激光辅助电化学放电加工微通道的特性

玻璃材料近年来被广泛应用于微电子机械系统(MEMS),对于玻璃材料的加工,电化学放电加工(ECDM)是一种被广泛运用的手段。针对目前的电化学放电加工存在热影响区和过切现象的问题,提出了一种激光辅助电化学放电加工玻璃的加工方法,阐述了其作用机理,设计了实验装置,并与传统电化学放电加工进行了微通道加工的对比实验。通过与传统电化学放电加工对比,发现激光辅助电化学放电的加工方式能明显减少放电加工过程中的热影响区和过切现象,故激光辅助有效改善了电化学放电在玻璃材料上加工微通道的质量和精度,在MEMS领域具有良好的应用前景。     

反应磁控溅射(CrMoTaNbVTi)N多主元薄膜的微观组织与机械性能研究

本文采用直流反应磁控溅射方法，通过溅射（CrMoTaNbV）镶嵌靶和纯Ti靶制备了(CrMoTaNbVTi)N多主元氮化物薄膜。研究了不同氮气流量比RN对(CrMoTaNbVTi)N薄膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明，当RN=0% 和10%时薄膜为简单的体心立方结构，当RN=20%、30% 和40%时为简单的面心立方结构。随着氮气流量比RN的增大，表面颗粒逐渐减小，断面柱状晶更为致密，同时(CrMoTaNbVTi)N薄膜的残余应力、膜基结合力、硬度和弹性模量逐渐增大，且当RN=40%时达到最大值，分别为-3.3 GPa, 352 mN, 25.6±1.2 GPa 和 278.8±11.2 GP。RN =40%制备的氮化物薄膜具有最小的比磨损率，相较合金薄膜降低了约1个数量级，表现出优异的耐磨损性能。     

光学薄膜参数测量方法研究

为了研准确性和效率更高的膜层光学薄膜参数测量方法,对优化膜系结构和改进制备工艺都有重要的指导作用.论文在研究传统测量方法基础上,将包络线法与全光谱拟合反演法相结合,提出了一种新型的光学薄膜参数测量方法.该方法将采用包络线法计算的单层膜光学薄膜参数近似值作为参考,设置全光谱拟合反演法优化搜索的上下限,结合适当的评价函数构建计算物理模型,并选用综合优化算法求解获得待测膜系各膜层的光学薄膜参数.最后设计TiO2、SiO2单层膜和膜系为:G|0.5HLHL0.5H|A(H-TiO2,L-SiO2)的多层膜进行测量验证,并分析了该测量方法的效率准确度、稳定性等.     

电子束蒸发TiO_2膜通氧量对薄膜光学性能的影响

研究了不同通氧量对电子束蒸发沉积二氧化钛薄膜的光学性能影响。随着氧气流量从37.4×10-3Pa·m3·s-1增加到61.2×10-3Pa·m3·s-1,真空室的真空度从1.4×10-3Pa变化到2.5×10-3Pa,可以得到不同光学性能的二氧化钛薄膜。采用分光光度计测试其光谱,结果发现Ti O2薄膜的透射率峰值随着真空度降低而增大,折射率和消光系数随真空度降低先升高后降低。在真空度2.0×10-3Pa的工艺条件下,成膜质量最优,透射率为92%,折射率在2.50~2.20之间,消光系数在10-4以下。根据Cauchy方程拟合其色散规律,拟合曲线和采用包络法计算得到的曲线较好重合,折射率随波长的变化公式为n(λ)=2.17+6.12×104/λ2+2.98×108/λ4。     

氙气泄漏检测设备的性能测试

新型空间电推进技术具有高比冲、小推力、长寿命等优点,将广泛应用于新一代卫星推进系统中。由于氙气具备较低的电离能和较高的原子能量,是电推进主要的推进剂。针对卫星电推进系统氙气供给子系统在加注氙气过程中可能造成的泄漏,研制了氙气泄漏检测设备。通过介绍设备结构、技术指标、检测方法等相关技术内容,给出了设备的性能测试结果。测试结果表明:研制的氙气泄漏检测设备完全能够满足电推进系统加注氙气时泄漏检测的技术要求。     

偏置式空间机械臂关节角参数化逆运动学求解

针对偏置式空间7自由度(DOF)冗余机械臂,提出了一种基于关节角参数化的运动学求解方法。根据空间机械臂的结构特点对其臂型进行了分析,采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立空间机械臂坐标系。采用D-H法对空间机械臂操作空间进行了描述,在考虑运动学约束的基础上,得到了以关节角为变量的正运动学模型。通过分析逆运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解了该类机械臂逆运动学的完整解析解。在Matlab环境下,使用Matlab Robotic Tools对机械臂的初始姿态进行了仿真。通过给定的机械臂末端位姿,根据推导的逆运动学算法对空间机械臂各个关节的角度进行了求解。机器臂的运动学逆解算将作为机器臂运动规划和轨迹控制的基础。     

碳纳米管阴极电离规结构的模拟优化设计

为了提升碳纳米管(CNT)阴极电离规的综合性能和实用性,本文利用离子光学模拟软件SIMION3D8.0和CAD建模软件构建了CNT阴极电离规的物理模型,且通过模拟计算得到不同电极结构参数对CNT阴极电离规各种性能的影响规律。研究结果表明,不同的阴极基座直径、门极尺寸产生不同的电子运动轨迹;电子运动路径随着外屏与阳极栅网之间距离的增大先增大后减小;电子逃逸率随着门极和阳极顶部间距的减小而逐渐增大;聚焦孔直径对正离子的收集影响显著,且气相离子/电子激励脱附离子收集比率在收集孔直径约为2 mm时达到最大。故选用合适的电极结构参数能有效地提高CNT阴极电离规的总体性能,延伸其真空测量下限。     

LHT-100霍尔推力器滤波设计与放电震荡关系研究

为了对LHT-100霍尔推力器放电震荡进行抑制,研制了与推力器相匹配的放电震荡抑制装置。结合国内外霍尔推力器放电震荡研制背景,通过仿真分析和集成试验两种手段,对LHT-100霍尔推力器放电震荡情况进行了研究。根据试验结果表明滤波参与下放电回路震荡得到了有效抑制,为电推进系统稳定工作提供了可靠保障。     

添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面

目的添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面间的缺陷,抑制金刚石与铜之间的弱润湿性,增强复合材料的界面结合。方法采用放电等离子烧结(SPS)技术制备含有不同质量分数Nd的镀钛金刚石/铜复合材料,采用扫描电子显微镜观察界面处的微观形貌,采用X射线衍射仪和X射线能谱仪分析界面处组织,采用排水法测试复合材料的密度和致密度。结果添加稀土Nd后,金刚石-铜两相界面间促生了Cu_5Nd、NdCu_2、Cu_3Ti等相。界面间的Cu_5Nd、NdCu_2、Cu_3Ti、TiC填补了镀钛金刚石/铜复合材料界面处原有的空隙、孔洞等缺陷。未添加稀土Nd的镀钛金刚石/铜复合材料的密度为4.589 g/cm~3,致密度为81%;添加3wt%的Nd元素后,镀钛金刚石/铜复合材料的密度和致密度分别达到了5.569 g/cm~3和98%,密度较未添加Nd的复合材料提升了21%。随着Nd含量的增加,金刚石-铜界面间的缺陷逐渐减少,界面结合效果逐渐转好。结论稀土Nd极大地改善了镀钛金刚石/铜复合材料两相界面处的缺陷,很好地修饰了原本润湿性较差的金刚石-铜两相界面。添加Nd元素后,复合材料两相界面结合紧密。