Ni-Cr薄膜换能组件静电响应特性与发火概率预测研究

针对电火工品在静电放电影响下可能发生误发火的问题,以Ni-Cr薄膜换能组件为研究对象,提出了一种分析其在人体静电放电下的响应特性,并预测发火概率的方法。首先,介绍了Ni-Cr薄膜换能组件系统架构,并建立了电火工品静电放电等效电路模型;其次,研究了Ni-Cr薄膜换能组件静电放电响应特性,分析了换能组件尺寸和放电电压对薄膜桥区温度的影响规律;最后,构建了Ni-Cr薄膜换能组件在统计特征下的输入条件,确定了换能组件失效判据,进而结合发火感度试验与数理统计方法,实现了在静电放电条件下电火工品发火概率的预测。研究结果表明:预测发火概率与试验值误差不超过5%,验证了本文方法的有效性。

贴膜式Ni-Cr换能元设计及性能研究

通过热压工艺将5μm的Ni-Cr薄膜附着在聚酰亚胺薄膜上制备了贴膜式Ni-Cr薄膜,采用激光刻蚀加工工艺制备了贴膜式Ni-Cr换能元电桥,仿真优化设计了蝶形、S形换能元电桥,并开展了2种形状电桥的贴膜式Ni-Cr换能元的伏安特性、最大不熔断电流、50 ms脉冲恒流电爆特性以及发火特性试验研究。研究结果表明:桥区长度为3 mm的换能元电桥在1 A 5 min恒流激励后桥区温度最低;贴膜式Ni-Cr换能元在33μF电容放电时,随着充电电压的升高断桥时间缩短,蝶形和S形未发生断桥的电压分别为16,20 V;蝶形和S形换能元在5 min恒流脉冲输入下的最大不熔断电流分别为1.3,1.2 A;在50 ms脉冲恒流电爆时,随着施加电流幅度的不断增加,其工作电压也不断增高,其断桥时间越来越短,S形换能元和蝶形换能元分别在2.4,2.3 A时电桥未发生爆炸;33μF、28 V电容放电下贴膜式Ni-Cr换能元可以点燃斯蒂芬酸铅,并正常发火。

基于ICP的Ar等离子体干法刻蚀Ti/Ni/Ag薄膜

在电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺中,选择合适的刻蚀条件对Ti/Ni/Ag薄膜的刻蚀至关重要。使用氩气(Ar)作为刻蚀气体,研究了射频偏压功率、气体体积流量、腔体压强、刻蚀时间等多个参数对功率芯片背面Ti/Ni/Ag薄膜刻蚀深度的影响,并优化刻蚀工艺参数。实验结果表明,调节射频偏压功率和Ar体积流量可以显著影响刻蚀速率,进而对薄膜的微结构进行有效调控。通过优化工艺参数,在射频偏压功率300 W、Ar体积流量40 cm^(3)/min、腔体压强1.2 Pa、刻蚀时间50 min下,芯片Ti/Ni/Ag薄膜的刻蚀深度达到283.25μm,有效提升了刻蚀效率和刻蚀精度。

磁控溅射制备锌镍合金薄膜的结构及耐蚀性能研究

为提高飞机结构件的耐蚀性能,采用闭合场非平衡磁控溅射技术在18Cr3Ni结构钢表面制备了锌镍合金薄膜,考察了锌靶和镍靶电流对薄膜表面形貌、微观结构和耐蚀性能的影响。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪对薄膜的微观形貌、晶相结构和力学性能进行了分析。对薄膜的电化学特性和耐中性盐雾腐蚀性能进行了研究,并对腐蚀产物进行了分析。结果表明:采用闭合场非平衡磁控溅射技术制备的锌镍合金薄膜具有致密的结构,薄膜中的镍起到了细化晶粒的作用,但随着镍含量的增加,薄膜的耐蚀性能下降。镍含量为7.63%(原子分数,下同)的锌镍合金薄膜具有最好的耐蚀性能,但其力学性能较差;镍含量为12.88%的锌镍合金薄膜具有良好的耐蚀性能和力学性能。薄膜经过中性盐雾试验后的腐蚀产物Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O起到了钝化作用,阻止了薄膜和基底被进一步腐蚀。采用磁控溅射制备的锌镍合金薄膜可用于精密结构件表面的腐蚀防护。

浸泡时间对B10铜镍合金钼酸盐转化膜性能的影响

B10铜镍合金具有优异的耐蚀性能和力学性能,因此被广泛应用于海洋工程。但是,由于其服役环境复杂,B10铜镍合金易发生腐蚀而导致泄漏,造成不可挽回的损失。制备了B10铜镍合金表面防腐转化膜,以提高合金表面的耐蚀性能;进行了电化学阻抗、塔菲尔极化曲线(Tafel极化曲线)、扫描电镜与能谱分析,并通过X射线光电子谱(XPS)观察了转化膜的表面覆盖腐蚀产物。结果表明,当B10铜镍合金试样在含钼酸盐的溶液中浸泡120 min时,溶液转移电阻(R_(ct))和膜电阻(R_(p))达到峰值,且缓蚀率高达92.5%;转化膜中含有Cu和Ni的氧化物以及氢氧化物,Mo以+4价和+6价氧化物的形式存在于转化膜中。

异质镍基高温合金激光沉积修复开裂机理研究

针对高裂纹敏感性K424镍基高温合金薄壁件难修复现状,采用低裂纹敏感性的GH4169镍基合金粉末在K424高温合金基板上进行激光沉积修复,对过程中产生的裂纹特征和开裂机理进行了研究。结果表明:修复时,裂纹首先在基材的热影响区萌生,然后分别向沉积区和基材内部扩展。这些裂纹呈现出曲折的沿晶界开裂特征,具有典型的液化裂纹形貌。经形貌分析和成分分析发现,晶界上的液膜主要来源于晶界上较大尺寸的在激光作用下未完全熔解的γ'相与γ相发生共晶反应,在热作用下形成液膜。此外,碳化物、硼化物等低熔点相在高温下熔解发生富集,促进了高温下液膜的形成。通过Simufact Welding软件所建立的数值模型验证了修复过程中的应力场和温度场,其中热影响区附近存在较大的应力场,是裂纹形成的驱动力。因此,在热影响区内,晶界上液膜的产生和较大应力的存在为液化裂纹的形成提供了条件。

动态人工模拟海水环境下两种B10铜镍合金腐蚀行为

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试并结合XPS测试和SEM/EDS微观表征,通过自制的冲刷腐蚀实验装置研究了两种B10铜镍合金在不同流速和不同时间下的冲刷腐蚀行为,比较了两种铜镍合金在不同冲刷条件下的腐蚀差异。结果表明,两种铜镍合金的腐蚀速率随时间的变化规律相似,在不同的流速下冲刷2 h后腐蚀速率较高,冲刷8 h后腐蚀速率较低。在低于4 m/s的流速冲刷不同时间后,A合金的耐蚀性整体上高于B合金的耐蚀性;当流速高于3 m/s且较长时间冲刷后,B合金的耐蚀性更好。这与钝化膜中Ni,Fe的化学态无关而与晶粒尺寸和孪晶数量以及Ni,Fe元素的富集有关。长时间高流速冲刷会促进钝化膜中Ni和Fe元素的富集,有利于增强钝化膜的耐蚀性。

预氧化处理对MP35N合金高温氧化行为的影响

目的 探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力。方法 利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压。通过莱茵装置进行预氧化实验。通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-Si体系的合金组织相图及其氧化相图,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜对预氧化的试样进行物相分析。结果 在1000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化,未含Si的MP35N合金表面出现Cr_(2)O_(3)氧化物;随着Si添加量的增加,表面氧化物变为(Al,Cr)_(2)O_(3),以Cr_(2)O_(3)为主,内氧化物为Al_(2)O_(3);当Si含量(质量分数)为3%时,内部形成了近乎连续的带状Al_(2)O_(3)氧化膜。在1 000℃、10^(–25) atm氧压下,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜;在1 000℃、10^(–17) atm氧压下,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金预氧化后的外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3);随着氧压的提高,在空气气氛下合金表面生成尖晶石相氧化物。在1 000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化1、5、10h,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金表面外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3),随着时间延长至20 h,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜。结论 随着Si添加量的增加,Al元素的活度不断升高,从而提高了Al_(2)O_(3)的形成驱动力,提升了Al元素的扩散系数,有更多的Al元素扩散至合金表层,有利于Al元素的选择性氧化。预氧化氧压的降低和氧化时间的延长,有利于保护性外氧化Al_(2)O_(3)膜形成,可有效提高合金的抗高温氧化性能。

协同组装3D Ni(OH)_(2)/石墨烯薄膜电性能研究

通过电化学剥离协同制备了3D Ni(OH)_(2)/石墨烯复合电极薄膜材料,高品质石墨烯均匀地生长在三维Ni(OH)_(2)表面,电化学性能测试表明,在2 m A/cm^(2)电流密度条件下,该电极薄膜具有优异的比电容(266 m F/cm^(2)),经过1万次的连续充放电循环测试仍然保留94.1%的容量性能。该方法为大规模生产新型高性能电极薄膜材料提供了一个简单的制备策略。

镍薄膜电阻作为多功能传感器的温度敏感元件

为解决铝薄膜和银薄膜电阻率小、热敏电阻灵敏度低、耐腐蚀性差、工作温度低等问题 ,提出镍薄膜电阻可以作为温度敏感元件集成在压力传感器上 .对镍薄膜热敏电阻的制备方法、温度敏感特性进行了分析与实验研究 ,并将其集成在耐高温压力传感器上 ,对制备的压力 -温度多功能传感器进行了测试 .结果表明传感器可在室温至 2 0 0℃温度范围工作并达到较高精度 ,可以推广使用 .

热蒸发法制备Mg和Mg-Ni薄膜及其氢化性能

采用热蒸发法制备了纯Mg膜及Mg_(78)Ni_(22)合金膜,研究了薄膜的结构及其氢化性能。Mg膜具有典型的柱状晶结构,择优取向生长趋势明显;Mg_(78)Ni_(22)薄膜由纳米晶Mg_2Ni,Mg及少量非晶组成,Mg_2Ni相沿着平行于薄膜表面的(001)方向择优生长。纯Mg膜的吸放氢温度分别为593和653 K,其吸氢过程遵循形核长大机制。Mg_(78)Ni_(22)薄膜的压力一组成等温曲线存在低压和高压两个平台区,分别对应Mg和Mg_2Ni的氢化反应,薄膜内Mg的吸放氢温度可分别降至473和503 K,薄膜的最大吸氢量(质量分数)达到5.7％。Mg的氢化性能改善与薄膜中纳米晶Mg_2Ni和非晶相起到的催化作用有关。

催化剂膜厚对碳纳米管薄膜生长的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以Ni为催化剂,在Si基底上沉积出定向性良好的碳纳米管。用扫描电镜表征了催化剂颗粒大小和相应的碳纳米管形貌。深入研究了催化剂膜厚对碳纳米管生长的影响。结果表明:不同厚度的催化剂薄膜经刻蚀形成的颗粒密度、尺寸、分布等对碳纳米管的合成质量起主要作用。催化剂厚度≤5 nm时,形成的颗粒密度较小而且分布不均,制备的碳纳米管产量低、定向性差。催化剂厚度≥15 nm时,形成的颗粒较大,粘连在一起,生长时大部分被非晶碳包覆,几乎没有碳纳米管的生长。催化剂厚度为10 nm时,形成的颗粒密度大、分布较均,制备的碳纳米管纯度高、定向性好。

镁镍功能薄膜的制备及电致变色性能的研究

采用恒电位法在铜基片上沉积出镁-镍薄膜,采用循环伏安法研究了N-N二甲基甲酰胺溶液中Mg2+、Ni2+的电化学行为,并通过反射法对薄膜的电致变色性能进行了表征。电致变色前后,镀层薄膜的颜色及在可见光范围内的透光和反射光的能力表现出很大的差别,显示出良好的电致变色性能,而且此过程具有较好的重复性。

热处理温度对Fe-Ni合金薄膜微结构及磁性的影响

采用直流电沉积法在硫酸盐-氯化物镀液中制备了Fe-44wt％Ni纳米晶合金薄膜。通过原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）以及开路磁测量装置，对Fe-44wt％Ni合金薄膜镀态和退火态样品的微结构和磁性能进行测量。结果表明：退火温度升高能够降低薄膜内应力，使薄膜结晶均匀，但对薄膜晶粒尺寸和磁性能影响很大。Fe-44wt％Ni合金薄膜是由γ-（Fe，Ni）相和α-（Fe，Ni）相构成。在250℃真空退火处理1h后Fe-44wt％Ni合金薄膜的晶粒尺寸在20～30nm之间，且具有良好的软磁性能，饱和磁感应强度BS为1．06T，矫顽力HC为40A／m。

金属有机化学气相沉积法制备ZnO和ZnO：Ni薄膜及其特性分析

采用金属有机化学气相沉积法制备了ZnO和ZnO∶Ni薄膜,并对它们的结构、光学和电学特性进行了对比研究.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对薄膜的表面形貌和晶体结构进行了分析,结果表明,Ni元素的掺杂虽然降低了薄膜的晶体质量,但并未改变ZnO的纤锌矿结构.通过紫外-可见分光光度计对薄膜的光学特性进行了测试与分析,结果表明,ZnO∶Ni薄膜在可见光区的平均透过率可达90%,优于ZnO薄膜在可见光区的平均透过率(85%).霍尔(Hall)测试显示ZnO∶Ni薄膜的导电类型仍为n型,但其电阻率已经明显增加,载流子浓度也远低于未掺杂ZnO薄膜的载流子浓度,说明Ni元素的掺杂对ZnO薄膜的特性产生了很大影响.

空心玻璃微球镍镀层的制备及其电磁性能

采用化学镀技术在低密度玻璃微球表面沉积了一层Ni镀层，制备了具有导电性和磁性的Ni镀层／玻璃微球壳一核复合粉体。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）对化学镀前后玻璃微球的结构、表面形貌以及成分进行了分析。结果表明，化学镀后玻璃微球表面包覆了一层均匀致密的Ni薄膜，厚度约为0．2μm，镍具有面心立方结构。使用波导法在8～12GHz波段内对化学镀前后的微球进行了介电常数和磁导率测试。电磁性能研究表明，玻璃微球化学镀镍后电磁损耗增大，显示出作为电磁波吸收材料的应用前景。

Ni－La_2O_3复合镀层对Ni抗高温循环氧化性能的影响

１２７３Ｋ循环氧化１００ｈ的实验结果表明，金属Ｎｉ表面沉积一层Ｎｉ－Ｌａ_２Ｏ_３复合镀层（厚为３０μｍ）后，抗循环氧化性能比金属Ｎｉ和表面沉积相同厚度Ｎｉ镀层的金属Ｎｉ有极大改善。Ｎｉ及其单镀Ｎｉ后，氧化速率快，氧化皮严重开裂；沉积复合镀层后，氧化速率显著降低，表面氧化层晶粒明显细化，氧化皮下发生开裂电子探针（ＥＰＭＡ）观测发现，Ｌａ_２Ｏ_３分布在氧化层（５０μｍ厚）的上表层（３１μｍ厚）中。高分辨电子显微镜（ＨＲＥＭ）发现复合镀层中分布着尺寸＜５ｎｍ的Ｌａ_２Ｏ_３纳米颗粒，据此提出，氧化时，由于小尺寸的Ｌａ_２Ｏ_３纳米颗粒易部分溶解，成为产生并在氧化层晶界偏聚的Ｌａ^（３＋）的＂储存池＂。Ｌａ^（３＋）在ＮｉＯ晶界偏聚，阻止了Ｎｉ^（２＋）的短路扩散，改善了复合镀层氧化层的生长机制和力学性质．

Ni-Cr桥膜换能元的制备

为了制作出阻值一致性好,发火电压低的金属桥膜换能元,对Ni-Cr薄膜换能元制作过程中的薄膜溅射、刻蚀等工艺进行了探索,并对制作的换能元参数进行了测试。结果显示随着溅射功率的减小,薄膜的沉积速率减小,成膜致密性提高;在一定范围内,刻蚀液中高氯酸所占的比例越大,刻蚀用时越短。制作的Ni-Cr薄膜换能元电阻的一致性较好,在47μF电容情况下发火电压均值为6.67 V。

衬底对沉积碳纳米管薄膜的影响

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,分别在不锈钢衬底上和刻线的镍膜上直接沉积了碳纳米管膜。通过SEM、拉曼光谱和XRD表征,讨论了不同衬底对碳纳米管膜生长的影响。结果表明:在一定条件下,可在镍膜上沉积垂直于衬底的高度取向的碳纳米管,但在不锈钢衬底上却长出取向无序的碳纳米管膜,这说明衬底对碳纳米管的取向生长起着关键作用。

Ag_3PO_4/Ni薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag3PO4/Ni薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索。结果表明:最佳工艺下制备的Ag3PO4/Ni薄膜具有致密的层状表面结构,是由多晶纳米颗粒构成的薄膜。薄膜具有较高的光催化活性和突出的光催化稳定性,可见光下催化作用60 min,薄膜光催化罗丹明B的降解率是多孔P25 Ti O2/ITO纳米薄膜(自制)的2.3倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次。给出了可见光下薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。