高能离子束辅助沉积制备钛纳米膜

用离子束溅射沉积和高能离子束辅助沉积方法制备了具有择尤性的钛纳米薄膜，并采用原子力显微镜、X射线衍射仪和俄歇电子谱仪研究了试样表面预处理、离子束流和温度等离子束工艺参数对钛薄膜结构的影响。结果表明：离子束溅射沉积的钛膜在[002]和[102]晶向上呈现出明显的择尤生长现象，并分别在该两个晶向上表现出纳米晶型和非纳米晶型结构；当用高能离子束辅助沉积时，[102]晶向择尤生长现象消失，且钛膜的结构对束流变化较为敏感，束流较低时，钛膜为纳米结构且择尤生长现象减弱，而束流增加时晶粒长大，择尤生长现象叉增强。另外钛膜容易受到氧的污染，并随辅助离子强度增加而增强。     

DU-Ti合金表面N+Ti+多层Ti/TiN复合膜的制备与耐蚀性

采用单一的表面改性技术难以提高贫铀钛合金(Du-Ti)的耐蚀性能.采用等离子体浸没离子注入技术依次在Du-Ti合金表面注入N和Ti,再利用非平衡脉冲磁控溅射技术制备多层Ti/,TiN,研究了膜层的形貌、结构及耐蚀性能.结果表明:膜层厚约3μm,呈柱状结构,致密,但存在一些微缺陷,膜基结合紧密;膜层出现面心立方结构的TiN和密排六方的Ti,在DU-Ti合金界面形成了少量的UO2,没有铀的氮化物;膜层耐蚀性能较基体得到较大提高;微观缺陷是TiN层局部片状脱落的主要原因,外层TiN出现片状脱落后.注入层和内层Ti/TiN多层膜仍能有效保护基体.     

变面积临界流文丘里喷嘴特性研究

针对目前气体流量计量领域临界流文丘里喷嘴临界流量不可调节或调节困难的情况,提出一种喉部过流面积可调节的变面积临界流喷嘴.通过结构分析、建模计算、流体力学Fluent仿真等方式,对棒状节流体、锥状节流体、台锥状节流体三种不同调节方式进行研究分析.结果表明:采用三种不同节流体的变面积临界流文丘里喷嘴均能实现临界流流量的调节,在背压比小于最大允许背压比后,流量保持一稳定值,基本不变.建模计算得到的理论值与Fluent仿真到的数据较为符合.     

铀表面全方位离子注入渗氮处理研究

利用全方位离子注入技术在金属铀表面进行渗氮处理。结果表明,离子注入温度和脉宽是关键工艺参数;提高基体温度,明显增加氮离子在铀中的注入深度。利用俄歇电子能谱（AES）分析注入工艺参数与渗氮层深度间的关系,增加注入脉宽能明显提升含氮层深度。在其它工艺参数不变的情况下,采用60μs脉宽的渗氮层深度比40μs有显著增加,而80μs注入脉宽的渗氮层深度比低温氮离子注入深度提高一个数量级。脉冲负高压对渗氮层深度影响并不明显,但会提高氮的保持剂量。     

铀表面离子注入碳改性层抗腐蚀性研究

研究了碳在铀表面注入、梯度注入、反冲注入及离子束辅助沉积改性工艺。采用俄歇电子谱仪（AES）分析碳改性层沿深度方向的成分分布；采用X射线衍射仪（XRD）分析改性层的结构；通过动电位极化曲线、极限湿热腐蚀实验，比较腐蚀前后样品表面的形貌变化，对改性层抗腐蚀机理进行探索。研究结果表明：几种改性工艺均实现了碳离子在铀表面的注入或沉积，碳离子注入可在铀的表面形成碳化铀；45keV能量辅助轰击沉积碳、50keV能量及梯度能量碳离子注入改性层的抗腐蚀性能较优，先离子溅射沉积再碳离子辅助沉积形成的改性层的抗腐蚀性能最差。改性层腐蚀以点蚀为主，样品的腐蚀呈现在腐蚀点向基体和周围扩展，改性层致密无缺陷的区域则未发生腐蚀。     

Ta12W合金表面离子束沉积薄膜与U-Nb合金之间的摩擦性能

采用离子束沉积方法在Ta12W合金表面制备了Sn,In软金属薄膜,Al2O3陶瓷薄膜和In/Al2O3复合薄膜.利用销盘摩擦磨损试验机并结合SEM观察分析了对偶销为U-Nb合金时,试样的摩擦学性能并讨论了摩擦磨损机理.当用SiC对偶进行评价时,Sn,In软金属薄膜降低了Ta12W合金摩擦系数.然而当对偶销改为工程状态的U-Nb合金时,由于用离子束溅射沉积法制备的Sn薄膜太薄、In薄膜与U-Nb合金发生粘着,Sn,In软金属薄膜与In/Al2O3复合薄膜均未降低Ta12W合金的的摩擦系数.当Sn薄膜增加到一定厚度时,摩擦性能得到明显改善.Al2O3陶瓷薄膜与U-Nb合金对偶销摩擦时,与Ta12W合金表面直接摩擦结果一样,由于U-Nb合金容易被磨损而使磨屑转移到试样表面,摩擦系数没有下降.     

铀表面等离子体浸没离子注入沉积制备氮化层+Ti/TiN多层膜的结构与性能

为了改善金属铀的摩擦磨损和抗腐蚀性能,采用等离子体浸没离子注入沉积(PIII&D)技术在铀表面氮化,再沉积Ti/TiN多层膜.利用扫描电镜和X射线衍射分析了薄膜的形貌和组织结构;对薄膜的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能进行了测试.结果表明:薄膜表面致密,界面晶粒柱状生长方式被阻断,晶粒细化;薄膜为Ti和TiN的双相结构,衍射谱中出现了UO_2和U_2N_3的衍射峰;薄膜大大提高了铀基体的摩擦磨损和抗湿热腐蚀性能,调制周期对薄膜性能的影响较大.