Получение заготовок выпукло-вогнутых деталей для конструкционной оптики высокотемпературной пластической деформацией лейкосапфира

• Автор: Игнатенков, Борис Александрович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. КОНСТРУКЦИОННЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ОПТИЧЕСКИЕ

МАТЕРИАЛЕ

1.1 Оптические свойства конструкционных оптических материалов

1.1.1. Прочность оптических конструкционных материалов.

1.2. Анизотропия оптических свойств лейкосапфира в ИКобласти спектра.

1.2.1. Особенности оптических свойств менисков лейкосапфира

1.3. Получение менисков лейкосапфира.

1.3.1. Пластическая деформация лейкосапфира

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

2.1. Усовершенствование пресс печи.
2.2. Разработка пресс оснастки.
2.3. Контроль и измерение усилий.
2.4. Контроль и измерение перемещений
2.5. Измерение и регулирование температуры.
2.6. Измерение и контроль скорости деформирования
2.7. Методика получения экспериментальных образцов.
ГЛАВА 3. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ЛЕЙКОСАПФИРА.
3.1. Получение исходных дисков лейкосапфира
3.2. Особенности аппаратурного оформления деформации лейкосапфира при температуре до С
3.3. Методика исследования процесса высокотемпературной пластической деформации дисков лейкосапфира
3.3.1. Деформация крупногабаритных монокристаллов.
3.3.2. Особенности пластической деформации дисков полусферическим пуансоном
3.4. Математическая модель процесса высокотемпературной деформации дисков лейкосапфира
3.5. Критерий пластической деформации при центральнокольцевом изгибе.
3.6. Исследование влияния технологических параметров на процесс деформации дисков лейкосапфира полусферическим пуансоном.
3.6.1. Влияние температуры
3.6.2. Влияние скорости деформирования
3.6.3. Влияние ориентации диска относительно главной оптической
3.6.4. Влияние качества обработки поверхности дисков
3.6.5. Модуль упругости лейкосапфира
3.6.6. Расчет характеристик упругости менисков
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЛЕЙКОСАПФИРА И МЕНИСКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ
4.1. Рентгеноструктурные исследования
4.1.1. Ориентация основных кристаллографических плоскостей мениска.
4.1.2. О характере субструктуры мениска.
4.1.3. Кристаллографические особенности пластической деформации дисков лейкосапфира при центральнокольцевом изгибе
4.2. Исследование структуры менисков лейкосапфира поляризационнооптическим методом
4.3. Оптические свойства лейкосапфира и менисков в ИКобласти спектра
4.3.1. Кристаллооптические особенности пластически деформированного лейкосапфира
4.4. Пластически деформированный лейкосапфир как оптическая среда с новыми оптическими свойствами
Г ЛАВА 5. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ
МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Кроме этого усиленно исследуется влияние структуры высокоплотной керамики из оксида алюминия на ее прочность [] и зависимость последней от температуры []. Таблица 2. Свойства оптических материалов АЬОЫ и АО-. Химическая формула. Размер зерна, мкм • • . Коэффициент Пуассона! Конструкционным материалом с большой прозрачностью в видимой области в видимой области спектра, которая обеспечивает более полное использование окон прозрачности атмосферы в диапазоне 0,4-6,0 мкм является поликристаплический оксид магния. Разработанные приемы обеспечивают изготовление крупногабаритных заготовок []. Однако вследствие недостаточной устойчивости к воздействию влажной атмосферы и углекислого газа, этот материал не нашел применения в конструкционной оптике. Интерес к алюмомагниевой шпинели, как к конструкционному оптическому материалу возник еще в -х годах прошлого века. И с тех пор каждое десятилетие наблюдается повышение интереса к этому материалу среди разработчиков новых оптических систем. В работах принимали участие North Carolina University, General Electric Co. AVCO, Westinghouse и др. С начала XXI века алюмомагнисвая шпинель рассматривается, еще и как перспективный материал для изготовления прозрачной брони. С г. ТА&Т и Surmet по заказу правительства США []. В последние годы интенсивно ведется поиск конструкционного материала на основе алюмомагниевой шпинели и твердых растворов на ее основе MgO-nA^Cb, которые, в отличие от оксида алюминия, оптически изотропны, менее тверды, и, при этом, имеют ту же полосу пропускания. О большей, чем у «Иртрана-l», эрозионной стойкости и сопротивлению термоудару свидетельствуют: высокая твердость и вязкость разрушения, меньший КТР и более высокая прочность (таблица 3). От оксида магния шпинель отличается более высокой химической стойкостью. Однако в технологии поликристалличе-ского материала на основе алюмомагниевой шпинели возникли большие трудности, что выявилось при интенсивном развитии традиционных приемов получения оптических материалов: спекания в присутствии жидкой фазы в вакууме или в атмосфере водорода [,], горячего прессования [-]; разработкой новых способов - деформационной рекристаллизации керамики из алюмомагниевой шпинели [], и кристаллов твердых растворов, обогащенных оксидом алюминия [,], а также направленной кристаллизацией расплава шпинели []. Причем алюмомагнисвая шпинель рассматривается, как один из перспективнейших материалов, т. Таблица 3 []. Физические свойства поликристаллической алюмомагяиевой шпинели. Наряду с созданным самой природой способом изотропизации оптических свойств оксида алюминия путем введения оксида магния, для получения элементов конструкционной оптики опробованы и другие возможности. В частности, установлено, что оксинитрид алюминия (ALON) содержащий алюминия имеет шпинельную структуру [, ]. Его можно рассматривать как алюмомагнисвую шпинель, в которой оксид магния заменен нитридом алюминия. ALON, также как и шпинель, сохраняет однофазность в широкой области температур при довольно значительных отклонениях от стехиометрии. Как видно из таблиц 1 и 2, ALON обладает очень высокими микротвердостью и модулем упругости, имеет небольшие значения КТР и химически устойчив к воздействию кислорода воздуха при температурах до °С [], или даже до °С []. Исследовательское подразделение армейского материаловедческого центра США интенсивно занимается разработкой конструкционных материалов на основе оксидов иттрия и циркония [-]. Высокотемпературные полиморфные модификации этих оксидов, так же как и оксид алюминия оптически анизотропны. Поэтому получение оптически изотропных материалов на их основе возможно только в случае введения добавок, стабилизирующих, при повышенных температурах, их кубическую структуру. По прозрачности в ИК-области спектра, механической прочности и химической стойкости, они отвечают высшим требованиям. Однако по термостойкости, оксиды иттрия и циркония должны уступать оксиду алюминия, так как по теплопроводности и КТР они не превосходят кристаллы лейкосапфира.