鋁基復合多層含能薄膜微結構和點火特性研究.pdf

1、金屬薄膜橋電火工品相對于傳統金屬橋絲電火工品具有點火功率小、可靠性高、能大面積集成等優(yōu)點。但在實際應用中，金屬薄膜橋的輸出能量較低，橋與火藥間少許的間隙可能導致不能成功發(fā)火。為進一步提高金屬薄膜橋點火可靠性，本文采用磁控濺射法制備了不同調制周期的Al/NiO多層含能薄膜。通過掩膜工藝將Al/NiO多層薄膜集成到Cr薄膜橋上制成了(Al/NiO)n/Cr復合薄膜點火器，對點火器的點火性能做了系統的研究。具體內容如下：
　　1、采用直

2、流磁控濺射法在Al2O3陶瓷基片上制備了不同厚度的單層Al薄膜和NiO薄膜。真空腔中殘余O2和空氣中的O2會造成Al薄膜部分氧化。NiO薄膜為多晶薄膜，電阻率為8.5Ωcm，薄膜中Ni和O原子比約為1:1。Al薄膜和NiO薄膜表面均會出現不同程度的孔洞，這主要是由薄膜島狀生長機制及基片本身表面缺陷造成。
　　2、通過交替沉積Al薄膜和NiO薄膜制備了Al/NiO多層含能薄膜，多層膜總厚度為3μm，調制周期厚度分別為250 nm、5

3、00 nm、750 nm、1000 nm、1500 nm。不同周期厚度的 Al/N iO薄膜具有清晰的層狀結構，層與層間連接緊密。表層 Al薄膜由于空氣中 O2的氧化變得粗糙，顆粒間會出現不同程度的團聚。當 Al/N iO薄膜周期厚度為250 nm時，在未退火情況下，薄膜中存在少量金屬態(tài)Ni擴散到薄膜表層，經過不同溫度退火后，薄膜擴散更加劇烈，隨著溫度升高薄膜層與層間原子擴散更劇烈，反應更完全。Al/NiO多層薄膜的熱導率隨界面數量的增

4、加而減小。周期厚度為250 nm的Al/NiO多層薄膜的放熱反應過程分為固相-固相和固相-液相兩個過程，能量密度約為2440 J/g，為理論值的71.8％。
　　3、通過直流磁控濺射和濕法腐蝕工藝制備了Cr薄膜點火橋，點火橋橋區(qū)電阻為2Ω，在其表面集成不同周期厚度的Al/N iO多層膜制成的(Al/N iO)n/Cr點火器在充電電容為47μF，充電電壓為40 V下均能成功發(fā)火，當多層膜周期厚度為1000 nm時，點火時間短，火花高