隨著納米薄膜沉積技術(shù)的發(fā)展,基于薄膜熱電偶的瞬態(tài)溫度測(cè)量技術(shù)在多種場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)薄膜熱電偶在銑削加工中的應(yīng)用,提出了一種高性能薄膜熱電偶的制備方法。通過直流脈沖磁控濺射技術(shù)在石英基底上制備了NiCr/NiSi薄膜熱電偶,并于氬氣氣氛進(jìn)行不同溫度的退火,研究了退火對(duì)薄膜熱電偶綜合性能的影響。結(jié)果表明,500℃退火的功能薄膜均勻性、導(dǎo)電性均有顯著的提高,薄膜熱電偶的塞貝克系數(shù)由退火前的36.3μV/℃增大到最大值40.5μV/℃,在連續(xù)熱沖擊和高溫保持6 h后測(cè)溫性能仍保持良好。將高性能薄膜熱電偶研究成果用于測(cè)溫銑刀的研制,并用于TC4正交銑削,得到了TC4銑削溫度預(yù)測(cè)公式,為旋轉(zhuǎn)類刀具加工溫度的測(cè)量提供了一種可行性方案。 

【文章來源】：儀器儀表學(xué)報(bào). 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

薄膜熱電偶?xì)鍤馔嘶鹣到y(tǒng)實(shí)物

考慮到表面粗糙的基底在濺射薄膜前需進(jìn)行拋光,且需在600℃下進(jìn)行退火,避免高溫下由于基底的大變形導(dǎo)致薄膜熱電偶破壞,同時(shí)為了簡(jiǎn)化薄膜熱電偶制備流程,選用了120 mm×20 mm×1 mm的石英玻璃作為基底。將石英玻璃依次用丙酮、無水乙醇和去離子水進(jìn)行超聲清洗,用氮?dú)夂娓?通過靶材及掩模的控制,先后濺射沉積NiCr、NiSi功能薄膜以及SiO2保護(hù)薄膜,NiCr與NiSi薄膜重合區(qū)域構(gòu)成薄膜熱電偶的熱接點(diǎn),薄膜熱電偶實(shí)物如圖2所示。由于影響測(cè)溫穩(wěn)定性的主要是NiCr、NiSi功能薄膜,與薄膜熱電偶同爐制備了NiCr、NiSi薄膜試件。NiCr、NiSi功能薄膜的制備參數(shù)如表2所示,SiO2薄膜制備參數(shù)如表3所示,薄膜熱電偶在大連市傳感器與執(zhí)行器重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的JZFZJ- 500S型高真空多功能復(fù)合鍍膜機(jī)中完成。表2 NiCr、NiSi功能薄膜制備工藝參數(shù)Table 2 Preparation process parameters of NiCr and NiSi functional films 本地真空度 工作氣壓 Ar流量 濺射功率 厚度 5.0×10-3 Pa 0.7 Pa 20 sccm 350 W 0.8 μm

NiCr薄膜和NiSi薄膜主要成分是Ni,為了確定制備的薄膜質(zhì)量良好,通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了未退火和不同溫度下退火的薄膜表面形貌,并獲得了其能譜圖(EDS)。以NiSi薄膜為例,其SEM圖像如圖3所示,其中圖3(a)所示未退火NiSi薄膜,圖3(b)～(f)所示分別為200、300、400、500、600℃退火的NiSi薄膜SEM圖像。圖3 NiSi薄膜表面形貌

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]C/SiC復(fù)合材料表面高溫瞬態(tài)溫度傳感器的研究[J]. 崔云先,楊琮,薛生俊,殷俊偉,杜鵬.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]薄膜瞬態(tài)溫度傳感器的制備及性能研究[J]. 崔云先,薛帥毅,周通,李東明,牟瑜.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(12)
[3]微細(xì)熱電偶的制作與時(shí)間常數(shù)標(biāo)定方法[J]. 徐立新,謝建斌,楊智偉,周富濤.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2016(07)
[4]溫度傳感器[J]. 朱曉旭,周修文.  電子測(cè)試. 2013(05)
[5]薄膜熱電偶溫度傳感器研究進(jìn)展[J]. 趙源深,楊麗紅.  傳感器與微系統(tǒng). 2012(02)
[6]化爆材料瞬態(tài)切削溫度的NiCr/NiSi薄膜熱電偶溫度傳感器的研制[J]. 曾其勇,孫寶元,徐靜,賈穎,崔云先,鄧新祿,徐軍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2006(03)
[7]溫度傳感器的響應(yīng)延遲[J]. 熊劍,于惠忠.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2003(04)

碩士論文
[1]鎳基高溫合金上貴金屬薄膜熱電偶的制備及抗氧化性能研究[D]. 梁獻(xiàn)乖.電子科技大學(xué) 2017
[2]In2O3/ITO高溫陶瓷薄膜熱電偶的制備與性能研究[D]. 楊柯.電子科技大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3106630