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    超低膨脹微晶玻璃的結構、性能及應用
      2021-08-26 范仕剛
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    報告人:范仕剛

    時  間:2021826日,1400 

    地點:四米樓第一會議室(310房間)

    報告人簡介:范仕剛,來自北京中材人工晶體研究院有限公司,教授級高工,主要從事微晶玻璃的研究與開發工作,先后承擔國家“863”計劃、國防軍品配套和技改、國家科技支撐計劃、北京市科技計劃項目等20余項,發表論文近30篇,獲得發明專利1項,中國中材集團科技進步一等獎1項,中國建筑材料科學技術發明二等獎1項,取得國家重點新產品2項,主持制定微晶玻璃軍標1項?,F為全國人工晶體標委員會委員和硅酸鹽通報編委。研制的超低膨脹微晶玻璃填補了國內激光陀螺用骨架材料的空白,建立了國內首條激光陀螺用超低膨脹微晶玻璃生產線,實現高品質超低膨脹微晶玻璃的生產,產品應用于空間相機、激光陀螺、激光武器、光電雷達、經緯儀、紫外光刻機、平行光管、干涉儀、天文望遠鏡、激光測距儀等,打破了德國肖特公司等國外廠商對大口徑微晶光學材料在中國的壟斷,促進了國家高端裝備的發展。 

    摘要:超低膨脹微晶玻璃是指以Li2O、Al2O3、SiO2為主要成分的玻璃經過嚴格的受控晶化處理后形成的以負膨脹β-石英固溶體納米晶相和正膨脹玻璃相構成的一種復合材料,具有優異的光學、熱學、力學性能,是目前變溫環境尺寸穩定性最好的材料,在航空、航天、電子、兵器、船舶、精密機械等諸多領域得到廣泛應用。β-石英固溶體是β-石英和β-鋰霞石形成的連續固溶體,隨著晶化過程的進行,固溶程度增加,更多的Li+、Al3+、P5+等離子從玻璃相進入β-石英固溶體中,改變著β-石英固溶體晶體和殘余玻璃相的熱膨脹系數,進而影響微晶玻璃整體的熱膨脹性能,微晶玻璃的熱膨脹系數從玻璃相的10-6數量級逐漸減小到10-7數量級,10-8數量級乃至零膨脹。當晶化過程繼續進行,殘余玻璃相中還有過剩的Li+時,β-石英固溶體晶相含量進一步增加,微晶玻璃從零膨脹開始向負膨脹變化,而且負膨脹系數逐漸變大。超低膨脹微晶玻璃因Ti4+、Pt4+、Rh4+產生的短波光(300~400nm)吸收,使微晶玻璃呈現黃色,且三種離子含量越大,顏色越深。而晶粒對光的散射是降低微晶玻璃透過率的主要因素,且遵從Reyleight定律,減小微晶玻璃的晶粒尺寸有助于微晶玻璃透過率的增加。另外超低膨脹微晶玻璃晶粒尺寸也影響其機械強度,晶粒尺寸越小,機械強度越大。合適的組成和工藝形成科研工作者設計所希望的微晶玻璃結構,微晶玻璃因此具備優異的綜合性能,從而實現微晶玻璃的極端環境應用。 


       

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