Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃超光滑表面纳米划痕产生机理及抑制实验研究

对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃超光滑表面弹性-塑性与塑性-脆性转变的临界载荷分别为3.906 mN和29.78 mN.通过对微晶玻璃超光滑表面划痕产生机理进行分析,得出在纳米尺度的抛光加工过程中,抛光颗粒的载荷越接近弹塑转变临界载荷,则样品表面产生的划痕越少,越易获得无划痕的超光滑表面.通过对比抛光工艺优化前后的实验结果,可以看出优化后的抛光工艺对超光滑表面划痕的抑制效果较明显,证实了上述研究结果的正确性.该研究结果对于Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面加工具有一定的指导意义.     

大曲率半径球面反射镜球面误差的改善

结合环形抛光工艺,提出了新的球面抛光方法,以满足环形激光器、同步辐射加速器、光学振荡器等对大曲率半径球面反射镜球面误差的特殊要求.基于Preston抛光方程,分析了传统工艺在抛光过程中球面区域沿径向不同点的相对运动轨迹,建立了抛光过程材料去除模型.运用所建立的数学模型对大曲率半径球面反射镜传统抛光过程进行计算机仿真,揭示了传统抛光方法产生球面误差的两个原因,即工件无法始终处于抛光盘工作区域内以及工件自转与抛光盘转速不一致.由此提出增大抛光盘面积和驱动工件同步转动两条措施来降低球面误差.应用提出的新工艺加工了半径为6 000 mm的大曲率半径球面反射镜,测试显示其球面误差△R/R＜0.02,粗糙度小于0.25 nm,表面疵病达到0级,满足设计要求.     

微晶玻璃研磨加工亚表面损伤深度预测方法及测量

将研磨加工中磨粒与工件表面作用过程近似为受法向载荷和切向载荷共同作用下移动的尖锐压头对表面的作用过程,基于压痕断裂力学理论,分析了移动磨粒作用下材料的应力状态、中位裂纹的成核位置和扩展方向。综合考虑弹性应力场、残余应力场及切向载荷对中位裂纹扩展的影响,给出了中位裂纹扩展长度计算公式。建立了亚表面损伤深度与表面粗糙度之间的理论模型。使用磁流变抛光斑点技术测量了微晶玻璃研磨亚表面损伤层深度。将模型预测理论值与实验测量值进行对比,结果表明两者之间的误差控制在5.56%以内,吻合较好。利用该模型可以实现光学材料研磨亚表面损伤深度的快速、简便和准确预测。     

Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃超光滑表面纳米硬度实验研究

介绍了纳米压痕技术的原理和方法.采用三角锥形Berkovich金刚石压头对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的超光滑表面(Ra=0.079 nm)进行了纳米压痕实验.结果表明,当载荷低于300 mN时,微晶玻璃表现出延性特性.此外,在不同的载荷条件(20 mN~300 mN)下微晶玻璃的硬度和弹性模量存在较大的差异,分析其原因分别是纳米压痕的尺寸效应和材料发生了塑形变形.通过将实验得到的微晶玻璃的纳米硬度值与传统计算方法得到的硬度值进行比较,发现传统方法得到的硬度值较大,其原因是传统硬度计算方法忽略了材料的弹性恢复.     

Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面纳米划痕产生机理及抑制实验研究

对Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃超光滑表面弹性一塑性与塑性．脆性转变的临界载荷分别为3．906mN和29．78mN．通过对微晶玻璃超光滑表面划痕产生机理进行分析,得出在纳米尺度的抛光加工过程中,抛光颗粒的载荷越接近弹塑转变临界载荷,则样品表面产生的划痕越少,越易获得无划痕的超光滑表面．通过对比抛光工艺优化前后的实验结果,可以看出优化后的抛光工艺对超光滑表面划痕的抑制效果较明显,证实了上述研究结果的正确性．该研究结果对于Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面加工具有一定的指导意义．