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磁控溅射过渡层对CFRP筒体内壁电镀Ni金属涂层结合性能的影响

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真空科学与技术学报 2025年第1期45卷 8-13页

作者：万俊豪杨洋但敏唐国庆张珂嘉肖凯业金凡亚核工业西南物理研究院成都610207 核工业理化工程研究院天津300180

对碳纤维增强树脂基复合材料筒体内壁表面进行金属化处理,通过射频等离子体活化、磁控溅射沉积过渡层金属、电镀沉积镍三个步骤在碳纤维复合材料筒体内壁制备大厚度、高结合强度的金属涂层。以拉拔法测试涂层与基体之间的结合强度,探究C... 详细信息

对碳纤维增强树脂基复合材料筒体内壁表面进行金属化处理,通过射频等离子体活化、磁控溅射沉积过渡层金属、电镀沉积镍三个步骤在碳纤维复合材料筒体内壁制备大厚度、高结合强度的金属涂层。以拉拔法测试涂层与基体之间的结合强度,探究Cu、Ti-Cu过渡层及不同过渡层厚度对金属涂层结合强度的影响。采用扫描电镜及配套的能谱仪观测金属涂层表面微观形貌和截面元素组成,采用X射线衍射仪分析金属涂层的晶体结构。结果表明,磁控溅射Ti-Cu过渡层能明显提高电镀Ni金属涂层与基体之间的结合强度,钛膜层厚度对电镀Ni金属涂层结合强度的影响很大,铜膜层厚度对结合强度相对较小,结合强度随着铜膜层的增厚而降低。在等离子体活化的基础上,通过磁控溅射在CFRP筒体内壁制备0.2μm Ti+1μm Cu的过渡层,使电镀约17μm Ni金属涂层的结合强度达到2.05 MPa,赋予了碳纤维复合材料筒体内壁金属特性。

关键词：碳纤维复合材料筒内壁过渡层结合强度表面金属化

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离子溅射对合金靶材寿命的影响

物理学报 2025年第1期74卷 85-91页

作者：倪唯荣黄海龙卢肖勇王晓冬核工业理化工程研究院天津300180 粒子输运与富集技术重点实验室天津300180 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110167

载能离子入射带负电的离子收集沉积结构过程中会发生离子溅射,一种常用于离子加速过程的结构为圆形金属丝,持续大量离子入射会引起金属丝的表面损失,影响金属丝的服役性能及使用寿命.目前,由于常用于计算溅射产额的SRIM软件无法考虑合... 详细信息

载能离子入射带负电的离子收集沉积结构过程中会发生离子溅射,一种常用于离子加速过程的结构为圆形金属丝,持续大量离子入射会引起金属丝的表面损失,影响金属丝的服役性能及使用寿命.目前,由于常用于计算溅射产额的SRIM软件无法考虑合金晶体结构中包含的多体相互作用问题,在高能离子入射合金靶材的溅射产额计算上具有较大误差,因此本文基于分子动力学方法结合Langevin控温模型建立了高能金属离子入射合金靶材的离子溅射参数计算模型,该模型具备持续入射过程中合金表面不同状态下的离子溅射参数计算功能,利用该模型计算得到了用于离子加速的阴极金属丝的典型服役寿命,试验值与理论值偏差<10%,验证了理论模型的准确性和适用性,基于此模型进行了金属丝服役寿命提升的理论优化,并提出了使用Ni-Ti合金提升金属丝寿命的方法.

关键词：离子溅射分子动力学合金靶材服役寿命

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高频高压电极测温薄膜温度传感器的研制与应用

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中国计量 2025年第1期 82-86,89页

作者：霍海林常蕾朱昱李雪松房健核工业理化工程研究院北京长城计量测试技术研究所

针对电子束物理气相沉积(EB-PVD)系统高压带电极板的温度准确测量技术难题,文章结合EB-PVD系统中电极性能的需求研制模拟电极,设计了一种适用于高压电极测温的新型薄膜温度传感器,利用磁控溅射技术进行传感器镀制,利用表面温度校验仪进... 详细信息

针对电子束物理气相沉积(EB-PVD)系统高压带电极板的温度准确测量技术难题,文章结合EB-PVD系统中电极性能的需求研制模拟电极,设计了一种适用于高压电极测温的新型薄膜温度传感器,利用磁控溅射技术进行传感器镀制,利用表面温度校验仪进行传感器标定。试验验证表明:薄膜温度传感器可用于高压电极温度的精确测量,最优测量精度MPE为±1.8℃,为高压电极测温提供了一个新的技术手段。

关键词：计量学电子束物理气相沉积 EB-PVD 电极薄膜温度传感器

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超弹性液态金属基摩擦电纤维和织物

北京工业大学学报 2025年第3期51卷 327-336页

作者：潘胜利何蕙羽程昭晨辛利桃李彪王璞北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124

为了解决摩擦电纤维在制备工艺、柔软性、灵变性等方面的问题,以液态金属EGaIn作为导电电极、热塑性弹性体材料作为纤维套管,采用挤压-填充技术研制了超弹性摩擦电纤维。该纤维能够承受2200%的应变,并表现出优异的电输出性能。以5 cm的... 详细信息

为了解决摩擦电纤维在制备工艺、柔软性、灵变性等方面的问题,以液态金属EGaIn作为导电电极、热塑性弹性体材料作为纤维套管,采用挤压-填充技术研制了超弹性摩擦电纤维。该纤维能够承受2200%的应变,并表现出优异的电输出性能。以5 cm的单根纤维作为介质进行摩擦电能采集,当纤维与纸接触时可提供7 V的未饱和平均开路电压;同时在200 MΩ的外部负载电阻下,瞬时功率密度可达1.6μW/m。将该纤维编织成8 cm×8 cm织物,电输出可达120 V、280 nA、28 nC。研究表明,挤压-填充技术为研制可拉伸摩擦电纤维提供了一种有效的新途径,该超弹性纤维有望应用于多功能可穿戴智能织物。

关键词：柔性可穿戴摩擦纳米发电机超弹性纤维织物电输出

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三氧化铀氢还原工艺尾气过滤装置的研制

化学工程与装备 2025年第1期 84-86+102页

作者：丁丁于震赵刚李元奎核工业理化工程研究院粒子输运与富集技术全国重点实验室

三氧化铀氢还原工艺尾气中含有大量氧化物粉末及水蒸气等，若使用常规过滤装置处理，会出现水蒸气冷凝堵塞滤芯的情况，影响过滤设备的使用寿命及氢还原工艺的正常开展，需要研制适用于水蒸气环境的过滤装置。通过在常规过滤装置的基础... 详细信息

三氧化铀氢还原工艺尾气中含有大量氧化物粉末及水蒸气等，若使用常规过滤装置处理，会出现水蒸气冷凝堵塞滤芯的情况，影响过滤设备的使用寿命及氢还原工艺的正常开展，需要研制适用于水蒸气环境的过滤装置。通过在常规过滤装置的基础上，选择耐高温过滤器，增加开合式的加热装置，对装置的尺寸、壁厚、反吹功能进行了设计计算，使过滤装置能够实现高水气浓度含尘尾气的有效气固分离及收集，保障了三氧化铀氢还原工艺的正常开展。

关键词：氢还原三氧化铀尾气过滤

拉力作用下碳纤维增强树脂基复合材料损伤过程研究

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高科技纤维与应用 2025年第01期 66-69页

作者：孟祥姝李武胜核工业理化工程研究院粒子运输与富集技术全国重点实验室

基于复合材料服役过程中应力状态及损伤形式研究，重点针对拉力作用下碳纤维复合材料损伤过程开展研究分析。采用原位在线扫描电镜及原位在线显微CT为研究手段，分析拉力作用下碳纤维复合材料损伤过程及损伤机理。研究结果表明，在拉应... 详细信息

基于复合材料服役过程中应力状态及损伤形式研究，重点针对拉力作用下碳纤维复合材料损伤过程开展研究分析。采用原位在线扫描电镜及原位在线显微CT为研究手段，分析拉力作用下碳纤维复合材料损伤过程及损伤机理。研究结果表明，在拉应力作用下，复合材料首先出现纤维层分层损伤，然后出现纤维及树脂间界面开裂。基本未发现纤维断裂损伤。因此，目前复合材料横向力学性能最薄弱区域为层间，其次为界面。

关键词：碳纤维复合材料损伤过程拉应力原位在线

基于单胞模型的环氧树脂基复合材料缠绕圆环吸湿动力曲线预测

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纤维复合材料 2025年第1期42卷 8-13页

作者：杨子龙胡玉霞李武胜杨福江粒子输运与富集技术全国重点实验室天津300180 核工业理化工程研究院天津300180

对高纤维体积含量的复合材料缠绕圆环吸湿行为进行了研究。建立了规则排布、交错排布、纤维居中、基体居中等4种周期单胞模型。基于质量扩散与热传导方程形式等效原理,采用瞬态热分析完成了水分子扩散的有限元仿真,解释了纤维体积含量... 详细信息

对高纤维体积含量的复合材料缠绕圆环吸湿行为进行了研究。建立了规则排布、交错排布、纤维居中、基体居中等4种周期单胞模型。基于质量扩散与热传导方程形式等效原理,采用瞬态热分析完成了水分子扩散的有限元仿真,解释了纤维体积含量增加会显著降低扩散速率的现象。对比了瞬时平衡、线性增长、幂增长、指数增长等不同表面浓度边界条件下的吸湿动力曲线,二次函数增长模型的吸湿率在吸湿初期增长平缓、中期迅速增长、后期又变平缓直至达到平衡吸湿率,更加符合高纤维体积含量的复合材料吸湿行为。设计完成了温湿度45℃/60%条件的2组T700/环氧树脂复合材料缠绕圆环吸湿实验,规则排布基体居中型的单胞模型预测的吸湿曲线与实验结果吻合最好,平衡吸湿率和平衡时间的预测偏差分别为3.6%和6.3%。

关键词：树脂基复合材料单胞模型吸湿曲线缠绕圆环表面浓度有限元仿真

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基于小波域隐马尔可夫树的焊缝图像去噪方法研究

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焊接技术 2025年第2期54卷 127-130页

作者：宋涛张柏诚王春雷姜正鹤核工业理化工程研究院激光技术研究所天津300181

针对机器视觉中CCD相机在PVD真空腔体焊缝拍照后图像噪声严重、并且传统算法去噪不明显的现象,提出了一种基于小波域隐马尔可夫树的图像去噪算法。该算法首先将图像等二维信号转换到小波域以使得时频关系更加明显,之后用隐状态下的高斯... 详细信息

针对机器视觉中CCD相机在PVD真空腔体焊缝拍照后图像噪声严重、并且传统算法去噪不明显的现象,提出了一种基于小波域隐马尔可夫树的图像去噪算法。该算法首先将图像等二维信号转换到小波域以使得时频关系更加明显,之后用隐状态下的高斯混合密度构造每个系数的边缘密度概率函数,然后匹配隐马尔可夫树模型得到小波系数的关系,最后将马尔可夫的最大期望值算法应用于真空腔体焊缝图像,经过小波重建得到去噪后的图像。结果表明,小波域隐马尔可夫树在图像去噪中有较明显的效果,比小波软阈值法的峰值信噪比(PSNR)高7%左右,重建后的图像在信噪比和视觉效果上都有较大改进,更加适合PVD真空腔体焊缝图像去噪。

关键词：小波变换隐马尔可夫树(HMT) 高斯密度模型焊接过程检测图像去噪

基于光谱诊断的窄间隙激光填丝焊气孔缺陷检测研究

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光谱学与光谱分析 2025年第2期45卷 507-514页

作者：佘昆李冬辉杨凯淞杨立军刘金平黄一鸣天津大学电气自动化与信息工程学院天津300350 广东省特种设备检测研究院广东广州510655 天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室天津300350 中国核工业二三建设有限公司核工业工程研究设计有限公司中核集团高效智能化焊接重点实验室北京101300

窄间隙激光焊作为核电领域大型厚壁构件的先进连接工艺,具有热输入小、焊接效率高、接头质量高等优点。然而,受现场复杂施焊环境影响,焊缝内部易因污染物清理不尽而产生气孔缺陷。传统的焊后无损检测费时耗力,且检测结果受零部件尺寸结... 详细信息

窄间隙激光焊作为核电领域大型厚壁构件的先进连接工艺,具有热输入小、焊接效率高、接头质量高等优点。然而,受现场复杂施焊环境影响,焊缝内部易因污染物清理不尽而产生气孔缺陷。传统的焊后无损检测费时耗力,且检测结果受零部件尺寸结构制约及检测人员主观判断影响,因此亟待发展气孔缺陷在线检测技术。本文设计研制了基于发射光谱的窄间隙激光焊质量检测系统,探究工艺参数及水、油等污染物对气孔缺陷的影响规律,分析水对激光致等离子体电子温度、光谱强度的作用机制,开发因污染物导致的气孔缺陷在线预警软件系统。结果表明,窄间隙激光焊时由于受工件侧壁拘束使得等离子体密度高,对激光反射、散射作用强,测得光谱强度值较弱。窄间隙填丝焊时由于激光能量存在损耗、不能完全被母材和丝材吸收,其测得的光谱强度小于窄间隙自熔焊。采用Boltzmann作图法求得窄间隙激光填丝焊光致等离子体电子温度为7201.1 K,电子密度为5.2797×10^(15)cm^(-3),均小于窄间隙激光自熔焊时的热力学状态参数。在本文的6组自熔焊工艺参数范围内,X射线探伤未检测到密集气孔缺陷。当母材表面有水时,焊缝表面有气孔产生,通过X射线探伤观察到焊缝中有大量密集气孔存在。与正常工艺下获得的光谱数据相比,光谱仪全波段上的相对光强均降低,电子温度也下降至6900~7200 K范围内动态波动,但电子密度会增大。采用神经网络模型对主成分分析降维后的光谱数据进行训练,可对窄间隙激光填丝焊时因水、油等污染物导致的气孔缺陷进行高准确率的预测。开发的气孔检测系统可对因污染物导致的气孔缺陷进行有效识别,准确率达90%,响应时间在0.1 s内。

关键词：窄间隙激光焊光谱诊断光致等离子体气孔缺陷在线检测