本文在綜述國內外陶瓷薄膜熱電偶發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,選用ITO薄膜為陶瓷薄膜熱電偶材料,并與Pt薄膜組成陶瓷-金屬薄膜熱電偶,為下一代高溫陶瓷發(fā)動機的研制提供測溫技術嘗試。研究離子束濺射工藝以及退火條件對ITO薄膜的微觀結構、電學性能以及穩(wěn)定性的影響。通過正交實驗研究離子能量、離子束流以及氬氣壓強對ITO薄膜沉積的影響,確定ITO薄膜性能最優(yōu)的沉積條件:離子能量900eV、離子束流80mA、氬氣壓強2.0×10^-2Pa。在空氣和氮氣中分別對ITO薄膜在不同的溫度（400℃、600℃、800℃、1000℃）下進行退火處理,分析其微觀結構、電學性能、光學性能。研究發(fā)現(xiàn)氮氣熱處理比空氣熱處理更好地改善ITO薄膜的結晶性能,提高載流子遷移率,使薄膜的導電性增強,在空氣中熱處理的薄膜由于氧空位的急劇減少使得導電性急劇減小。同時研究In₂O₃薄膜濺射工藝極其導電性能,發(fā)現(xiàn)空氣中高溫退火的In₂O₃薄膜電阻率能達到113.382Ω.cm,導電性較差。在優(yōu)化ITO薄膜濺射工藝和熱處理工藝的基礎上,... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

渦輪發(fā)動機組成結構圖

而且測溫范圍寬，靈敏度高；缺點是在測試裝置比較復雜，并且測量精度不高。熱測量溫度，此方法優(yōu)點是測量結果比較準確部件表面溫度時測不準的弊端；不足之處是此測量準確性會降低。動機渦輪葉片在極端條件旋轉力能夠達到 5 萬，這給實時監(jiān)測引擎內溫度梯度造成了很大法由于各自的局限性，限制了在葉片測溫方環(huán)境的測溫裝置顯的非常必要。薄膜熱電偶飛機葉片上，與葉片上的熱障涂層有良好的定[4]。與傳統(tǒng)的絲狀熱電偶相比，具有更高影響葉片表面的流場。并且通過 MEMS 工藝制級甚至納米量級，有利于測量微小面積表面量化生產(chǎn)[5]。因此，薄膜熱電偶測溫已經(jīng)逐測溫方法的首要選擇。

圖 1-3 （a）薄膜熱電偶實物圖 （b）熱電性能圖Fig.1-3 (a) Picture of thin film thermocouple (b) Thermocouple properity curve2011 年，Gregory 深入研究了 In2O3薄膜和 ITO 薄膜組成的薄膜熱電偶，分別對 In2O3-In2O3:SnO2(90:10wt%) 、 In2O3-In2O3:SnO2(95:5wt%) 、 ITO 、Pt-In2O3:SnO2(90:10wt%)、Pt-In2O3:SnO2(95:5wt%)和 Pt-In2O3這 5 個熱電偶進行性能測試[15]。圖 1-4（a）可以看到，Pt/In2O3薄膜熱電偶的熱電輸出要明顯高于 Pt和兩個不同 Sn 含量的 ITO 薄膜組成的薄膜熱電偶，在最高溫度 1273°C 的熱電輸出能達到 238mV，但是存在明顯的滯后效應；兩個 Pt/ITO 熱電偶在最高溫度的電勢輸出在 50mV 左右，但是可重復性很好，沒有滯后效應產(chǎn)生。圖 1-4（b）顯示In2O3/In2O3:SnO2(90:10wt%) 薄 膜 熱 電 偶 的 賽 貝 克 系 數(shù) 略 微 高 于In2O3/In2O3:SnO2(95:5wt%)熱電偶。綜合來看，這些薄膜熱電偶顯示出優(yōu)良的穩(wěn)定性和耐久性，在高溫下能工作超過 50 個小時；并且 5 種陶瓷薄膜熱電偶的電壓溫度曲線均不是線性的，而是呈現(xiàn)一種“S”型。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3038645