脉冲电沉积Ni-W合金镀层的微观结构及摩擦学性能

利用脉冲电沉积的方法制备了Ni-W合金镀层,在微观形貌上与用直流电沉积方法得到的镀层进行比较.通过XRD研究了W在镀层中的含量以及对Ni-W合金镀层组织结构的影响;分析了该镀层在油润滑及干摩擦条件下摩擦系数随载荷与速度变化的情况,并与硬铬镀层进行比较.同时,探讨了在油润滑及干摩擦条件下Ni-W合金镀层的摩擦磨损机理.结果表明:Ni-W合金镀层在干摩擦条件下具有很好的耐磨性能.     

电镀工艺对Ni-W装饰性代铬镀层色泽的影响

在柠檬酸溶液体系中,通过电沉积制备出了Ni-W合金装饰性代铬镀层.借助XRD,SEM,EDS等检测分析手段,探讨了合金镀层出现光亮浅蓝色的原因,并研究了电流密度、镀液温度、电镀时间等工艺参数对合金镀层色泽的影响规律.研究发现,镀层中Ni,W形成了置换型固溶体,在试验条件下得到的Ni-W合金装饰性代铬镀层中,W的质量分数对镀层色泽有很大的影响.正交试验优化结果表明：在镀液中Ni盐和W盐质量比例为1∶3,镀液温度为40-60℃,pH为6左右,电镀时间超过4 min的条件下,可以在较宽电流密度范围内得到与镀铬层外观色泽相近的Ni-W合金装饰性代铬镀层.     

电镀工艺对Ni-W装饰性代铬镀层色泽的影响

在柠檬酸溶液体系中,通过电沉积制备出了Ni-W合金装饰性代铬镀层.借助XRD,SEM,EDS等检测分析手段,探讨了合金镀层出现光亮浅蓝色的原因,并研究了电流密度、镀液温度、电镀时间等工艺参数对合金镀层色泽的影响规律.研究发现,镀层中Ni,W形成了置换型固溶体,在试验条件下得到的Ni-W合金装饰性代铬镀层中,W的质量分数对镀层色泽有很大的影响.正交试验优化结果表明:在镀液中Ni盐和W盐质量比例为1:3,镀液温度为40～60℃,pH为6左右,电镀时间超过4 min的条件下,可以在较宽电流密度范围内得到与镀铬层外观色泽相近的Ni-W合金装饰性代铬镀层.     

Zr基非晶合金超塑性成形工艺研究

采用感应耦合等离子体刻蚀工艺制备了微型硅模具,基于硅模具研究了非晶合金Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的超塑性微零件成形工艺.采用差示扫描量热仪测定了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的过冷液相区间为360～440℃,在过冷液相区间热压成形非晶合金微零件、机械研磨去除零件飞边和采用40%的KOH溶液腐蚀去除硅模具,得到非晶合金微型零件.自主研制了成形设备,仿真分析与实验相结合,解决了成形过程中设备的温度控制问题,比较分析了不同温度下的成形结果,实验与仿真结果符合较好.在410℃条件下成功制备出模数0.03、齿数66和厚度500μm的微型内齿轮,齿形轮廓清晰,X射线衍射仪扫描结果显示该微齿轮为非晶结构,从而验证了采用该工艺制备微型零件的可行性.     

PECVD法在聚酰亚胺上沉积氮化硅薄膜的工艺研究

采用了等离子体增强化学气相沉积法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)在聚酰亚胺(Polyimide，PI)牺牲层上生长氮化硅薄膜；利用微旋转结构测量氮化硅薄膜的残余应力；讨论沉积温度、射频功率、反应气体流量比等工艺参数对氮化硅薄膜的残余应力的影响，并把薄膜的残余应力分为热应力和本征应力加以分析，得出适合制作射频MEMS开关器件中的桥式梁的氮化硅薄膜的最佳工艺条件。     

深井含硫工况C110套管环境开裂及表面防护技术

深井地质复杂、井眼轨迹变化大且面临高温高压含硫等苛刻工况,套管面临磨损、腐蚀损伤、断裂失效等各类风险,针对套管C110服役于含硫腐蚀环境且承受高水平拉应力时频繁发生环境敏感断裂的问题,采用慢应变速率拉伸实验（SSRT）法,研究了表面电镀Ni-W合金的套管C110在某气田模拟地层水中的环境开裂行为,分析研究表面电镀Ni-W合金对套管C110抵抗环境敏感开裂的防护效果。结果表明,套管C110在该模拟地层水中环境开裂敏感性较高,即使腐蚀速率较低仍存在环境开裂风险,且在慢应变速率拉应力作用下呈现典型脆性断裂特征;表面电镀Ni-W合金后套管C110的抗拉强度和屈服强度分别提高2.3%和6.3%;当表面电镀Ni-W合金并经过热处理后,套管C110在模拟地层水中的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率和应变能均明显提高、环境开裂敏感性降低,断裂方式转变为韧-脆混合型断裂,说明在套管C110表面电镀Ni-W合金并进行热处理的方式,能够有效抑制套管C110发生腐蚀、开裂及破坏的风险,显著提升其抵抗环境开裂的能力及其在深井复杂含硫工况中的适用性。     

以NiFeNb为新种子层的纳米级坡莫合金薄膜的零场电阻率

以NiFeNb为新种子层,采用直流磁控溅射法制备了具有不同Nb含量(x)、种子层厚度(d)和NiFe厚度(t)的(Ni82Fe18)(1-x)Nbx(d A)/Ni82Fe18(t A)/Ta(30 A)纳米级坡莫合金系列膜,并对部分样品进行了中温退火.测量了样品的磁电阻曲线和微结构.从实验角度研究了零场电阻率(ρ)随x、d、t及退火的变化.结果表明,NiFeNb作为种子层能较大地提高坡莫合金薄膜的ρ;一定厚度坡莫合金薄膜的ρ极大的最佳工艺条件是x约为27.5%,d约为27.5 A;不同Nb含量、种子层厚度等工艺条件引起坡莫合金薄膜具有不同颗粒粒径分布,从而引起4s↓电子受到的内禀散射、颗粒表面和边界散射及其关系的不同,再加上织构、4s↓电子球对称性受破坏程度和薄膜均匀程度的不同导致了零场电阻率随工艺条件的变化.     

脉冲电沉积Ni-W合金镀层的摩擦磨损性能

利用脉冲电沉积方法制备了Ni-W合金镀层,观察了该镀层在不同载荷下的摩擦磨损行为,探讨了该合金镀层的摩擦磨损机理,并与45钢进行了对比试验.结果表明,Ni-W合金镀层具有优良的耐磨性能.     

自带均热板的微弹簧式悬臂梁微加热器的研究

利用硅基MEMS工艺,通过背面分步刻蚀工艺湿法刻蚀<100>晶向硅片,结合SiO2薄膜热氧化工艺、磁控溅射薄膜制备工艺、光刻工艺、lift-off工艺,制备了一种自带均热板的微弹簧式悬臂梁微加热器。L型悬臂梁结构比直线型结构应力分布均匀。标定了微加热器的R-T曲线、I-V曲线。微加热器在工作电压为2.3V时,加热电阻值为60.96Ω,功耗为86.72mV,可获得673K的工作温度。     

微型三角件的微塑性成形技术研究

为研究微型零件的微塑性成形工艺,设计加工微型模具,借助扫描电镜对成形件的表面形貌进行观察和分析,用照片放大的方法测量成形件尺寸,分析成形应力、摩擦等对成形的影响。结果表明增大成形应力有利于提高微塑性成形性能,成形件几何尺寸精度依赖于模具的尺寸精度,采用塑性成形工艺可以成形出微型零件。     

微旋转结构法测量Al薄膜的残余应力

薄膜的残余应力是影响MEMS器件工作可靠性和稳定性的重要因素,微旋转结构法能够简单有效地测量薄膜的残余应力.文中采用MEMS工艺制作Al薄膜微旋转结构,根据微旋转结构法对m薄膜的残余应力进行了测量和计算.实验结果表明,溅射Al膜的残余应力为张应力,大小在80～110 GPa之间.对Al薄膜悬梁进行静电驱动,其驱动电压为31 ～34 V,与根据Al膜残余应力的测量值所计算出的驱动电压基本吻合.     

基于MEMS技术的薄膜残余应力检测技术

薄膜材料在制备中都会产生一定的残余应力,而薄膜中残余应力的大小对整个微机电系统的性能和可靠性具有很大的影响.讨论了几种典型的残余应力检测方法,并分析了各自的特点.在此基础上,提出了一种整合微指针结构驱动器和测量探针的新型残余应力测试方法.其核心是设计出一种基于扫描探针的薄膜残余应力在线检测系统.     

化学法在Ni-W基带上制备Ag缓冲层研究

在双轴织构的Ni-W基带上,采用化学镀银法为YBa2Cu3O7-δ(YBCO)涂层导体制备Ag缓冲层薄膜,并通过XRD和φ扫描研究烧结温度和镀银次数对Ag薄膜取向的影响。结果表明,在Ar-H2混合气氛下,于870℃镀银5次所制备的薄膜具有(200)晶面单一取向;采用化学法制备的Ag薄膜有较好的外延性,且适用于涂层导体中的单一导电型缓冲层。     

Theoretical study on the influence of residual stress on adhesion-induced instability in MEMS

Adhesion and residual stress play a critical role in the performance and reliability of MEMS. The influence of residual stress on the adhesion-induced instability in MEMS is examined within the framework of thin elastic plate theory. The results show that the adhesion-induced instability will be mitigated if the residual stress exists in certain component of MEMS. Moreover, we find that the influence is significant only when the residual stress is under a proper magnitude （β≤20）.     

MEMS系统级仿真建模理论与方法的研究

实现集设计、加工及运行等整个过程的计算机仿真为一体的微机电系统的计算机辅助设计是微机电系统真正走向商品化的重要基础。系统级仿真是MEMS CAD最为关键的重要环节。概括了MEMS CAD的体系结构;着重介绍了适合于MEMS系统级仿真的两个基本模型的基本思想、构造方法。提出用加权残值法（MWR）建立MEMS系统级仿真模型;论述MEMS系统级仿真的MWR建模原理与方法。提出运用演化算法进行自动化、智能化建模的基本思想。     

Applications of MEMS devices in nanosatellite

micro-electro-mechanical system(MEMS) device has the advantages of both electronic system and mechanical system.With the development of MEMS devices for satellite,it is possible to establish much lighter and smaller nanosatellites with higher performance and longer lifecycle.The power consumption of MEMS devices is usually much lower than that of traditional devices,which will greatly reduce the consumption of power.For its small size and simple architecture,MEMS devices can be easily integrated together and achieve redundancy.Launched on April 18,2004,NS-1 is a nanosatellite for science exploration and MEMS devices test.A mass of science data and images were acquired during its running.NS-1 weights less than 25 kg.It consists of several MEMS devices,including one miniature inertial measurement unit(MIMU),three micro complementary metal oxide semiconductor(CMOS)cameras,one sun sensor,three momentum wheels,and one micro magnetic sensor.By applying micro components based on MEMS technology,NS-1 has made success in the experiments of integrative design,manufacture,and MEMS devices integration.In this paper,some MEMS devices for nanosatellite and picosatellite are introduced,which have been tested on NS-1 nanosatellite or on the ground.     

方坯连铸结晶器电磁搅拌装置

国产方坯连铸结晶器电磁搅拌装置 (MEMS) ,由于工作环境恶劣 ,其冶金效果及使用寿命一直得不到明显提高 ,从而使其进一步推广应用受到限制。该文从MEMS的使用工艺及生产工艺分析 ,探讨提高其冶金效果及使用寿命的工艺措施