硅在红外光学薄膜中的应用研究

介绍了硅的理化特性以及在光学薄膜设计中的应用特点.对电子束沉积硅薄膜时的温度、真空度进行了确定,并对其沉积速率的稳定性以及石墨坩埚的使用方法进行了研究.利用分光光度法测定了硅膜在0.5μm～5 μm波段范围内的折射率分布曲线.     

钛对碳纳米管增强铝基复合材料组织与性能的尺寸效应

通过粉末冶金的方法,制备了致密和较高强度的CNT/Al复合材料,并系统地研究了在制备粉末阶段时引入不同粒径的钛粉后,对复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明,在一定范围内,钛颗粒尺寸与制备的CNT-Ti/Al复合材料力学性能成反比。当加入的钛颗粒粒径为80 nm时,CNT-Ti/Al复合棒材力学性能最佳。其主要原因包括两个方面:一是钛颗粒有助于碳纳米管的分散,同时自身作为一种第二相强化基体;二是制备过程的热反应,使复合材料组织中生成了一种核壳结构,极大地增强了其界面结合与碳纳米管的载荷转移。     

红外探测器滤光膜的研究与制备

为满足红外探测器在1.064 m和3~5 m双波段透射,在1.2~2.8 m波段反射,可适应复杂的环境条件、具有高稳定性和可靠性等要求,依据薄膜的设计理论,选择合理的膜系设计方法,借助TFC膜系设计软件对膜系结构进行优化设计。并采用电子束真空蒸发和离子辅助沉积技术,在蓝宝石晶体基底上镀制红外多波段滤光膜。同时对所使用的薄膜材料的光学、物理、化学和机械特性进行分析与研究。通过反复试验,优化工艺参数,使多波段滤光膜得以实现。对所制得的薄膜进行测试,基本满足红外探测器的使用要求。     

多波段防护镜光学薄膜的研制

紫外、蓝光、近红外等波段的光对人眼有一定程度的危害,这些波段的光存在于各种光电系统中,使用者需要佩戴防护镜进行防护。为了能够同时实现对上述三个波段的防护,通过膜系设计软件设计了防护膜系和增透膜系,采用电子束蒸发的方式进行了镀制,以电阻蒸发的方式在镜片两侧加镀了防水膜,并对镜片的光谱性能和防水性能进行了测试。结果表明,研制的镀膜镜片在250~360 nm的紫外波段、400~430 nm的蓝光波段、500~780 nm的可见光波段、900~1400 nm近红外波段平均透过率分别约为0.5%、38%、96%、40%,水滴角可达113°,能够有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害,且镜片低偏色、可见光透过率高、防水效果好。     

双波段激光防护红外减反膜的研制

针对军用光电仪器对激光致盲武器的防护要求,选取Si和YbF3,ZnS和YbF3两种高低折射率组合形式研制了激光防护减反膜。在多光谱ZnS基底上,采用电子束及离子辅助沉积技术,制备了能够对532 nm和1064 nm激光进行有效防护,同时对3~5μm的波段具有高透射率的薄膜。对Si膜的电子束沉积工艺进行了研究;对YbF3在不同的材料组合中的沉积工艺进行了优化;解决了膜层与基底之间的粘附性问题。该薄膜集探测用减反器件和防护器件于一体,可以使星载、机载等光电仪器的结构得到简化;光谱分析和环境测试的结果表明,各项指标满足使用要求。     

Ti含量对CNT/Al复合材料组织与力学性能的影响

通过高能球磨、放电等离子烧结和热挤压的方法,制备了不同钛含量的(CNT-Ti)/Al复合材料,并探究了高能球磨对粉末形貌演变、烧结以及热挤压对基体复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明:钛的加入不仅能分散部分碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs),还能与Al基体反应形成分布均匀的第二增强相TiAl₃,且TiAl₃的含量与加入钛的含量成正比。Ti含量越高,(CNT-Ti)/Al棒材显微硬度越高,塑性和韧性随之降低。含钛量为7%的复合材料具有最高的拉伸强度(221 MPa),这主要归因于在制备过程中生成的第二相TiAl₃比例适中,能较好地发挥其弥散强化的增强效应。     

黄绿色荧光成像用环烯烃共聚物镜片减反膜的研制

针对黄绿色荧光成像过程中由于发光微弱导致细节丢失的问题,以环烯烃共聚物中的F52R材料为基底镜片,采用电子束离子辅助蒸发的方法制备了可见光波段黄绿光高通型的减反膜。根据光谱使用要求,利用膜系设计软件TFCalc进行了膜系的设计和优化;通过离子源沉积工艺的优化,解决了低温镀制过程中膜层牢固度的问题。测试结果表明：当光线的入射角为5°时,400～700nm平均反射率约为0.55%,500～600nm的黄绿光平均反射率约为0.29%,光谱曲线呈现黄绿光高通的形状,满足使用要求。     

1064nm激光束薄膜三等分系统的研制

为了实现激光器的共享,提高其利用率,设计并研制了对1064nm的激光光束进行三等分的系统,该系统由三个不同性能的薄膜器件构成,与入射光束成45°角放置,系统结构简单。薄膜器件从膜系设计到制备过程都力求加强抗激光损伤能力,得到的三等分激光束具有共面、间距可调的特点。     

纳米NiCrBSi-TiB2涂层的滑动磨损行为

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面制备纳米NiCrBSi-TiB₂涂层,采用XRD、SEM等手段对涂层的微观结构进行表征,同时研究了该纳米涂层和常规NiCr-Cr₃C₂涂层的抗滑动磨损性能。结果表明：纳米NiCrBSi-TiB₂涂层具有晶粒纳米化和组织均匀化特点,其平均晶粒尺寸约为46 nm。与NiCr-Cr₃C₂涂层相比,纳米NiCrBSi-TiB₂涂层具有更优的抗磨损性能,这主要归因于纳米涂层优异的断裂韧性和硬度配合以及微观组织均匀化分布。