nicraly薄膜应变计的研制

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1、＂乃Ｉ‘．－．．．，‘■ｉｉ獨為￡Ｉ风ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文，ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ，炎３《鄰＼６？ＺＩＦ＾兵？＿＿等爾论文题目ＮｉＣｒＡｌＹ薄膜应变计的研制专业学位类别工程硕七学号２０１２２２０３０４２４作者姓名张洁指导教师

2、陶伯万教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。＂－＞？＞作者签名＞许［日：张店日期；月《论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国

3、家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｔｕ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）＇作者签名：从４导师签名：日期＞（＞；年ｒ月＾日分类号密级注1UDC学位论文NiCrAlY薄膜应变计的研制（题名和副题名）张洁（作者姓名）指导教师陶伯万教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学科专业工程硕士工程领域名称电子与通信

4、工程提交论文日期2015.03.25论文答辩日期2015.05.12学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。FABRICATIONOFNICRALYTHINFILMSTRAINGAUGESAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:ZhangJieAdvisor:Prof.Tao

5、BowanSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要在航空发动机研发过程中，准确测量发动机高温部件由于高温和高振动产生的应变十分重要。薄膜应变计采用溅射沉积的方法把敏感薄膜直接沉积到叶片等结构件表面，不破坏试件结构，具有灵敏度和准确度高，适宜在恶劣环境下使用等优点。本文采用薄膜技术将NiCrAlY应变敏感薄膜沉积在镍基高温合金基板表面，研制结构功能一体化的薄膜应变计，主要开展了优化NiCrAlY薄膜沉积工艺和薄膜应变计的研制及性能标定方

6、面的工作。主要内容和结论如下：1.采用射频磁控溅射法，在Al2O3陶瓷基片上沉积NiCrAlY敏感薄膜材料，系统研究了NiCrAlY的微观特性、电阻温度系数（TCR）和应变灵敏系数（GF）随基片温度、溅射气压等工艺参数变化的影响。获得的NiCrAlY敏感薄膜的优化工艺条件为：溅射功率200W、基片温度500℃、沉积时间60min、薄膜厚度1~2μm、Ar流量为30sccm、溅射气压为0.3Pa。使用优化工艺制备的样品的TCR为249ppm/℃，GF为2.1。2.研究了NiCrAlY薄膜材料的自钝化防护性能并对其稳

7、定性与重复性进行考核。对敏感薄膜材料表面进行高温析铝氧化处理后，NiCrAlY薄膜表面生成的氧化膜为θ-Al2O3和α-Al2O3，它们大大提高了敏感薄膜材料的高温抗氧化性。在800℃下真空退火12小时后，NiCrAlY敏感薄膜材料在室温~800℃范围内性能稳定且重复性良好。3.在镍基合金基底表面制备出结构功能一体化的NiCrAlY薄膜应变计，以满足在发动机高温部件上应变测试的需求。实验得出，含有非晶态的YSZ/Al2O3绝缘层薄膜在800℃时绝缘性能良好，有效实现了功能层与基底之间的电学隔离。采用优化工艺条件制

8、备在镍基高温合金上的NiCrAlY薄膜应变计GF值受温度的变化的影响。从室温到800℃，GF值在1.67~1.99之间波动。在DZ22镍基合金基板上制备的薄膜应变计在室温~800℃范围内的热输出均稳定100με/℃左右，在600℃时热输出有最大值163με/℃。关键词：NiCrAlY，薄膜应变计，电阻温度系数，应变灵敏系数，热输出IABSTRACTABSTRACTThee