关键词： 片上系统   精简指令集处理器   数据信号处理器   指令集   微结构   流水线  

摘要： 集成电路工艺的发展使得将系统集成在一块芯片中实现成为可能，芯片设计进入片上系统（SOC）时代。为了更好的满足嵌入式系统的蓬勃发展，需要不断的对新处理器体系架构进行广泛的研究。传统的精简指令集处理器（RISC）和数字信号处理器（DSP）各自具有不同的指令集结构和微结构特点，适合于不同的应用领域。作为RISC和DSP融合体的RISC／DSP架构，由于既善于执行系统程序，又善于执行信号处理程序，所以能够较好的适应嵌入式系统的发展。 本文作者参加了浙江大学信息与电子工程学系SOC R＆D小组承担的国家863超大规模集成电路设计重大专项项目，参与开发了具有自主知识产权的RISC／DSP处理器——MD32，并从中总结出结构、微结构设计等方面的一些方法和理论。MD32将RISC与DSP处理器的指令操作、寻址模式等要素充分融合，设计了并行操作、多媒体分裂模式等指令操作，形成了兼有RISC、DSP、SIMD特点的一种新的指令集结构，并在此基础上进行了具有自身特色的RISC／DSP微结构组成设计和统一的流水结构划分，使得RISC／DSP体系既能够发挥RISC处理器的系统执行能力，又具有DSP处理器的数据处理能力，从而使MD32处理器更适合多媒体信息处理的需要。本文的主要内容及创新点包括： 提出指令构成及其划分模型的概念，论述了各指令构成域的条件正交性和条件空位，确立了RISC／DSP指令结构的设计目的与特点，并在此基础上融合RISC的面向寄存器指令特点、DSP的面向存储器指令特点、以及SIMD类分裂模式操作，设计实现了具有较为丰富寻址模式和指令操作的MD32 RISC／DSP指令体系，研究了其指令构成与结构复杂性、数据通路设计之间的关系，从而确立了MD32微结构设计的依据和基础。 根据MD32 RISC／DSP指令构成模型，确定MD32微结构模块组成，并提出RISC／DSP流水划分原则。通过对比不同的划分方法，合理安排流水线中指令的执行动作，最终确定出满足系统频率和时序要求的MD32流水结构，使得RISC／DSP指令通过统一的流水安排融合在一起。 在MD32设计中采用了具有自身特色的设计方法，探索出一套面向RISC／DSP指令结构的微结构设计原则和方法，如并行设计、内部流水设计、集中控制等。它们将若干复杂指令操作均匀分配在几个流水节拍内完成，实现了任意窗口寻址等复杂指令操作，将整个处理器的数据通路与控制通路分离，减小了电路时延，从而满足了RISC／DSP不同指令功能和系统时钟频率的要求，构成了统一的、紧密联系的、协调的MD32系统结构。 对MD32协同验证平台的设计进行了研究。通过软平台中的单元验证、结构验证、系统验证等步骤，以及基于FPGA的硬平台验证，保证了MD32处理器的正确性和完备性。

关键词： 正电子湮没,自由体积,高分子纳米复合材料,界面,环氧树脂,结构转变  

摘要： 高分子纳米复合材料一方面比传统的高分子材料在性能上实现了提高、功能上有所增加，同时增加了纳米材料的稳定性，体现了纳米材料的特性，而且其具有传统高分子材料的低成本、良好的加工性能等优点，受到人们越来越多的重视。而在应用领域，这一类纳米复合材料也走在了前面。高分子纳米复合材料作为一种新兴的材料科学，它的研究工作方兴未艾，人们目前正在探索从多方面、使用多种探测技术对其进行研究，这其中，上世纪下半叶兴起的正电子谱学技术由于其对材料中纳米尺度结构的敏感性及其超过电子显微技术的空间分别率，越来越受到人们的重视，并开始在对高分子纳米复合材料的微结构研究中崭露头角。 本文应用对材料中纳米尺度结构极为灵敏的核技术-正电子谱学并配合其他技术手段较系统地研究了近年来受到人们广泛关注的高分子纳米复合材料的微结构，特别是高分子／层状硅酸盐纳米复合材料。得到了高分子纳米复合材料的纳米相结构、自由体积特性、结构转变特性等重要信息。主要内容如下： 1．用正电子湮没寿命谱研究了HDPE／CaCO3高分子纳米颗粒复合材料的自由体积特性和界面特性。结果表明，复合材料中纳米相与高分子基体之间存在较强的相互作用，使材料中产生较多的界面。而纳米相的加入，没有改变高分子基体自由体积孔洞的大小，但纳米颗粒与HDPE之间存在较强相互作用，使高分子链段运动变缓，从而使自由体积的强度有大幅度的降低。同时发现，在纳米相分散较好的高分子纳米复合材料中，o-Ps仍然形成和湮没于高分子基体自由体积孔洞中，但当复合材料中纳米相过多时，纳米相开始团聚，此时有少量o-Ps在纳米相（纳米颗粒团聚体）形成和湮没。 2．制备成功聚苯乙烯（Ps）／累托土（Rectorite）和环氧树脂（Epoxy）／累托土（Rectorite）两种高分子层状粘土纳米复合材料，通过X射线衍射和透射电镜（TEM）研究，发现累托土含量较少时，累托土完全剥离成个体片层并较好的分散于高分子基体中。同时宏观性能测试表明，较少累托土含量的Epoxy／Rectorite复合材料的力学性能和热稳定性都有较大的提高，这是因为分散于复合材料中的累托土片层促进了环氧树脂交联，同时在复合材料中形成新的界面层，起到增强增韧的作用，同时也提高了材料的热稳定性，充分证实了纳米相的分散情况在提高材料性能方面起到十分重要的作用。 研究了不同累托土含量对Ps瓜ctorite及E训xy瓜ectorite复合材料的正电 子寿命谱的影响.发现在累托土层间有正电子素形成并湮没，累托土剥离 情况影响了正电子素的形成与湮没.同时发现在累托土含量较少时，材料 自由体积空洞大小没有发生变化，但有新的界面层形成. 研究了聚曦胺固化环氧树脂及环氧树脂/累托土复合材料在30一473K及30 一493K温度区间的结构转变，发现了环氧树脂中三个结构转变温度点:次 级转变温度点毛=160K，玻璃化转变温度点Tg=270K和橡胶态到粘流态 的转变点Te一380K.同样发现纳米复合材料三个结构转变温度点，几- 100K、Tg一260K和Te=380K.比较两种材料的结构转变点，发现纳米复 合材料Te、Tg和升分别比环氧树脂低oK、10K和40K.说明累托土的加 入影响复合材料低温下的自由体积特性.在温度高于Tm时，发现两种样 品中自由体积浓度有较快的下降，归因为材料中分子链段运动非常剧烈， 较小的孔洞消失.目前尚未见到类似报道. 采用国际上新发展的程序MELT得到了HDPE/Caco3、Ps，Epoxy/Rectorite 高分子纳米复合材料中正电子寿命的分布情况，发现: a顺粒状和片层状纳米材料与高分子基体之间形成的界面情况有所不同， 顺粒纳米材料与高分子墓体形成的界面形式较为复杂，界面层孔洞大小 分布较宽，归因为纳米顺粒粒径具有一定的分布.片层纳米材料因其结 构相同，形成的界面层结构较为单一 b观察到在不同温度下环氧树脂和环氧树脂/累托土复合材料中的自由体 积分布，在30K低温下，自由体积分布较窄，而累托土的加入限制了原 子的振动，使分布进一步变窄.同时发现在Tg附近，出现了微相分离 现象，材料中有两种大小不同的自由体积孔洞存在，初步分析认为是采

关键词： 纳米m-ZrO2   Al2O3   烧结   显微结构   相变  

摘要： 本论文利用热分析、X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜等分析测试手段，对纳米m-ZrO／AlO复相系统的烧结行为、显微结构、马氏体相变以及力学性能进行了研究，观察了ZrO体积分数不同对复相体系烧结行为、基体约束应力、晶粒长大、ZrO相变的影响。 本论文实验工作观察了0.6μm AlO和60nmZrO颗粒制备的单相样品及不同ZrO初始含量的复相样品的烧结行为。样品的烧结曲线表明，与单相AlO样品相比，单相ZrO样品的最大致密化速率高，而中后期阶段的起始温度和最大致密化速率对应的温度都低，两者的最终线收缩率十分接近，表明纳米颗粒的烧结行为优于亚微米颗粒。在AlO／ZrO复相材料中，样品的烧结行为主要受体积分数占多数的相的控制，烧结曲线与所对应的单相样品相比移向高温区，中后期阶段的起始温度、最大致密化速率对应温度也相应移向高温，但最大致密化速率降低，表明异相粒子的加入对烧结起到阻碍作用。对2℃／min和5℃／min两种升温速率样品的烧结曲线的比较，发现烧结速率的不同对样品的烧结行为影响不大。 密度测试结果表明，AlO体积分数占多数的样品的致密度都比单相AlO的低，而ZrO体积分数占多数的样品的致密度都比单相AlO的高，与样品的烧结行为相一致。通过扫描电镜对样品粒径的观察发现烧结样品中AlO、ZrO的粒径长大与烧结行为的分析也是一致的，单相AlO的平均粒径是2.16μm，是AlO粉料的3.5倍;随着ZrO体积分数的增加，样品中AlO的粒径逐渐减小，在含有80vol．％ZrO样品中的平均粒径降低为0.78μm，是AlO粉料的1.3倍。同样，随着AlO体积分数的增加，样品中ZrO的粒径也逐渐减小，在含有80vol．％ZrO样品中的平均粒径为0.24μm，是ZrO粉料的4倍，而在含有20vol．％ZrO样品中的平均粒径为0.14μm，是ZrO粉料的2.3倍。 另一方面，通过差热分析观察了AlO体积分数对ZrO相变温度的影响。结果显示ZrO相变温度存在热滞现象，而且随着AlO体积分数的增加，上、下马氏体点都有降低，下降幅度分别在60℃范围和190℃范围，下马氏体点降幅明显大于上马氏体点，相变热滞温差增大，这是由于基体约束力的增加对ZrO相变结构重组所需越过的势垒的影响在升降温过程中不同的缘故。 通过力学性能的测试结果发现，样品的显微硬度随着ZrO含量的增加，逐渐降低，这是由于复合材料样品杨氏模量减小的缘故。而断裂强度和断裂韧性除了10vol． 纳米:仆zro:/A1203复相系统的烧结行为、显微结构和相变的研究 %zro:样品的强度和韧性较之单相AbO3有所提高外，其它样品都有降低，表明只 有稳定的四方ZrO:的存在刁‘能对一样品有强韧化作用。

关键词： 真空断路器   机械特性   虚拟仪器   数据采集  

摘要： 随着计算机科学的发展，虚拟仪器技术在测量与自动化中的应用越来越广泛，成为当今测控领域发展的重要方面。利用LabVIEW开发平台，设计和实现虚拟仪器已成为当今测量与自动化技术开发的潮流。本文论述了基于PCI-9111HR数据采集卡，在LabVIEW开发平台上，设计和实现真空断路器机械特性参数检测系统的过程。它与传统测试方法比较，具有硬件简单、软件应用灵活、测试准确度高等特点。本文详细论述了该装置的工作原理、硬件软件组成及其设计思想。

关键词： Si3N4/SiC,O’-Sialon,Si2N2O,成份,结构,性能  

摘要： 氮化硅结合碳化硅是近年来发展起来的特种高温结构陶瓷材料，该材料不与有色金属熔体润湿，导热率高、抗热震性好、抗冲刷、抗金属蒸汽侵蚀，是优质的铝、铜、镁合金熔炼及锌冶炼行业用陶瓷材料。在铝电解方面，氮化硅结合碳化硅远较阴极碳块耐腐蚀、抗氧化、电阻率高，是理想的电解槽侧壁内衬材料。SiN／SiC、SiNO／SiC和Sialon／SiC均属于氮化硅结合碳化硅系列材料。本论文通过成份及微结构设计，采用反应烧结工艺制备了力学和抗氧化性能优异的O’-Sialon／SiC、SiNO／SiC和SiN／SiC陶瓷材料，并研究了它们的抗铝、铜、锌、镁有色金属熔体及冰晶石熔盐侵蚀性能。得出如下结论： (1)以Si粉、粘土和SiC粉为原料，采用反应烧结工艺低成本制备了力学性能优良的O’-Sialon／SiC陶瓷材料。结合相中O’-Sialon相的含量达到85wt％，室温抗弯强度为43.17MPa，热震后抗弯强度保持率为48.76％。 (2)SiN／SiC的抗热震性主要受抗弯强度影响。通过调整SiC的粒度、颗粒级配和加入量提高抗弯强度是优化其抗热震性能的有效方法。较好的SiC级配为：46目50wt％，90目16.67wt％，180目33.33wt％。 (3)在1000℃的空气介质中，SiN／SiC、SiN 2O／SiC及O’-Sialon／SiC的氧化增重符合对数规律。三种材料的抗氧化能力为：SiNO／SiC＞O’-Sialon／SiC＞SiN／SiC。50小时后，SiNO／SiC、O’-Sialon／SiC、SiN／SiC氧化增重依次为0.03mg·cm、0.13mg·cm和0.36mg·cm。 (4)空气介质中，SiN／SiC、SiNO／SiC和O’-Sialon／SiC均具有优异的抗铝、锌熔体侵蚀性能，SiN／SiC具有优异的抗镁熔体侵蚀性能。1000℃时三种材料发生轻微腐蚀。800℃时铝中Si元素的含量随侵蚀时间延长成增加趋势，30小时后逐渐趋于稳定。Si元素增加量较小，经过60小时侵蚀后增加量仅为0.08％。 (5)环境气氛对SiN／SiC抗铜熔体侵蚀性能有显著影响。在空气介质中，SiN／SiC抗侵蚀性能较差;在氮气介质中或有覆盖剂保护时，陶瓷材料具有优良的抗侵蚀性能。材料应用400小时，没有发现明显的侵蚀现象。 西北工业大学工学硕士论文 (6)在970℃的空气介质中，si3N4/SIC具有优异的抗冰晶石侵蚀性能。 Si3N4/SIC、SiZNZO/SIC及O，一Sialo可SIC的抗侵蚀能力为:Si3N4/SIC>SiZNZO/SIC >0，一Sialo可siC;25小时后冰晶石熔体仅轻微渗入Si3N4/SIC，没有侵蚀现象发 生。

关键词： 导电高分子   微结构   电化学   生物传感器  

摘要： 纳米、微米结构突出的不同于体材料的小尺寸和特定的结构使其在微电子、微机械、微芯片、催化等诸多领域具有广泛的潜在应用。微结构化的导电高分子材料不仅具有导电高分子自身的特点,同时也兼具微结构的特殊功能,使其在许多方面发挥着其它材料不可替代的作用。本论文分别从β-萘磺酸、樟脑磺酸、聚苯乙烯磺酸稀溶液中电聚合吡咯直接获得了微结构化的导电高分子材料,探讨了其形成机制,并使其在生物传感器方面得到应用。另外还在三氟化硼乙醚介质中制备出了具有晶体结构的聚芘微米片。 1. 在β-萘磺酸、樟脑磺酸、聚苯乙烯磺酸稀溶液,电化学氧化吡咯,可以直接获得微结构化的聚吡咯,其形貌如碗、杯、管、球等。这是首次用电化学无模板法制备出这类形貌的微结构。它们以高的密度排列在电极的表面,也可以脱离电极呈自支撑状态。这些微结构是由导电态的聚吡咯构成。 2. 微结构的形成是以组装到工作电极表面的微气泡为模板。电化学过程释放出来的微气泡(氢气或氧气)分散于含有阴离子表面活性剂的稀溶液中,在电场作用下,工作电极附近的微气泡被组装到电极的表面。吡咯围绕这些模板气泡的聚合导致了微结构的生成。 3. 以图案化的硅基板为电极,限定微气泡模板在电极上的组装,制备出有序排列的聚吡咯微结构。以微结构化的聚吡咯膜为基底,制备出了高效的葡萄糖生物传感器。 4. 在三氟化硼乙醚介质,电聚合芘首次制备出结晶型的聚芘微米片。微片垂直于核点生长,聚芘微片膜的表面疏水性可以通过改变电化学条件调节。聚芘有比单体芘更强更单一的荧光。

关键词： YAG based new ceramic composite   cutting tool   titanium alloy  

摘要： A new ceramic composite cutting tool material (YST)(+), based on a YAG (Y3Al5O12) matrix, was developed for the improved machining of titanium alloys. Reaction couple studies of the cutting tool material, as well as YAG single crystals, with commercial grade titanium showed the formation of a thin passivating layer Of Y2O3 next to the composite which is exceptionally resistant to attack by titanium. The YST cutting tools developed in this study are electrically conductive and were easily machined using electro-discharge machining. Microstructural analysis of fully dense YST, using optical, scanning, and transmission electron microscopies, revealed the presence of three distinct constituent phases (YAG, SiCw, and TiC) with no discernible reaction amongst the phases. The average four-point flexural strength of the YST was approximately 700 MPa and the fracture origins were identified as large TiC particles or TiC particle-agglomerates. Analysis of fracture toughness measurements, based on the indentation induced controlled surface flaw/strength technique, showed a pronounced rising R-curve behavior of YST. The SEM analyses showed clear evidence of SiC whisker pullouts and bridging, which support the rising R-curve behavior of YST. Preliminary machining experiments using the YST cutting tool (not yet optimized) on Ti-6Al-4V alloy showed similar machining characteristics as conventional cutting tool materials (e.g., cemented carbides). It is suggested that process optimization will yield significantly improved cutting tools for titanium machining.

关键词： 电子显微学   高分辨   交换耦合   偏置场  

摘要： 本文采用直流磁控溅射方法制备了Pt0.55Mn0.45和Pt0.55Mn0.45—Cr两种外延薄膜样品，衬底为Si（001）。运用透射电子显微术、高分辨电子显微术及x射线衍射分析等方法，分别制备了平面电镜样品和截面电镜样品。对两种样品的制备态和退火态进行了系统的观察与分析。得到如下结果： 平面样品的观察显示出在Pt0.55Mn0.45薄膜中颗粒的大小不均匀，颗粒尺度在（20-80）nm范围；掺夹Cr薄层以后，Pt0.55Mn0.45—Cr薄膜中颗粒的大小差别较小，颗粒尺度范围在（20-50）nm 之间，这说明Cr元素的掺夹在某种程度上起了细化晶粒的作用。 截面样品的TEM观察揭示出PtMn和PtMnCr膜层生长形态基本相同，都是呈柱状生长，与NiFe膜之间有很好的外延性。所不同的是PtMn的柱状晶为连续生长，PtMnCr膜层中的某些柱状晶被晶界所分开，它可能和Cr薄层的加入有关。 X射线衍射数据和多晶环的分析表明掺夹Cr薄层以后，PtMn还是由fcc相所组成，但晶格常数变小，PtMn的晶格发生轻微的畸变，a和c与的比值增加，引起PtMn（Cr）相与PtMn各向异性的改变，导致了偏置场的增加；从样品退火态的多晶环图中可以观察到许多Moire 条纹，这些条纹呈等距离分布，等距离Moire 条纹存在说明NiFe和PtMnCr 薄膜具有较好的织构、且PtMnCr薄膜有序度 好、磁矩取向好同时膜中的fcc 相和fct相含量高,这也是偏置磁场增加的原因之一。 截面样品的高分辨观察可以看出掺夹Cr薄层以后，由于Cr层形成不连续的区域，在富Cr区， PtMn（Cr） fct相的（111）晶格条纹向（110）发生偏转，表明fct相取向角度分布随机。（110）取向交换耦合的作用要比（111）取向PtMn/NiFe的作用强，可以认为它是引起交换偏置场增加的因素之一。 因此 PtMn/NiFe反铁磁/铁磁钉扎薄膜掺夹Cr薄层以后，偏置场的增加与显微组织结构某些改变是有关的。总结如下： （1）Cr元素的掺夹在某种程度上起了细化晶粒的作用。 （2）PtMn和PtMnCr膜层生长形态基本相同，都是呈柱状晶生长。 （3）掺夹Cr薄层以后，制备态PtMn 还是由fcc结构的相组成。 （4）掺夹Cr薄层以后，退火态PtMn的晶格发生轻微的畸变，a与c的比值增加。 （5）掺夹Cr薄层以后,退火态NiFe和PtMnCr 薄膜织构较强、且PtMnCr薄膜有序度好、磁矩取向好同时膜中的fcc 相和fct相含量高。 （6）掺夹Cr薄层以后，fct相的（111）晶格条纹向（110）发生偏转，表明fct相晶体取向角度分布随机。（110）晶面取向交换耦合的作用要比（111）晶面取向PtMn/NiFe的作用强，所以交换偏置场的增加。

关键词： composite   polycrystall   ferroelectrics   finite element modeling   microstructure  

摘要： A new concept of microstructural designing of polymer-free polycrystalline composite materials is offered. The concept based on controllable substitution during composite formation of separate crystallites making a polycrystal by pores, crystallites with other composition and/or structure or amorphous substances with preliminary FEM modeling of polycrystalline composite properties. A line of precursor small-scale production technologies and polycrystalline composites with unique and reproducible properties (micro- and nano-porous ferroelectric ceramics, ferroelectric ceramics/ceramics and ceramic/crystal composites etc.) have been developed and systematically studied.

关键词： 纳米硅   化学气相沉积   退火   光致发光  

摘要： 采用减压化学气相沉积方法,依靠纯N2稀释的SiH4气体的热分解反应,在玻璃表面生长了纳米硅镶嵌的复合薄膜.实验研究了退火前后薄膜样品的结晶状态和光致发光特性.结果表明,未退火样品的光致发光特性随沉积温度升高反而减弱.退火温度Ta＞600℃时,晶化趋势明显,Ta＜600℃时,退火温度对晶化的贡献不大,但提高退火温度或延长退火时间可以增加PL强度.同时在退火样品中发现Si-Ox的单晶结构.通过Raman、PL、TEM的分析比较,认为在退火前后分别有两种不同的发光机制起主导作用.