空间原子氧防护涂层技术研究现状及挑战

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作者 王虎 何延春 +10 位作者 李中华 周超 李坤 李学磊 左华平 王晓毅 王兰喜 杨淼 李毅 周晖 张斌 《中国表面工程》 北大核心 2025年第1期40-56,共17页

原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展,对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究。结果表明,涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率,涂层中的缺陷会提供原子氧的侵蚀通... 原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展,对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究。结果表明,涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率,涂层中的缺陷会提供原子氧的侵蚀通道,涂层的成分与结构会影响原子氧反应的概率。调查空间原子氧防护涂层的种类,分析不同类型涂层的特点。无机涂层防护性能优异,但其柔韧性较差;有机硅涂层柔韧性较好,但在大通量原子氧作用下易出现缺陷;复合结构涂层可以满足多种功能复合的需求,但对工艺要求也较高。对涂层制备方法进行整理归纳,对比分析磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、离子束共沉积、原子层沉积、溶胶-凝胶、前驱体光解/水热固化六种不同制备技术的优缺点以及应用对象。分析介绍原子氧防护涂层的进一步发展趋势。研究结果为我国低轨航天器材料的原子氧防护提供必要的研究依据和参考,为原子氧防护涂层技术的发展提供研究思路。 展开更多

关键词 原子氧 防护 涂层 制备

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溶胶-凝胶法制备聚酰胺-酰亚胺粘结MoS_(2)/SiO_(x)固体润滑涂层及其真空摩擦学性能研究

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作者 霍丽霞 苟世宁 +4 位作者 郭芳君 贺颖 冯凯 周晖 张凯锋 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期111-115,共5页

为了提升粘结MoS_(2)固体润滑涂层对空间活动零部件的润滑效果,本工作采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚-酰亚胺粘结MoS_(2)/SiO_(x)固体润滑涂层,通过正硅酸乙酯与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,在N,N-二甲基乙酰胺中通过共水解反应制... 为了提升粘结MoS_(2)固体润滑涂层对空间活动零部件的润滑效果,本工作采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚-酰亚胺粘结MoS_(2)/SiO_(x)固体润滑涂层,通过正硅酸乙酯与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,在N,N-二甲基乙酰胺中通过共水解反应制备了有机硅溶胶。硅溶胶进一步与聚酰胺-酰亚胺树脂、MoS_(2)混合,获得润滑涂料,并喷涂于G95Cr18基体表面,经固化获得聚酰亚-酰亚胺粘结MoS_(2)/SiO_(x)固体润滑涂层。采用傅里叶红外光谱分析了粘结剂结构,利用热失重分析仪和差示扫描量热仪表征了涂层的热性能。通过真空球盘摩擦试验机研究了涂层的真空摩擦学性能,并采用扫描电镜对磨痕进行了表征。结果表明:SiO_(x)表面的环氧基团能够与聚酰胺-酰亚胺在固化过程中产生化学键合作用,增加了两相的相容性,SiO_(x)在涂层中的分布均匀;随着SiO_(x)含量的增加,润滑涂层的热稳定性和聚酰胺-酰亚胺的T_(g)提高;SiO_(x)在涂层中分散均匀,含量达到2.0%(质量分数)以上时,能够有效降低涂层的磨损,在涂层中与固体润滑剂MoS_(2)产生协同润滑效果,通过产生滚动作用来提升润滑涂层的强度,从而起到降低涂层真空摩擦系数与磨损率的作用。 展开更多

关键词 聚酰胺-酰亚胺 溶胶-凝胶法 固体润滑涂层 真空摩擦学性能

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钛合金表面MAO/粘接PTFE涂层的真空摩擦学性能 被引量：5

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作者 胡汉军 周晖 +4 位作者 曹珍 冯兴国 张凯锋 郑玉刚 霍丽霞 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期318-324,共7页

采用真空球盘摩擦试验机,分别在低载、中载和重载工况下测试了一种MAO/粘接PTFE复合涂层的摩擦学性能.结果表明:微弧氧化层提升了基底抵抗变形的能力,确保了摩擦过程中粘接PTFE涂层与基底结合状态的稳定,并且在原位生长过程中继承了金... 采用真空球盘摩擦试验机,分别在低载、中载和重载工况下测试了一种MAO/粘接PTFE复合涂层的摩擦学性能.结果表明:微弧氧化层提升了基底抵抗变形的能力,确保了摩擦过程中粘接PTFE涂层与基底结合状态的稳定,并且在原位生长过程中继承了金属表面原有的机械加工形貌,形成了特殊的"波峰"与"波谷"交替并存的"波状"多孔地形."波峰"与孔壁作为与摩擦对偶接触的硬质区域起承载和耐磨损作用,"波谷"和微孔作为与摩擦对偶接触的软质区域起贮存润滑剂与提供转移膜的作用.在两者的耐磨-减摩协同作用下,MAO/粘接PTFE复合涂层在不同接触应力条件下的摩擦学寿命较传统的喷砂/粘接PTFE的摩擦学寿命有了极大提升. 展开更多

关键词 微弧氧化 粘接PTFE 摩擦

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原子氧对非平衡磁控溅射MoS_(2)-Ti复合薄膜真空摩擦学性能的影响 被引量：4

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作者 胡汉军 张凯锋 +2 位作者 周晖 刘兴光 郑玉刚 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期627-635,共9页

对采用非平衡磁控溅射方法制备的柱状晶MoS_(2)-Ti复合薄膜开展了原子氧(AO)辐照试验.原子氧的平均动能是5 eV,累计辐照通量6.0×10^(22)atoms/cm^(2).原子氧造成薄膜表面出现"绒毯"状形貌,表层的MoS_(2)和内部的低价钛... 对采用非平衡磁控溅射方法制备的柱状晶MoS_(2)-Ti复合薄膜开展了原子氧(AO)辐照试验.原子氧的平均动能是5 eV,累计辐照通量6.0×10^(22)atoms/cm^(2).原子氧造成薄膜表面出现"绒毯"状形貌,表层的MoS_(2)和内部的低价钛氧化物分别被氧化成硬质的MoO_(3)和TiO_(2),但原子氧对距表层30 nm以下Mo的化学态没有影响.薄膜的初始真空摩擦系数和磨损率分别由辐照前的大约0.018和4.49×10^(-17)m^(3)/(N·m)升高至0.03和5.5×10^(-17)m^(3)/(N·m),磨损机制也发生了由黏着磨损向磨粒磨损的转变. 展开更多

关键词 MoS_(2)-Ti薄膜 原子氧辐照 真空 化学组成 摩擦机制

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大功率射频场反构型等离子体电推进研究 被引量：5

5

作者 孙新锋 温晓东 +3 位作者 张天平 郭宁 贾艳辉 吴辰宸 《火箭推进》 CAS 2018年第1期44-52,共9页

大功率(MW级)射频场反构型等离子体电推进具有高比冲、长寿命、大推力和高效率的特点,是未来深空探测或空间货运极具竞争力和应用前景的电磁推进技术。针对国内外当前大功率推力器的研究进展,对比分析了场反构型等离子体推力器的独特优... 大功率(MW级)射频场反构型等离子体电推进具有高比冲、长寿命、大推力和高效率的特点,是未来深空探测或空间货运极具竞争力和应用前景的电磁推进技术。针对国内外当前大功率推力器的研究进展,对比分析了场反构型等离子体推力器的独特优势,并对其结构和工作原理进行了介绍。从大功率射频场反构型等离子体电推进的磁拓扑结构优化设计、大功率脉冲电源技术和场反构型等离子体推力器的试验验证等角度分析了大功率场反构型等离子体电推进的关键技术。 展开更多

关键词 深空探测 技术分析 大功率场反等离子体推力器 电磁推进

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基于PECVD方法制备的透明硅氧烷(SiOxCyHz)阻隔薄膜特性研究 被引量：3

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作者 董茂进 冯煜东 +6 位作者 韩仙虎 蔡宇宏 秦丽丽 王毅 王冠 马凤英 王济洲 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期99-103,共5页

柔性、透明的高阻隔性薄膜在有机太阳能薄膜电池、柔性有机发光二极管、电子纸和真空绝热板等领域都有需求。采用对电极辊结构的等离子体增强化学气相沉积方法,卷对卷的方式在聚酯(PET)基膜上,以硅醚(HMDSO)为单体,氧气(O;)为反应气体,... 柔性、透明的高阻隔性薄膜在有机太阳能薄膜电池、柔性有机发光二极管、电子纸和真空绝热板等领域都有需求。采用对电极辊结构的等离子体增强化学气相沉积方法,卷对卷的方式在聚酯(PET)基膜上,以硅醚(HMDSO)为单体,氧气(O;)为反应气体,制备了柔性硅氧烷(SiOxCyHz)薄膜。研究了膜厚,氧气/单体比例、压力等参数对透水率(WVTR)的影响规律、测试了膜层的组分、透射光谱、应力等特性。研究结果表明,透水率随硅氧烷薄膜厚度增大而减小,随氧气/单体比例增大而减小,随压力减小而增大。500 nm厚的硅氧烷薄膜透水率低于5×10;g/(m;·day),可见光谱段(380-760 nm)透光率达到88.6%,表面粗糙度为1.8 nm,薄膜应力随薄膜厚度增加显著增大。 展开更多

关键词 硅氧烷薄膜 对电极辊 等离子体增强化学气相沉积方法 阻隔膜 透水率

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空心阴极放电稳定性试验研究 被引量：2

7

作者 冯杰 成荣 +2 位作者 王尚民 杨三祥 刘超 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期40-46,共7页

为研究空心阴极在起弧、稳态及熄弧等三个关键过程的放电特性从而改善地面测试试验中供电电源与空心阴极的匹配性,搭建了实验平台进行了试验研究,获得了这三个过程中阴极的典型伏安特性曲线。对阴极组件起弧及稳态工作过程进行监测,通... 为研究空心阴极在起弧、稳态及熄弧等三个关键过程的放电特性从而改善地面测试试验中供电电源与空心阴极的匹配性,搭建了实验平台进行了试验研究,获得了这三个过程中阴极的典型伏安特性曲线。对阴极组件起弧及稳态工作过程进行监测,通过动态回路平衡方程确定了使用稳压稳流电源时系统的稳态工作点,并通过试验验证了空心阴极在不同流率点下放电特性的变化情况。最后对空心阴极熄弧过程的伏安特性进行了研究,通过拉偏测试试验确定了维持阴极自持放电的最小维持功率。结果表明:空心阴极与供电电源构成的系统具有两个工作点,阴极在起弧至稳态工作过程中将跨过首个工作点并最终稳定在在阻抗更小的工作点上。阴极的稳态工作伏安特性呈现为典型的负阻特性,适当增大气体流量和发射电流可以提升发射效率。维持LHC-5L型BLa6阴极稳态放电所需最低输入功率为14 W,维持功率低于该值时空心阴极将熄弧。 展开更多

关键词 空心阴极 起弧 熄弧 伏安特性 评价方法

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基于SAGE的30 K空间双级斯特林制冷机设计

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作者 许国太 孙述泽 +3 位作者 李生华 马如林 尹成厚 闫春杰 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期23-26,共4页

瞄准未来空间应用的双级斯特林制冷机,开展了结构设计和详细的热力学设计。通过商业软件Sage建立了计算模型,分析了工作频率、充气压力、一二级排出器长度等参数对制冷性能的影响规律,得到了30 K双级斯特林制冷机合理的结构和工作参数,... 瞄准未来空间应用的双级斯特林制冷机,开展了结构设计和详细的热力学设计。通过商业软件Sage建立了计算模型,分析了工作频率、充气压力、一二级排出器长度等参数对制冷性能的影响规律,得到了30 K双级斯特林制冷机合理的结构和工作参数,为开展详细的结构设计和参数调试提供参数依据。 展开更多

关键词 30 K 双级 斯特林制冷机

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射频离子推力器放电与引出特性调节规律仿真与试验研究 被引量：15

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作者 吴辰宸 孙新锋 +1 位作者 顾左 贾艳辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期232-240,共9页

获得射频离子推力器放电与引出特性调节规律,是制定性能调节控制优化算法的核心问题。为了获得射频离子推力器放电与引出特性,采用数值计算与试验研究的手段,对LRIT-40射频离子推力器放电与引出特性调节规律开展了研究。研究结果表明:... 获得射频离子推力器放电与引出特性调节规律,是制定性能调节控制优化算法的核心问题。为了获得射频离子推力器放电与引出特性,采用数值计算与试验研究的手段,对LRIT-40射频离子推力器放电与引出特性调节规律开展了研究。研究结果表明:模型能够正确描述放电与引出特性调节规律;射频功率适合作为精调参数,用于连续平滑地调节性能;屏栅电压调节存在明显拐点,当屏栅电压低于拐点,可配合射频功率对性能进行精调;当屏栅电压高于拐点,适合作为快速响应调节参数;65W～85W射频功率、800V～1500V屏栅电压能够实现推力1.5mN～4.7mN,比冲1300s～3920s宽范围调节,制定性能调节优化控制算法时,应根据需要选取最小参数调节区间。 展开更多

关键词 离子推力器 电参数 性能调节 流体模型

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离子推力器空心阴极分区均布模型研究 被引量：5

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作者 谷增杰 郭宁 +4 位作者 贾艳辉 谢侃 杨威 冯杰 孙运奎 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1900-1906,共7页

为了研究空心阴极结构尺寸和工况参数对放电性能的影响规律,基于发射体区和孔腔区等离子体参数均布假设,建立了一种不依赖试验和经验参数的适用于节流型空心阴极的分区均布数学模型。以LHC-5L空心阴极为算例,仿真结果与空心阴极试验结... 为了研究空心阴极结构尺寸和工况参数对放电性能的影响规律,基于发射体区和孔腔区等离子体参数均布假设,建立了一种不依赖试验和经验参数的适用于节流型空心阴极的分区均布数学模型。以LHC-5L空心阴极为算例,仿真结果与空心阴极试验结果对比表明,当输入参数在一定范围之内,计算所得放电电压误差优于20%,发射体温度误差优于15%,放电电压等参数随放电电流、工质流率、关键结构尺寸的变化趋势与试验结果基本一致,证明该模型可以用于预测空心阴极放电性能,为空心阴极结构参数选择和设计优化提供依据。 展开更多

关键词 电推进 空心阴极 放电特性 建模仿真 性能试验

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聚酰亚胺薄膜表面改性处理方法研究 被引量：6

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作者 田晓娟 王丹 +2 位作者 李中华 黄俊晓 高原 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期108-114,共7页

目的利用聚酰亚胺(PI)可溶解于碱性溶液的特性,探究碱溶液改性处理PI基材表面的实验方法。研究NH_3·H_2O、NaOH和KOH等碱溶液的浓度、温度、时间和处理条件的不同与PI表面改性效果之间的关系,确定最佳改性处理方法。方法用不同浓度... 目的利用聚酰亚胺(PI)可溶解于碱性溶液的特性,探究碱溶液改性处理PI基材表面的实验方法。研究NH_3·H_2O、NaOH和KOH等碱溶液的浓度、温度、时间和处理条件的不同与PI表面改性效果之间的关系,确定最佳改性处理方法。方法用不同浓度的NH_3·H_2O、NaOH和KOH溶液在室温或水热条件下处理PI基材。用正交试验确定水热条件的最佳碱浓度、温度和处理时间。样品处理前后的接触角变化用接触角测量仪测定,透光率用紫外可见分光光度计表征,拉伸强度和断裂伸长率用智能电子拉力机测定。结果实验得出的最佳表面处理条件为:25μm厚度的PI基材采用1.0 mol/L NH_3·H_2O溶液,室温下处理30 min;50μm厚度的PI基材采用0.05 mol/L NaOH溶液,水热温度120℃,时间90 min。结论对于厚度为25μm的PI基材,1.0 mol/L NH_3·H_2O溶液处理后,表面接触角降低至45°,说明NH_3·H_2O溶液可有效提高较薄PI基材的表面亲水性。KOH处理后的PI基材亲水性显著提高,但碱液浓度不易控制。采用NaOH水热表面改性方法,能较好地改善PI基材的表面亲水性,从而提高基材与无机涂层之间的界面粘附性。 展开更多

关键词 聚酰亚胺 碱处理 表面改性 亲水性

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在聚酰亚胺表面构筑含微纳米SiO_(2)颗粒涂层的方法研究 被引量：3

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作者 徐灿 邱心宇 +2 位作者 郭云 刘惠涛 高原 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期169-176,共8页

目的研究一种将Stober法制备的SiO_(2)纳米微球分散在含硅溶胶体系中,在聚酰亚胺(PI,Kapton)表面制备含SiO_(2)微纳米颗粒涂层的新方法,并利用该涂层提高Kapton薄膜的使用寿命和抗原子氧(atomic oxygen,AO)侵蚀能力。方法用正硅酸乙酯(T... 目的研究一种将Stober法制备的SiO_(2)纳米微球分散在含硅溶胶体系中,在聚酰亚胺(PI,Kapton)表面制备含SiO_(2)微纳米颗粒涂层的新方法,并利用该涂层提高Kapton薄膜的使用寿命和抗原子氧(atomic oxygen,AO)侵蚀能力。方法用正硅酸乙酯(TEOS)在碱性条件下制备Stober微球,用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)在酸性条件下制备含硅溶胶。将Stober微球均匀分散到溶胶中,用提拉镀膜方法在经低浓度NaOH水热处理后的Kapton薄膜表面,制备含SiO_(2)微纳米颗粒的涂层。在束流密度为1.43×10~(16) atoms/(cm^(2)·s),辐照时间为6 h的AO环境中进行模拟试验。用SEM扫描电镜和AFM原子力显微镜表征试验前后样品的表面形貌。结果 AO辐照后,原始Kapton薄膜的质量损失和AO侵蚀率分别为1.39 mg/cm^(2)和3.17×10^(-24) cm^(3)/atom,且Kapton表面被严重侵蚀;而有涂层的Kapton样品,质量损失和AO侵蚀率分别下降为0.10 mg/cm^(2)和0.22×10^(-24) cm^(3)/atom,侵蚀率只相当于原始Kapton的6.9%。结论采用Stober与sol-gel相结合的方法,提高了所制备涂层中SiO_(2)的含量。模拟试验表明,该涂层提高了样品的抗AO侵蚀能力。此制备方法简单实用,对于长寿命航天器中聚合物材料的AO防护,具有一定的研究意义。 展开更多

关键词 聚酰亚胺 SiO_(2) 涂层 St?ber法 SOL-GEL KAPTON 表面改性

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改善SiO_(2)涂层与聚酰亚胺基体界面结合性能的研究 被引量：1

13

作者 邱心宇 王丹 +3 位作者 徐灿 郭云 刘惠涛 高原 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期315-322,共8页

目的利用硅烷偶联剂(SCA)有机官能基对有机物具有反应性或相容性的特点,探讨通过SCA改善SiO_(2)涂层与聚酰亚胺(PI,Kapton)基体界面粘附力的实验方法,提高SiO_(2)涂层与PI基体的结合强度,同时削弱因温度变化而引起的内应力。方法水热条... 目的利用硅烷偶联剂(SCA)有机官能基对有机物具有反应性或相容性的特点,探讨通过SCA改善SiO_(2)涂层与聚酰亚胺(PI,Kapton)基体界面粘附力的实验方法,提高SiO_(2)涂层与PI基体的结合强度,同时削弱因温度变化而引起的内应力。方法水热条件下,用低浓度碱液对PI表面进行处理,选取γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)等三种不同的SCA,在溶剂热环境中与碱处理后的PI表面进行作用。用水汽辐照试验评价SCA与PI的结合状况。样品表面形貌用SEM扫描电镜和材料分析显微镜表征,表面润湿性用接触角测量仪测定,透光率用紫外可见分光光度计表征。结果经0.1 mol/L NaOH水热处理后,Kapton表面的水接触角由77°下降为53°。KH-550溶剂热环境下,在Kapton表面形成均匀的水解层。水汽辐照试验后,该水解层依然保持完整,透光率没有下降。但KH-560和KH-570水解层出现脱落,透光率分别下降了4.4%和9.3%。结论SCA虽然可以有效改善聚合物基体的润湿性,提高无机涂层与基体的界面粘附性,但在SCA选取上,必须考虑其与聚合物表面的相互作用。若SCA与聚合物基体的结合不牢固,反而更易造成涂层开裂、脱落,成为潜在的不稳定因素。 展开更多

关键词 聚酰亚胺 表面改性 硅烷偶联剂 SiO_(2)涂层 粘附性 溶剂热 KAPTON

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锗薄膜在低温下的折射率研究（英文） 被引量：1

14

作者 徐嶺茂 周晖 +4 位作者 张凯锋 郑军 李坤 王济洲 王多书 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期11-14,共4页

利用电子束蒸发方法在双面抛光的ZnSe基底上镀制单层Ge薄膜.在80 K^300 K温度范围内,采用PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪低温测试系统每20 K测量Ge单层在2~15μm波长范围的透射率.采用全光谱反演拟合方法得到Ge单层在不同温... 利用电子束蒸发方法在双面抛光的ZnSe基底上镀制单层Ge薄膜.在80 K^300 K温度范围内,采用PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪低温测试系统每20 K测量Ge单层在2~15μm波长范围的透射率.采用全光谱反演拟合方法得到Ge单层在不同温度下的折射率.结果显示,Ge单层折射率均随波长增大而减小,且变化趋势基本相同.利用Cauchy色散公式对折射率波长色散关系进行拟合,得到Ge薄膜材料折射率温度/波长色散表达式为:n(λ,T)=3.29669+0.00015T+5.96834×10^(-6)T^2+0.416 98/λ~2+0.173 84/λ~4.最后,验证了Ge单层膜折射率温度/波长色散公式的准确性. 展开更多

关键词 Ge膜 红外光学薄膜 折射率温度系数

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CoCrFeNiW_(x)高熵合金在室温及900℃下的摩擦磨损性能 被引量：4

15

作者 王世伟 周晖 +2 位作者 徐莺歌 张凯锋 冯凯 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期312-322,共11页

采用真空电弧熔炼技术制备了CoCrFeNiW_(x)(x=0.25、0.5、0.75及1.0)系列高熵合金,研究了W元素含量对合金晶体结构、显微组织、力学性能以及室温与900℃摩擦学性能的影响.结果表明:合金中W含量较低时形成单相面心立方(FCC)固溶体,W含量... 采用真空电弧熔炼技术制备了CoCrFeNiW_(x)(x=0.25、0.5、0.75及1.0)系列高熵合金,研究了W元素含量对合金晶体结构、显微组织、力学性能以及室温与900℃摩擦学性能的影响.结果表明:合金中W含量较低时形成单相面心立方(FCC)固溶体,W含量较高时会促进金属间化合物μ相的形成,随着W含量提升,合金显微组织由FCC胞状树枝晶(x=0.25)转变为FCC树枝晶及晶间层片状(FCC+μ)共晶组织(x=0.5、0.75),最后转变为FCC基体上分布的粗大树枝状μ相(x=1.0).由于W元素的固溶强化及原位生成金属间化合物μ相的第二相强化作用,使合金的强度和硬度等力学性能显著增加的同时塑性降低.在试验载荷为10 N,滑动速度0.3 m/s的测试条件下,CoCrFeNiW_(x)系列高熵合金与Si_(3)N_(4)陶瓷球配副时的球-盘摩擦试验结果表明:W元素的添加显著改善了合金的室温耐磨性,但对摩擦系数的影响较小;而900℃摩擦时,摩擦表面形成的多元复合氧化物摩擦釉质层具有良好的减摩抗磨作用,特别是W元素氧化产生的WO_(3)显著降低了摩擦系数,从而显著提升了合金的高温摩擦磨损性能.本文中研究的系列高熵合金中,CoCrFeNiW_(0.75)高熵合金室温下的屈服强度为863 MPa,抗压强度达1 250 MPa,900℃仍能保持446 HV的硬度,并在室温及900℃下均具有良好的摩擦磨损性能,具有良好的工程应用前景. 展开更多

关键词 高熵合金 CoCrFeNiW 微观组织 力学性能 摩擦 磨损

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激光表面重熔对CoCrFeNiW_(0.5)高熵合金组织及性能的影响

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作者 王世伟 周晖 +2 位作者 张凯锋 冯凯 邢振华 《热加工工艺》 北大核心 2024年第14期33-37,共5页

采用真空氩弧熔炼制备了非等原子比CoCrFeNiW_(0.5)高熵合金并进行了激光表面重熔处理,系统研究了激光表面重熔对合金相组成、显微组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:铸态高熵合金的显微组织由枝晶FCC相及枝晶间(FCC+μ)共晶组... 采用真空氩弧熔炼制备了非等原子比CoCrFeNiW_(0.5)高熵合金并进行了激光表面重熔处理,系统研究了激光表面重熔对合金相组成、显微组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:铸态高熵合金的显微组织由枝晶FCC相及枝晶间(FCC+μ)共晶组织组成,激光重熔后合金的共晶组织消失并且晶粒明显细化,金属间化合物μ相以颗粒状分布在等轴FCC的晶界上。与铸态合金相比,激光重熔后合金的硬度提升约17%,与Si_(3)N_(4)陶瓷配副时的摩擦系数降低约7%,磨损率降低约75%,这主要归因于激光重熔过程引起的细晶强化、固溶强化,以及合金组织成分均匀性的提升。 展开更多

关键词 高熵合金 激光重熔 显微组织 硬度 磨损

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电致变色器件中WO_3薄膜高温环境性能退化机理 被引量：7

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作者 周超 周晖 +3 位作者 张凯锋 左华平 何延春 熊玉卿 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期33-38,共6页

目的研究ITO/WO_3/LiTaO_3/NiO_x/Al反射式无机全固态薄膜中WO_3薄膜在高温环境中的性能退化机理。方法采用直流反应磁控溅射法制备电致变色器件和WO_3单层薄膜,并进行高温加热试验。对电致变色整体器件进行反射率变化量的测试,对WO_3... 目的研究ITO/WO_3/LiTaO_3/NiO_x/Al反射式无机全固态薄膜中WO_3薄膜在高温环境中的性能退化机理。方法采用直流反应磁控溅射法制备电致变色器件和WO_3单层薄膜,并进行高温加热试验。对电致变色整体器件进行反射率变化量的测试,对WO_3薄膜进行微观结构分析和电化学循环特性分析。结果电致变色器件经不同温度加热后,350℃以下,反射率变化量下降不明显,350℃以上反射率变化量明显降低,WO_3薄膜发生了非晶结构向晶体结构的转变。WO_3薄膜的电化学循环特性为:随着加热温度的升高,电致变色响应时间增大,350℃以上,响应时间急剧增大,电致变色性能降低明显,但电致变色循环稳定性更好。结论 WO_3薄膜疏松多孔的非晶结构能提供更多的离子(电子)注入和传输通道,电致变色性能更好,但疏松多孔结构循环稳定性较差。致密的晶体结构因通道闭合,离子(电子)不易注入和传输,电致变色性能较差,但致密结构循环稳定性较好。 展开更多

关键词 反射式无机全固态薄膜 电致变色 WO3薄膜 高温环境 退化机理

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环境因素对聚酰亚胺薄膜及涂层侵蚀效应分析 被引量：10

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作者 王丹 高志敏 +2 位作者 李中华 满彦汝 高原 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期123-128,共6页

目的采用不同表面改性方法处理聚酰亚胺,研究温度、湿度、紫外辐照和原子氧等环境因素对聚酰亚胺基体及涂层的侵蚀效应。方法用碱性溶液(NaOH)、硅烷偶联剂(KH-550)分别在水热及溶剂热条件下处理聚酰亚胺薄膜。用溶胶凝胶法制备二氧化... 目的采用不同表面改性方法处理聚酰亚胺,研究温度、湿度、紫外辐照和原子氧等环境因素对聚酰亚胺基体及涂层的侵蚀效应。方法用碱性溶液(NaOH)、硅烷偶联剂(KH-550)分别在水热及溶剂热条件下处理聚酰亚胺薄膜。用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,并在改性后的聚酰亚胺薄膜表面制备二氧化硅涂层。处理后样品的亲水性变化由接触角测量仪测定,透光率用紫外可见分光光度计表征,表面形貌用扫描电镜观察,表面结构变化由傅里叶变换红外光谱仪测定。环境效应试验用紫外老化箱和原子氧模拟试验装置进行评价,并用扫描电镜和材料显微镜表征环境因素对涂层产生的影响和破坏作用。结果实验得出的最佳表面处理条件为:(1)NaOH浓度0.1 mol/L,水热温度120℃,时间60 min;(2)20vol%KH-550+80vol%Et OH,溶剂热温度180℃,时间60 min。在此条件下处理后的聚酰亚胺基体与二氧化硅涂层界面结合较牢固。结论使用碱液水热处理与硅烷偶联剂溶剂热相结合的处理方法,可有效改善Si O2涂层与聚酰亚胺基体的界面粘附性。所制备的涂层均匀致密,具有很好的抗原子氧侵蚀能力,但在储运过程中必须注意环境湿度对涂层产生的破坏作用。 展开更多

关键词 聚酰亚胺 二氧化硅涂层 表面改性 原子氧 环境效应

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氩气流量对非晶碳膜结构及力学和摩擦学性能的影响 被引量：3

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作者 冯兴国 周晖 +9 位作者 张延帅 郑宇 张凯锋 汪科良 杨拉毛草 张宝荣 赵志勇 郑军 刘兴光 郑玉刚 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期263-269,共7页

目的提升9Cr18不锈钢表面的耐磨损性能。方法在不同氩气流量条件下,采用激光引弧磁过滤阴极电弧离子镀制备非晶碳膜。利用拉曼光谱、X射线光电子能谱仪(XPS)和原子力显微镜(AFM)表征薄膜的微观结构和化学态。利用薄膜综合性能测试仪和... 目的提升9Cr18不锈钢表面的耐磨损性能。方法在不同氩气流量条件下,采用激光引弧磁过滤阴极电弧离子镀制备非晶碳膜。利用拉曼光谱、X射线光电子能谱仪(XPS)和原子力显微镜(AFM)表征薄膜的微观结构和化学态。利用薄膜综合性能测试仪和大气球-盘摩擦试验机,测试薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果拉曼光谱分析表明,随着氩气流量从0m L/min增大到80m L/min,I_(D)/I_(G)值从0.62逐渐增大到2.84,而G峰的半高宽随着氩气流量的增大而降低。XPS分析表明,随着氩气流量的增加,薄膜中sp^(3)杂化键含量逐渐降低,氩气流量为0 mL/min时,sp^(3)杂化键的原子数分数为55.1%,氩气流量为80 mL/min时,sp^(3)杂化键的原子数分数降低至31.0%。氩气流量为0 mL/min时,制备的薄膜硬度和弹性模量最大,分别为46.4GPa和380.5GPa。不同氩气流量制备的薄膜,其摩擦系数为0.1~0.2,薄膜的磨损率随着氩气流量的增加而增大。结论氩气流量对非晶碳膜的耐磨性能具有显著的影响,氩气流量为0 mL/min时,所制备的薄膜的磨损率为3.8×10^(–17)m^(3)/(m·N),相较氩气流量为80 mL/min时所制备薄膜的磨损率(1.1×10^(–16)m^(3)/(m·N))降低了1个数量级,说明其具有优异的耐磨损性能。 展开更多

关键词 电弧离子镀 氩气流量 非晶碳膜 微观结构 硬度 摩擦学性能

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氮气流量对类富勒烯碳氮薄膜结构及力学性能的影响 被引量：2

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作者 冯兴国 杨拉毛草 +4 位作者 周晖 张凯锋 万志华 胡汉军 郑玉刚 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期236-242,共7页

目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳... 目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机研究了CNx薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果类富勒烯CNx薄膜中存在sp2 C—C、sp2 N—C和sp3 C—N化学键,类富勒烯结构的CNx薄膜的ID/IG比值较高且G峰向低峰位移动。随着氮气流量的增加,薄膜的硬度和弹性恢复系数先增大后减小,薄膜的硬度和弹性恢复系数越高,其磨损率越低。结论氮气流量为10 m L/min时制备的CNx薄膜具有较高的硬度和弹性恢复系数以及较低的摩擦系数和磨损率。在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜能显著提高其表面强度。 展开更多

关键词 磁控溅射 类富勒烯碳氮薄膜 微观结构 力学性能

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