1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 西安工业大学兵器科学与技术学院, 陕西 西安 710021
随着身管射击类**发射速率及弹药量的增大, 对内膛镀层的机械特性提出了更高的要求, 使得传统的电镀铬工艺已逐渐无法满足其需求。因此采用真空电弧离子镀技术在PCrNi3MoV合金钢(特种钢)基体表面以相同工艺分别制备了厚度为20 μm和50 μm的金属铬镀层, 并对其表面形貌、力学和摩擦学相关性能进行检测。通过研究镀层厚度对形貌的影响, 发现沉积较厚的镀层对减少表面缺陷、提高表面质量有着积极作用; 通过测试基体表面镀膜前后的力学和摩擦学相关性能参数, 得出镀层摩擦系数在0.32~0.42之间, 比目前国内使用电弧离子镀技术制备的Cr镀层摩擦系数(0.35~0.45)降低了0.02, 与基体结合强度为45.3 N, 显微硬度达到15.01 GPa。在对比镀层厚度对表面耐磨性的研究过程中发现, 沉积较厚的镀层有利于耐磨性的提升, 其中50 μm厚Cr镀层经过1 800次摩擦后表面仅有轻微磨损, 其磨损率为0.000 13 mm3/(N·m), 耐磨性较之未镀膜的基体提高了75.93% , 这将对延长射击类**的身管服役时效及推进防护涂层事业的发展有着重要意义。
电弧离子镀 Cr镀层 表面形貌 机械特性 耐磨性 arc ion plating Cr plating surface morphology mechanical properties wear resistance
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
基于微机电系统（MEMS）的850 nm可调谐垂直腔面发射激光器（VCSEL），设计了一种双曲线梁结构，以提升器件机械和调谐特性。通过分析传统等截面梁结构的受力情况，提出了双曲线结构优化设计，将梁结构端面的面积增大从而降低最大应力。理论仿真结果表明：优化后器件上反射镜的最大偏移量基本保持不变，支撑梁上下表面的最大应力分别降低了23.4%和17.0%，谐振频率增大了7.9%；当MEMS-VCSEL分别为半导体腔主导（SCD）结构和空气腔主导（ACD）结构时，波长调谐范围分别为16.6 nm和42 nm。该优化方式的优势在于不需要改变激光器的结构，同时可与其他优化方式兼容，具有一定的应用前景。
激光器 垂直腔面发射激光器 可调谐激光器 微机电系统 机械特性 调谐特性
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室 浙江省海洋材料与防护技术重点实验室, 宁波 315201
2 酒泉职业技术学院 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室, 酒泉 735000
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
采用反应磁控溅射技术, 通过改变溅射靶电流实现了不同Ag掺杂含量0.7at%~41.4at%非晶碳膜(a-C:Ag)的可控制备, 并系统研究了Ag含量对薄膜组分、结构、机械特性的影响规律, 以及薄膜的电学特性。结果表明: 当Ag含量在0.7at%~1.2at%时, Ag原子固溶于非晶碳基质; 当Ag含量在13.0at%~41.4at%范围, 薄膜中出现尺寸约为6 nm的Ag纳米晶。随着Ag含量增加, 碳网络结构的sp 2团簇尺寸增大, 结构无序度降低。应力测试表明, 在低Ag含量范围, Ag原子固溶于碳膜网络结构中, 起到枢纽作用, 促进碳网络结构键长、键角畸变弛豫, 从而降低薄膜应力。随着Ag含量增加, 部分Ag原子将形成Ag纳米晶粒, 薄膜通过Ag纳米晶与非晶碳界面处的滑移以及扩散作用释放过高的畸变能降低应力。Ag含量为37.8at%时, 在11.6 K附近, 薄膜出现金属-半导体特性转变。而Ag含量为41.4at%的薄膜, 在2~400 K测试温度范围内, 均表现为半导体特性, 其中在164~400 K范围内, 薄膜表现出典型的热激活导电机制。
非晶碳 银掺杂 结构表征 机械特性 电学特性 amorphous carbon Ag doping structure characterization mechanical property electrical behavior
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
研究了离子束溅射(IBS)制备的Nb2O5、Ta2O5和SiO2薄膜的光学特性、力学特性以及薄膜微结构,分析了辅助离子源电压对薄膜特性的影响,并将电子束蒸发、离子辅助沉积和IBS制备的薄膜进行了对比。研究结果表明,IBS制备的薄膜具有更好的光学特性和微结构,同时具有较大的压应力、硬度和杨氏模量;辅助离子源可以改善薄膜的光学特性,调节薄膜应力和减小薄膜表面粗糙度,但对硬度和杨氏模量的影响相对较小。在不同的辅助离子源电压下,IBS制备的Nb2O5应力为-152~-281 MPa, Ta2O5的应力为-299~-373 MPa,SiO2的应力为-427~-577 MPa;在合适的工艺参数下,消光系数可小于10
-4;薄膜表面平整,均方根粗糙度小于0.2 nm。
薄膜 光学特性 机械特性 应力 微结构 离子束溅射 光学学报
2017, 37(12): 1231001
成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
针对355 nm激光作用于熔石英光学元件后其损伤阈值容易变差的问题, 提出使用1.7%纯HF溶液和0.4%HF与1.2%NH4F混合的BOE溶液对样品进行处理来提高它们的激光诱导损伤阈值(LIDT)。在相同的条件下将熔石英光学元件浸没到上述两种不同的刻蚀溶液中进行处理, 通过测量刻蚀过程中元件重量变化来计算刻蚀速率, 利用Zygo轮廓仪测试元件表面粗糙度, 然后对355 nm激光照射下熔石英元件的损伤阈值情况进行研究。损伤测试表明, LIDT与元件的材料去除深度有关系, 用两种刻蚀液刻蚀去除一定深度后, LIDT均有增加, 但是进一步去除会显著地降低元件的LIDT。在处理过程中, 这两种刻蚀液的去除速率都很稳定, 分别为85.9 nm/min和58.6 nm/min左右。另外, 元件表面的粗糙度会随着刻蚀时间的增加而变大。在刻蚀过程中还通过纳米技术测量了熔石英元件表面的硬度及杨氏系数, 不过没有证据表明其与激光诱导损伤有明确的关系。
熔石英 光学元件 激光损伤阈值 化学改性 刻蚀速率 表面粗糙度 机械特性 fused silica optical element Laser-induced Damage Thresholds (LIDT) chemical modification etching rate surface roughness mechanical properties 光学 精密工程
2016, 24(12): 2956
1 天津大学 电子信息工程学院,天津300072
2 中国航天科工飞航技术研究院 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津300308
采用离子束溅射法通过在CH4和Ar 的混合气体中溅射Ge靶材制备碳化锗(Ge1-xCx)薄膜.分别通过原子力显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱以及纳米压痕测试研究了薄膜的表面形貌、化学结构、光学特性和力学特性.同时分析了制备薄膜时的离子源束压和薄膜性质之间的关系.结果表明,薄膜的粗糙度随束压的增大而减小.在较高束压下制备的薄膜含有较少的C元素和较多的Ge-C键.薄膜具有非常好的红外光学特性和力学特性.薄膜在较大波长范围内具有良好的透光性能.C元素含量随着束压的升高而降低,进而导致薄膜的折射率在束压从300 V增大到800 V的过程中逐渐升高.薄膜的硬度大于8 GPa.由于薄膜中的Ge-C键代替了C-C 键和C-Hn键,薄膜的硬度随束压的增加逐渐增加.
离子束溅射沉积 碳化锗 红外光学特性 机械特性 ion beam sputtering deposition germanium carbon infrared optical property mechanical property
南京航空航天大学 机械结构强度与振动国家重点实验室，江苏 南京 210016
提出了直线超声电机异步并联的概念以提高精密定位平台驱动单元的位移分辨率、输出力及速度。基本原理是若干定子(或振子)在一个振动周期内交替驱动动子(或转子)，使实际的驱动频率成倍提高，可以获得更好的输出性能。分析显示，提高定子与动子之间的接触频率可以提高输出力和速度，改善瞬态响应特性，并可避免同步并联方式下定子的相互干扰问题。两种电机异步并联的实验结果表明，两个定子异步并联时的最大负载力比两个定子同步并联提高了30%以上，比两个定子单独驱动时的推力之和提高25%以上。最小分辨率测试实验表明，异步并联时最小位移分辨率达到32.6 nm，是单个电机的62.8%，是同步并联的38.5%。单驱动头电机的实验还表明，异步并联时空载直线速度比单个定子和两个定子同步并联时都提高了10%以上，最大效率比两个定子同步并联驱动时提高约50%，瞬态响应时间比同步并联更短，约为单个定子驱动时的50%。
直线超声电机 异步并联 定位平台 机械特性 瞬态特性 linear ultrasonic motor asynchronous bundle positioning stage mechanical property transient characteristics 光学 精密工程
2011, 19(11): 2693
1 中国科学院,研究生院,北京,100039
2 中国科学院,上海微系统与信息技术研究所,传感技术国家重点实验室,上海200050
研究了具有"双材料梁-微镜一体化"特征结构的光读出红外成像阵列器件的机械特性对其性能的影响.通过理论计算和ANSYS模拟,分析了器件的热-机械灵敏度,对器件的结构参数进行了优化,并得到其热-机械灵敏度为2.14×10-3 rad/K;从器件的频率和阻尼特性出发,研究了器件的机械特性对热振动噪声和机械稳定性能的影响.研究结果表明:绝热梁断裂所需冲击载荷为8 945 g;器件的工作气压确定在50～200 Pa时,其热机械噪声和外界机械振动引起的噪声对器件性能的影响可忽略.该器件基本满足红外成像阵列器件的高灵敏度、低噪声的要求.
红外成像器件 热-机械灵敏度 机械特性 热振动噪声 机械稳定性 微机械
中物院激光聚变研究中心,绵阳市919信箱987分箱,621900
介绍使用计算机模拟软件,建立的聚苯乙烯和溴代聚苯乙烯非晶态高分子模型.选择适于有机高分子的DREIDING分子力场,根据模型的原子类型,参照文献数据修改其力场参数.在此力场下对模型进行能量优化,使模型尽量符合实际材料.然后,使用分子模拟法中的机械特性模拟,选择一定的计算方法和力学参量,模拟玻璃态物质在外张力下的形变,并计算出其力学特性参数,如体积模量、杨氏模量、泊松比等,给出了PS的应力-应变曲线以及各力学特性随溴代量变化情况.
溴代聚苯乙烯 计算机模拟 机械特性 Bromopolystyrene Simulation Mechanism properties 原子与分子物理学报
2002, 19(4): 402
