Hall推力器抗離子濺射陶瓷材料理論與實驗研究.pdf

1、Hall推力器具有高效率、高比沖以及高可靠性等優(yōu)點，自從1970年成功研制以來，已經(jīng)廣泛用于各種實際飛行任務(wù)中，成為世界各航天大國電推進裝置研究中的熱點。隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對Hall推力器的使用壽命提出了更高的要求，在限制推力器壽命的因素中，通道器壁濺射侵蝕最為嚴重，已成為影響推力器壽命的最主要因素，并引起研究者的廣泛關(guān)注。
　　本文將圍繞Hall推力器通道器壁材料侵蝕問題展開相應(yīng)的研究工作，重點對器壁侵蝕的微觀機制進行分析

2、，進而對器壁侵蝕進行較全面的基礎(chǔ)性理論和實驗研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　BN陶瓷通道器壁微觀濺射侵蝕機理分析及測量方法。首先通過對BN陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)、材料性能和Hall推力器通道內(nèi)濺射侵蝕機制分析，確定了Hall推力器的濺射類型。然后依據(jù)前人實驗結(jié)果，分析材料表面束縛能對通道器壁微觀濺射侵蝕的影響。最后簡單的介紹了一下實驗研究過程所需要使用的光譜測量系統(tǒng)，以及光譜測量的基本原理。
　　溫度對濺射侵蝕速率的影響。通過利用

3、外部加熱源對壁面加熱來研究壁面溫度對濺射侵蝕速率影響的實驗，分析Sigmund濺射系數(shù)的半經(jīng)驗計算公式，找出半經(jīng)驗公式中的變量與靶材溫度之間的關(guān)系，再從溫度對靶材表面原子束縛能和靶材內(nèi)部原子熱運動影響的微觀角度，結(jié)合晶格原子振動理論，來分析壁面溫度對離子濺射侵蝕特性的影響。
　　變組分材料對壁面濺射侵蝕速率的影響。不同材料的通道壁面有著不同的表面束縛能，不同的表面束縛能影響著材料本身的抗離子濺射能力。本文將通過改變壁面材料的成分進

4、行抗濺射能力的測試實驗，并將實驗結(jié)果同使用 SRIM粒子模擬軟件模擬濺射侵蝕的模擬結(jié)果相對比，由此分析出哪種成分的壁面材料具有較高的抗離子濺射能力。
　　Hall推力器加速通道內(nèi)擇優(yōu)濺射現(xiàn)象的研究。由于濺射產(chǎn)額同靶材的種類有關(guān)，不同元素的濺射產(chǎn)額差別較大，它們被濺射出去的幾率將不同，因此，在多組分靶中存在著擇優(yōu)濺射現(xiàn)象。本文將通過測量ATON型推力器陶瓷器壁的濺射侵蝕過程，來討論擇優(yōu)濺射對Hall推力器通道器壁表面組分的影響，進而