射频电感耦合离子源放电室内放电等离子体的二维磁流体模拟研究

为了研究平面盘香形射频离子源等离子体放电特性,对射频电感耦合离子源内的放电等离子体运用磁流体动力学建立二维磁流体模型进行数值模拟,得到了放电室内等离子体参数分布.结果发现电子由于受双极性电势的约束主要分布在放电室的中心,放电等离子体吸收能量的区域主要在放电室内距天线1 cm附近.对比电子的温度和离子密度分布,在低气压条件下,电子加热的区域和产生电离的区域是分开的,电子加热的区域出现在线圈附近,而最强的电离过程发生在双极性电势最高的位置附近.     

单栅脉冲反应离子束刻蚀二氧化硅实验研究北大核心CSCD

为了提高刻蚀速率及降低刻蚀表面均方根粗糙度,文章采用脉冲引出单栅极反应离子源实验研究了SF_(6)/Ar离子束刻蚀二氧化硅过程中,气体比例、射频功率、气体总流量、脉冲偏压电源的占空比、入射角对刻蚀速率、均方根粗糙度的影响规律。结果表明,在不同条件下,射频功率对刻蚀速率、均方根粗糙度的影响规律是不同的;SF_(6)气体占比越高,刻蚀速率相对越大;随着气体总流量的增加,刻蚀速率逐渐增加,均方根粗糙度变化较小;在脉冲偏压电源的占空比较小的情况下,刻蚀速率比较稳定,均方根粗糙度比较小;入射角在不大于60°时,刻蚀速率变化较小,均方根粗糙度变化比较大;入射角大于60°时,刻蚀速率、均方根粗糙度明显减小。     

阳极层霍尔等离子体加速器内的二维磁流体模拟

利用二维磁流体动力学模型,对我们自行设计的圆柱形霍尔等离子体加速器通道内的放电等离子体进行数值模拟计算,得到了通道内的电子密度、离子密度等分布.从计算的结果看出电子密度和离子密度主要集中在阳极附近,在加速器内通道的上游离子的数密度很快的增加到最大值4 × 1015/m3,在加速器内通道的上游电子的数密度7×1013/m3,说明离化主要发生在阳极附近,霍尔等离子体加速器出口处离子流密度的分布是双峰分布,电势梯度在阳极附近比较大.通过和PIC方法计算的结果还有试验比较看出大体具有一致性.     

直流辉光等离子体的边缘效应

结合辉光渗氮试验结果,对直流辉光等离子体材料处理中的边缘效应进行了研究,根据相关鞘层理论,对工件边角处及其附近的鞘层厚度S、电场强度E及离子密度n进行了定性分析。结果表明：在边缘效应范围d内,当远离边角时,S将变大、E及n变小。主等离子体密度n0的减少将使边缘效应的影响范围d变大,因此降低工作气压P及电流I可减弱边缘效应。采用改进措施渗氮后,工件边缘效应得到抑制,且渗氮效果较好。     

喷雾造粒预合金化W-Ni-Fe三元合金粉末及射频热等离子体致密球化研究

球形致密化的钨基（W-Ni-Fe）合金粉末对增材制造等粉末成形构件的强度等物理性能的提升具有重要意义。采用喷雾造粒和射频热等离子体高温致密球化处理的方式研究了W-Ni-Fe粉末经喷雾造粒后射频热等离子体处理对其合金粉末的形貌、孔隙等的作用效果。研究表明,经喷雾造粒后所形成的96W-2.5Ni-1.5Fe三元合金粉末显微组织结构疏松,内部中空洞较多且表面粗糙;射频热等离子体对喷雾造粒粉进行处理后其综合性能提高,球形粉表面孔洞及疏松现象有所缓解,但仍有部分颗粒表面与内部存在微孔,且致密球化后的W晶粒之间Ni、Fe相含有较高含量的W元素。     

钽粉等离子体球化及其球化过程中卫星粉的形成机制

微米级钽粉(Ta)在生物医疗增材制造和其它制造领域具有广阔的应用前景。采用射频热等离子体对不规则钽粉进行球化处理以改善其流动性,对等离子体球化处理前后的钽粉进行了表征,并分析了球化过程中卫星粉的形成过程与机制。结果表明,经等离子体球化后的钽粉具有较为理想的球形度和光滑的表面,其霍尔流动性和表观密度分别从13.6 s·(50 g)^-1提高到6.73 s·(50 g)^-1和6.83 g·cm^-3提升至9.06 g·cm^-3,钽粉的球化率和球形度分别可约达95.2%和0.92;球化过程中卫星粉的形成主要是因液滴的碰撞所致,且随着送粉速度的增加,液滴碰撞概率增大,液滴的凝并使球形颗粒的粒径增大。     

深井软岩巷道群掘进扰动效应与控制技术研究

在高应力作用下,巷道掘进时会对邻近既有巷道产生较大的扰动影响,引起先掘巷道围岩产生大变形而失稳破坏,且在反复扰动影响下深部软岩巷道群围岩稳定控制较为困难.以淮南矿区千米深井朱集西煤矿巷道群为研究背景,理论分析双圆孔及多圆孔周边的应力分布特征,计算得出巷道群间的理论间距.采用FLAC3D建立大型三维数值计算模型,揭示深部软岩巷道群布置方式(水平布设、斜交布设、交错布设)和开挖顺序(先中间后两边开挖、先两边后中间开挖、中间间隔开挖、从左到右开挖)等条件下围岩应力场、变形场及塑性区的分布规律,确定巷道群合理的布置与开挖方式.针对朱集西煤矿西翼11煤开拓巷道群围岩受扰动变形破坏特点,提出采用"锚网喷初次支护+预应力锚索加强支护+注浆加固"的锚网索喷注分步联合支护技术,保证软岩巷道群的长期稳定及使用安全,取得良好的围岩控制效果.