术。以冷轧铁薄膜和超精密加工铝薄膜为原料,研究了热复合工艺条件对其表面形貌、结晶性能、连接界面等参数的影响。利用白光干涉共焦显微镜、X射线衍射仪、膜厚测量仪、扫描电镜等仪器对靶件的表面形貌、厚度、结晶特性、残余应力及界面成分分布等进行分析表征,掌握了相关参数的变化趋势。据此优化工艺参数,制备了高质量的铁-铝阻抗匹配靶。对成靶的测试结果显示,其表面粗糙度小于100nm、厚度一致性控制在100nm以内、界面扩散层厚度约为200nm,且未观测到显微缺陷,满足物理实验的具体要求。     

纯钛微台阶精密连接技术

纯Ti微台阶为ICF研究中重要的基础靶型,由于物理实验的高度精密性,传统加工方法不能满足靶制备需求。研究了纯Ti微台阶的精密扩散焊接技术,获得高质量的标准台阶,其表面粗糙度Rq<100 nm、厚度一致性<100 nm、界面连续无显微缺陷、晶体结构均匀,未检测出杂质。     

冲击波平面性、稳定性实验用双边多台阶Al靶制备

多台阶靶是冲击波稳定性、平面性实验的重要实验用靶。本工作采用单点金刚石切削技术,优化工艺过程设计,完成了铝双边多台阶靶的制备。应用Veeco NT1100白光干涉仪对表面轮廓及粗糙度进行了测量。通过SPDT技术制备的具有微细双边结构的多台阶靶可满足实验要求。各台阶表面几何厚度误差小于1%,均方根粗糙度Rq小于50 nm,轮廓最大高度Tir仅在底部台阶处最大,约200 nm,其余台阶处均小于100 nm,台阶垂直度在90°±1°内。     

磁控溅射制备金属铀膜

研究了通过磁控溅射方法制备高纯金属铀膜的可行性。采用X射线衍射（XRD）、俄歇电子能谱（AES）、扫描电镜（SEM）、表面轮廓仪分析了沉积在单晶硅或金基材上铀薄膜的微观结构、成分、界面结构及厚度、表面形貌和表面粗糙度。分析结果表明：磁控溅射制备的铀薄膜为纯金属态,氧含量和其它杂质含量均低于俄歇电子能谱仪的探测下限;溅射沉积的铀镀层与铝镀层之间存在界面作用,两者相互扩散并形成合金相,扩散层厚度约为10nm。铀薄膜厚度可达微米级,表面光洁,均方根（RMS）粗糙度优于15nm。     

制备工艺对扩散连接材料Cu表面质量的影响

精密零部件进行真空扩散连接时,主要的扩散工艺参数对材料表面质量会有重要影响。以镜面无氧铜(Cu)为对象,改变保温温度和保温时间分别研究了这些因素对其表面质量的影响。结果表明,若保温时间均为60min,则加热温度越高,其表面晶界越清晰,且粗糙度亦有不同程度增加,而当加热温度达到800℃,其晶粒粗化,部分大晶粒内部出现孪晶和滑移带,表面粗糙度增加了11.2nm。此外,若将加热温度控制为450℃,则保温时间越长,表面粗糙度越大,但当保温时间超过180min后,表面粗糙度的增加量开始减小,然而最终会趋于稳定,为4.0nm左右。     

真空热压技术制备EOS实验用LiH薄膜

氢化锂（LiH）是重要的热核材料,其状态方程参数是惯性约束聚变研究的重要内容。本工作采用真空热压技术制备氢化锂薄膜,在真空度小于5.0×10-4 Pa,温度450 ℃,升温速率10 ℃/min,采取分段加压、退火,获得了厚度小于100 μm、厚度一致性约98%的氢化锂薄膜,表面粗糙度小于100 nm,热压后密度增加,达到0.780 g/cm3。X射线衍射分析结果表明：薄膜的主要成分为氢化锂,薄膜存在择优取向、内应力、晶粒细化等特征。     

纳米晶Al的快中子辐照效应研究

采用真空热压技术将自悬浮定向流法制得的纳米Al粉压制成平均晶粒尺寸约为120nm的块体,并对其进行了注量为1.9×1012~7.2×1014 cm-2的快中子(E1 MeV)辐照。通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜与能谱(SEM-EDS)分析和显微硬度测试研究了快中子辐照对纳米晶Al的微观结构和显微硬度的影响。研究结果表明:快中子辐照同时造成了纳米晶Al的平均晶粒尺寸增大和显微硬度提高。随快中子辐照注量的增大,纳米晶Al的平均晶粒尺寸和显微硬度分别增大了2.09%~9.09%和3.54%~4.37%。纳米晶Al的平均晶粒尺寸的增长率随快中子注量的增加而增大。     

钼薄膜制备技术研究

具有体密度的高表面质量金属钼薄膜对材料高压状态方程研究具有十分重要的意义。本文介绍了制备钼薄膜的几种方法,包括:机械轧制、机械研磨抛光、化学气相沉积、电子束蒸发、脉冲激光沉积和磁控溅射。综合比较后认为,采用磁控溅射法制备的钼膜可以基本满足状态方程靶用钼(Mo)薄膜的需要。通过磁控溅射沉积方法可以制备出表面质量高,厚度可达几微米的金属Mo薄膜,其组织结构和密度接近块材而且薄膜表面不易出现硬化、沾污等问题。     

基于双共焦传感器的薄膜厚度测量技术

研究了基于双共焦传感器的薄膜厚度测量技术,搭建实际系统对自支撑Au、Mo膜进行测量。结果表明,该系统有效消除了薄膜翘曲、不完全展平的影响,测量精度达到干涉仪水平。     

热压纳米晶铝的微观结构和显微硬度

以自悬浮定向流技术制备的纳米Al粉末为原料,采用真空热压技术制得了平均晶粒尺寸为90~123 nm的纳米晶Al块体。通过XRD、SEM和显微硬度测试研究了热压温度和热压压力对纳米晶Al的微观结构和显微硬度的影响。结果表明:各纳米晶Al块体的显微硬度分布在0.8~1.98 GPa范围内。不同的热压温度和热压压力范围内,不同的固结机理主导着纳米晶Al的致密化过程。由于受致密度、晶粒尺寸、微观应变、杂质氧化铝结构等因素的共同影响,纳米晶Al的显微硬度随热压温度的升高先增大后减小,随热压压力的增大表现出先快后慢的增长。低密度块体表现出明显的压痕尺寸效应,而高密度块体并没有表现出这种现象。