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微型原子钟铷腔的设计与封装研究

微型原子钟铷腔的设计与封装研究

作者：赵信毅华中科技大学

学位级别：硕士

原子钟的发展已有60多年的历史。在此期间,人们对它的理论研究越来越深入,应用领域也越来越广泛。但是,原子钟的高精确度对工作环境的依赖性大,传统的原子钟必须要有复杂而精密的系统来维持,因此体积庞大,价格昂贵。寻求新的原理支撑,... 详细信息

原子钟的发展已有60多年的历史。在此期间,人们对它的理论研究越来越深入,应用领域也越来越广泛。但是,原子钟的高精确度对工作环境的依赖性大,传统的原子钟必须要有复杂而精密的系统来维持,因此体积庞大,价格昂贵。寻求新的原理支撑,简化原子钟的结构,以微型化工艺推动原子钟更加广泛的应用成为一个重要的发展趋势。本文的研究工作就是在这种背景下得到了国家863计划支持而开展的。本论文在充分研究了原子钟的工作原理和微制造工艺的前提下,通过理论计算、有限元分析与实验等方法,对铷腔的封装结构和封装工艺进行了深入研究,并对铷封装专用设备进行了前期研制。本文主要从以下4个方面开展研究: 首先是原子钟的基本理论:对铷原子结构,特别是超精细能级进行了深入的讨论,为铷腔的设计提供理论指导。其次是铷蒸气腔的设计及工艺:对铷腔的工作环境进行了深入研究,包括温度、磁场和缓冲气体;此外,对于硅腔体的MEMS制作工艺流程进行了研究,并对各种工艺进行了比较和分析。再次是铷腔的封装及工艺:采用阳极键合工艺,对封装过程中的温度、直流电压、和键合压力进行了大量试验,测试出了封装后腔体的漏率;对封装的新型工艺进行了研究。最后是铷封装专用设备的研究:分析了铷封装的特性,采用了模块化设计,集中对阳极键合的键合台和真空腔的真空度进行了详细的研究,并试制了部分样品。

关键词：原子钟 MEMS阳极键合真空封装 CPT

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曲轴箱体模具温度场循环模拟与热平衡分析

铸造 2014年第6期63卷 571-574页

作者：赵信毅许建辉潘美艳宁志良哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨东安汽车动力股份有限公司黑龙江哈尔滨150066

在金属型铸造中,开模后金属型的冷却工艺往往需要根据大量的试制来确定,从而增加了生产成本。为了解决这一问题,提出利用数值模拟的方法代替试制。针对金属型低压铸造的汽车用曲轴箱体铸件,利用商业化数值模拟软件ProCAST中的循环浇注功... 详细信息

在金属型铸造中,开模后金属型的冷却工艺往往需要根据大量的试制来确定,从而增加了生产成本。为了解决这一问题,提出利用数值模拟的方法代替试制。针对金属型低压铸造的汽车用曲轴箱体铸件,利用商业化数值模拟软件ProCAST中的循环浇注功能,对其循环铸造过程进行了数值模拟。通过对比不同的模具冷却条件下,铸件及模具的平衡温度场,确定了最佳的模具冷却方案。并与实际生产结果进行了对比。结果表明,利用该方法确定模具冷却工艺,可以为铸件的实际生产提供科学的理论指导。

关键词：金属型低压铸造数值模拟循环铸造模具冷却

饮料市场的一朵奇葩——杭州中萃食品有限公司经营纪实

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现代商贸工业 1993年第5期 25-26页

作者：袁立赵信毅

近年来,饮料市场竞争激烈,异彩纷呈。然而,真正覆盖市场、盛销不衰的杭州中萃食品有限公司生产的"可口乐"、"雪碧"、"芬达"等饮料却倍受消费者青睐。杭州中萃食品有限公司是中外合资的大型饮料生产企业,由中萃发展有限公司(中国国际信... 详细信息

近年来,饮料市场竞争激烈,异彩纷呈。然而,真正覆盖市场、盛销不衰的杭州中萃食品有限公司生产的"可口乐"、"雪碧"、"芬达"等饮料却倍受消费者青睐。杭州中萃食品有限公司是中外合资的大型饮料生产企业,由中萃发展有限公司(中国国际信托投资公司和美国可口可乐公司、香港太古集团共同投资组建)和杭州茶厂、中国粮油进出口总公司合资建成,于1989年10月8日正式开业。厂区占地面积2

关键词：碳酸饮料有限公司食品杭州浙江

激光熔覆35.8%Fe-20%Ti-20%Al-24%Cr-0.2%Y_(2)O_(3)涂层组织与性能研究

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激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 277-286页

作者：姜弘毅赵信毅李天庆朱强王丹雷玉成江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

采用激光熔覆工艺在304不锈钢板表面制备质量分数35.8%Fe-20%Ti-20%Al-24%Cr-0.2%Y_(2)O_(3)的合金涂层,并对涂层的组织、元素分布和力学性能等进行了表征。结果表明:激光功率2200 W、扫描速率5 mm/s、搭接率50%条件下,获得的一次成型涂... 详细信息

采用激光熔覆工艺在304不锈钢板表面制备质量分数35.8%Fe-20%Ti-20%Al-24%Cr-0.2%Y_(2)O_(3)的合金涂层,并对涂层的组织、元素分布和力学性能等进行了表征。结果表明:激光功率2200 W、扫描速率5 mm/s、搭接率50%条件下,获得的一次成型涂层,其组织均匀致密,无裂纹、气孔等缺陷;涂层与基体间为冶金结合,稀释率为7.31%;涂层相组成为(Fe,Cr)Al、Y_(2)TiO_(7)和TiO_(2),晶粒平均尺寸为6.7μm;涂层具有较高的硬度和良好的高温耐磨性能,硬度达到550 HV(基体为210 HV),400℃条件下磨损试验质量损失率仅为304不锈钢的3.67%。

关键词：激光技术激光熔覆合金涂层 Y_(2)O_(3) 耐磨涂层

应力对316L在液态铅铋共晶合金中腐蚀行为的影响

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精密成形工程 2023年第8期15卷 89-98页

作者：贲知宇赵信毅雷玉成江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

目的研究应力对316L在高温液态铅铋合金(LBE)中腐蚀行为的影响。方法将316L制成C型环试样,加载应力后将其置于500℃的LBE中腐蚀2500 h,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段分析腐蚀程度。结果在应力作用下,3... 详细信息

目的研究应力对316L在高温液态铅铋合金(LBE)中腐蚀行为的影响。方法将316L制成C型环试样,加载应力后将其置于500℃的LBE中腐蚀2500 h,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段分析腐蚀程度。结果在应力作用下,316L在LBE中的腐蚀机制仍然为氧化腐蚀,且形成的氧化层结构和成分与无应力状态下的一致;材料表面氧化层总厚度显著增加,且内/外氧化层之间更容易产生裂纹,随腐蚀时间的延长,外氧化层有剥落的趋势。施加应力后,试样的氧化速率系数从0.1901μm/h增大至0.2781μm/h,其中内氧化层生长速率增加得更显著。EBSD分析表明,施加应力后,316L组织未发生改变,晶界附近的腐蚀加剧。结论在应力作用下,基体晶界缺陷密度增加,元素在晶界处的扩散速率增大,内氧化层的生长速度加快,腐蚀速度增加。

关键词： 316L 铅铋共晶合金液态金属腐蚀应力 C型环氧化机制

AC4B铝合金与H13金属型的传热系数计算

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特种铸造及有色合金 2014年第7期34卷 690-692页

作者：赵信毅王国庆范作祥曹福洋孙剑飞哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨第一机械集团有限公司

界面传热系数是铸造过程数值模拟的重要边界条件之一,但是其取值较难确定,而一般的计算方法又比较繁琐。为了解决这个问题,利用数值模拟软件求解界面传热系数。通过实测铸件凝固温度曲线,利用ProCAST中的反算模块计算得到了AC4B铝合金与... 详细信息

界面传热系数是铸造过程数值模拟的重要边界条件之一,但是其取值较难确定,而一般的计算方法又比较繁琐。为了解决这个问题,利用数值模拟软件求解界面传热系数。通过实测铸件凝固温度曲线,利用ProCAST中的反算模块计算得到了AC4B铝合金与H13金属型之间的界面传热系数。结果表明,界面传热系数应当设为温度的函数,且利用商业软件计算的结果能够满足工程需要。

关键词： AC4B铝合金数值模拟界面传热系数

316L表面制备Ni-Al系金属间化合物层的耐铅铋腐蚀性能

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焊接 2022年第12期 36-43页

作者：朱强姚书生赵信毅李洪亮朱兆剑江苏大学江苏镇江212013

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面熔覆一层Ni60合金粉末,采用热喷涂技术在Ni60合金涂层表面制备纯Al涂层,再通过620℃×5 h高温扩散试验,使Ni60合金涂层和纯Al涂层中间生成Ni-Al金属间化合物。最后把制备有Ni60合金和Ni-Al金属间化合... 详细信息

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面熔覆一层Ni60合金粉末,采用热喷涂技术在Ni60合金涂层表面制备纯Al涂层,再通过620℃×5 h高温扩散试验,使Ni60合金涂层和纯Al涂层中间生成Ni-Al金属间化合物。最后把制备有Ni60合金和Ni-Al金属间化合物涂层试样置于液态铅铋合金中进行400℃×500 h腐蚀试验。采用SEM,XRD对金属间化合物涂层腐蚀前后的表面、截面的形貌、物相组成及元素分布进行测试,分析Ni60合金涂层和金属间化合物涂层在400℃液态铅铋合金中的腐蚀情况。试验结果表明,经过高温扩散试验,试样表面生成了一层由Ni_(3)Al,NiAl等组成的Ni-Al系金属间化合物;经过400℃液态铅铋合金腐蚀试验,Ni60合金涂层表面腐蚀较为严重,表面大量金属元素被氧化、溶解,在试样表面形成了不连续金属氧化物和腐蚀坑;Ni-Al金属间化合物涂层被氧化成为稳定的金属氧化物涂层,可以有效阻止Pb,Bi,O等元素渗透进入基体,提高316L的耐液态铅铋腐蚀性能。

关键词：激光熔覆高温扩散金属间化合物铅铋腐蚀

Effect of laser power on microstructure and mechanical properties of laser heat conduction lap welded joint between AZ31B magnesium alloy and DP780 galvanized steel

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Journal of Central South University 2022年第10期29卷 3463-3475页

作者： GAO Ju-ming WANG Dan ZHUANG Dong-dong ZHAO Xin-yi LEI Yu-cheng School of Materials Science&Engineering Jiangsu UniversityZhenjiang 212013China

In this work, laser heat conduction lap welding(LHCLW) of AZ31B magnesium alloy sheet and DP780galvanized steel sheet was carried out by the defocused laser beam. The effects of laser power on the microstructure and mechanical properties of the joint were studied. The pros and cons of the joint were identified and evaluated by measuring the tensile shear strength, microhardness and microstructure observation. The formation mechanism of various phases at the Mg/steel interface was analyzed. The results indicated that the galvanized layer could promote the metallurgical bonding between magnesium alloy and steel by improving the diffusion ability of molten magnesium alloy at the steel interface and reacting with Mg, so as to enhance the strength of the joint. A continuous dense layered eutectic structure(α-Mg+MgZn) was formed at the interface of the joint, while MgZn_(2)and MgZn phase was formed at the weld edge zone and heat affective zone(HAZ), whereas no reaction layer was generated between the uncoated steel and magnesium alloy. A sound joint could be obtained at 2.5 kW, and the corresponding tensile shear strength reached the maximum value of 42.9 N/mm. The strength was slightly reduced at 2.6 kW due to the existence of microcracks in the eutectic reaction layer.

关键词： AZ31B magnesium alloy DP780 galvanized steel laser heat conduction lap welding laser power microstructure mechanical properties

Effect of depressurizing speed on mold filling behavior and entrainment of oxide film in vacuum suction casting of A356 alloy

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2016年第12期26卷 3292-3298页

作者： Shan-guang LIU Fu-yang CAO Jun-ying YI Xin-yi ZHAO Jing ZENG Zhi-liang NING Jian-fei SUN School of Materials Science and Engineering Harbin Institute of Technology Harbin 150001 China National Key laboratory for Precision Hot Processing of Metals Harbin Institute of Technology Harbin 150001 China School of Metallurgical and Materials Engineering Jiangsu University of Science and Technology Zhangjiagang 215600 China

The effect of depressurizing speed on mold filling behavior and entrainment of oxide film of A356 alloy was studied. Themold filling behavior and velocity fields were recorded by water simulation with particle image velocimetry. The results show thatthe gate velocity first increased dramatically, then changed with the depressurizing speed: the gate velocity increased slowly atrelatively high depressurizing speed; at reasonable depressurizing speed, the gate velocity kept unchanged; while at lowerdepressurizing speed, the gate velocity decreased firstly and then kept unchanged. High gate velocity results in melt falling backunder gravity at higher speed. The falling velocity is the main factor of oxide film entrainment in vacuum suction casting. The designcriterion of depressurizing rate was deduced, and the A356 alloy castings were poured to test the formula. The four-point bend testand Weibull probability plots were applied to assessing the fracture mechanisms of the as-cast A356 alloy. The results illuminate amethod on designing suitable depressurizing speed for mold filling in vacuum suction casting.

关键词： A356 aluminum alloy vacuum suction casting water simulation surface turbulence thin-walled casting oxide film