强激光与粒子束
2023, 35(11): 115001
1 河南科技大学材料科学与工程学院, 洛阳 471023
2 河南东风新研材科技有限公司, 洛阳 471023
采用溶胶-凝胶技术合成Al2O3刚玉前驱体, 以SiO2-MgO-CaO为助烧剂, α-Al2O3纳米粉体为晶种, 利用传统烧结技术制备微晶陶瓷刚玉(SG)磨料。借助透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及热重-量热扫描(TG-DSC)等技术分析了晶种的特性和凝胶前驱体的热学性能, 探讨了烧结温度和烧结时间对SG磨料微观结构和力学性能的影响。结果表明, 纳米α-Al2O3晶种的添加使θ-Al2O3α-Al2O3相变温度降低了250 ℃。单颗粒抗压强度和密度随烧结温度的升高和烧结时间的延长先增大后减小, 晶粒形貌由等轴晶转变为片状晶。在1 320 ℃烧结45 min制备的SG磨料的单颗粒抗压强度和密度分别为40.2 N和3.88 g/cm3, 平均晶粒粒径为0.56 μm, 优于用传统烧结技术制备的微米晶种磨料样品。
溶胶-凝胶 微晶陶瓷 Al2O3刚玉磨料 单颗粒抗压强度 助烧剂 晶种 sol-gel microcrystalline ceramic Al2O3 corundum abrasive single particle compressive strength sintering aid crystal seed
1 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
基于微型X射线闭管的X射线荧光谱仪是深空探测新一代元素就位分析技术，研制了一款微型微焦斑X射线闭管作为X射线荧光分析的激发源。设计了一种新型的单极静电聚焦透镜，仿真模拟了电子聚焦光学结构尺寸对电子束运动轨迹的影响，并对静电聚焦结构的形状和尺寸进行了优化。完成了微型一体化X射线源的加工和装调，搭建了X射线源性能测试装置。微型一体化X射线源工作电压2~50 kV、X射线强度不稳定性为0.3%、高压不稳定性为0.21%。在高压50 kV、电子电流50 μA的情况下，微型一体化X射线源的总功耗5 W，焦斑尺寸177 μm×451 μm，可以满足深空探测行星表面物质成分原位分析需求。
元素原位分析 微型X射线闭管 微焦斑 静电聚焦透镜 光学学报
2023, 43(14): 1434002
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
为得到卫星搭载的高速跨阻运算放大器在星载环境中长时间工作后的性能变化情况, 对3款增益带宽积大于1GHz的高速跨阻放大器芯片关键特征参数的电离总剂量损伤特性及变化规律进行了试验研究。辐照试验在60Co γ射线源上采用高温加速评估的方法完成, 辐照到放大器芯片上的剂量率为0.3~0.5Gy(Si)/s。分析了放大器芯片输出偏置、输出噪声和带宽等关键电参数在辐照前后及高温(85℃±6℃)退火前后的特性, 讨论了引起电参数变化的机理。结果表明, 经过两轮150Gy(Si)剂量辐照及高温退火后, 放大器芯片的输出偏置和输出噪声水平无明显变化, 时域脉冲响应正常, -3dB带宽减小了3%左右。带宽为3款高速跨阻放大器芯片的辐射敏感参数, 其变化与电离辐射在SiO2/Si界面引起正电荷建立和界面态直接相关。辐照后的芯片仍然能够满足高带宽测试情况下的需求, 150Gy(Si)为电参数和功能合格的累积剂量。
高速运算放大器 卫星载荷 60Co γ辐照 电离总剂量效应 high speed operational amplifier spacecraft payload 60Co γ irradiation TID(total ionizing dose)
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
2 陕西科技大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
为分析内表面缺陷检测的发展历程、 趋势和研究动态, 通过对WoS和CNKI数据库中该领域相关文献的检索, 共搜集相关文献英文4 708篇, 中文818篇, 利用可视化分析软件CiteSpace对文献数据开展共现分析、 聚类分析等知识图谱研究, 分析内表面缺陷检测领域在国家、 机构及研究人员层面的分布现状及合作情况, 梳理研究热点和前沿趋势。 研究发现内表面缺陷检测研究具有明显的多学科交叉属性, 主要涉及分析化学、 材料科学、 光谱学、 仪器仪表、 机械工程和计算机等学科。 近几年WoS数据库相关主题收录文献年增长率超过10%, CNKI年增长率超过20%, 中美两国为本领域研究最为活跃的国家, 两国发文量约占总发文量的40%, 中国学者在无损检测、 图像处理等领域的研究明显落后于国外学者, 但在机器视觉和深度学习领域实现赶超。 按照研究路线可将相关研究分为基于声光电热磁的检测和基于视觉成像的检测两类, 其中前者包括采用不同技术手段获取光谱、 超声和电磁图像并借助图像处理技术实现缺陷检测, 而后者主要基于视觉图像进行缺陷识别和分类, 目前已成为该领域主要的研究热点。 内表面缺陷检测发展历程分为缺陷识别、 缺陷分类、 缺陷分析三个阶段, 2000年以前主要借助声光电热磁信号或图像实现缺陷的识别和判定, 2000年以来, 支持向量机技术大幅提高了缺陷分类的效率和准确度, 近十年来随着对缺陷分析及测量需求的不断出现, 基于机器视觉的缺陷定位与测量逐渐成为发展趋势, 缺陷检测对象也逐渐向深孔和小尺寸孔内表面发展。
无损检测 缺陷检测 内表面 机器视觉 图像处理 Nondestructive testing Defect detection Inner surface Machine visio Image processing
李海涛 1,2,3赵波 2,***张祥志 1,3,4,**郭智 1,3,4[ ... ]邰仁忠 1,2,3,4,*
1 中国科学院上海高等研究院 上海 201210
2 上海科技大学 上海 201210
3 中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800
4 中国科学院大学 北京 100049
同步辐射实验方法在研究材料的结构和物性上具有独特的优势，然而，要实现同步辐射原位高温条件，尤其温度高于2 000 K以上，对很多实验方法来说还是一个挑战。激光加热方法可以实现快速、微区的极端高温条件，已经成为高温物性研究的重要工具。上海同步辐射光源在极端高温研究领域，例如高熵合金、涡轮叶片、航空材料等还欠缺相关的原位高温条件，因此，研制了一种便携式连续激光加热装置，利用光谱仪获得样品的热辐射谱，并通过黑体辐射方法拟合出样品的温度梯度和温度稳定性。利用该装置成功实现真空环境中钨片的快速熔化（熔点约3 695 K），并在上海同步辐射光源表面衍射线站获得了1 608 K原位条件下的MoS2和CTAB-MoS2材料X射线衍射图谱。本工作所研制的激光加热方法拓展了上海光源在极端条件下的实验能力，为极端高温条件下的材料物性研究提供了重要手段。
激光加热 同步辐射 原位实验 X射线衍射 Laser heating Synchrotron radiation In situ experiments X-ray diffraction
1 上海大学材料科学与工程学院, 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室, 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室, 上海 200072
2 上海市特种铸造工程技术研究中心, 上海 201605
3 上海电机学院材料学院, 上海 201306
将 Ti-46Al-8Nb合金置于 BaZrO3/Al2O3复合模壳中, 在氩气气氛下, 于 1 650℃分别保温不同时间。通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜、 X射线衍射仪及电感耦合等离子体发射光谱仪等分析了复合模壳与合金熔体接触后的界面形貌及合金中耐火材料元素的溶解量, 研究了模壳与熔体间界面反应。结果表明: 分别保温 30、60 min和 120 min后, 模壳面层受熔体侵蚀并持续发生溶解反应, 侵蚀层厚度分别为 1 510、2 476 μm和 3 574 μm, 侵蚀机理符合扩散型溶解机制控制的动力学模型。合金中 O、Zr、Y和 Si含量及显微硬度均随保温时间增加而增加。凝固后合金表面形成附着层并有新相形成, 其物相为 BaAl2O4和 Y4Al2O9, 合金基体生成 (Ti, Zr)5(Si, Al)3和 Y4Al2O9 2种夹杂物, 其含量随保温时间增加而增加。
钛铝合金 锆酸钡/氧化铝复合模壳 反应机制 夹杂物 titanium aluminum alloy barium zirconate/alumina composite mould interaction mechanism inclusion
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京009
2 北京航空航天大学 宁波创新研究院，浙江宁波315800
3 北京航空航天大学 前沿科学技术创新研究院，北京100191
为了实现带有谐波减速器的间驱式框架系统高精度速度跟踪控制，提出了一种基于位置域迭代学习控制的前馈补偿方法。首先，分析了谐波减速器运动误差导致的负载端角速率波动的位置域周期特性，并在此基础上提出了一种位置域迭代学习前馈补偿方法。该方法通过对框架系统速度调节误差信号进行累加获取前馈补偿信号，通过补偿力矩来抑制转速波动。然后，对迭代学习算法进行了分析，得到了迭代学习的收敛条件和迭代终止条件。最后，利用仿真和试验对所提方法的有效性和可行性进行了验证。结果表明，应用所提的迭代学习前馈补偿方法可使框架系统负载端的转速波动量被抑制30%以上。所提方法实现简单，具有较好的速度波动抑制能力，有效提高了控制力矩陀螺输出力矩精度。
位置域 迭代学习 框架系统 速度跟踪控制 position domain iterative learning gimbal system speed tracking control 光学 精密工程
2022, 30(20): 2457
