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超低膨胀微晶玻璃的结构、性能及应用
  2021-08-26 范仕刚
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报告人:范仕刚

时  间:2021826日,1400 

地点:四米楼第一会议室(310房间)

报告人简介:范仕刚,来自北京中材人工晶体研究院有限公司,教授级高工,主要从事微晶玻璃的研究与开发工作,先后承担国家“863”计划、国防军品配套和技改、国家科技支撑计划、北京市科技计划项目等20余项,发表论文近30篇,获得发明专利1项,中国中材集团科技进步一等奖1项,中国建筑材料科学技术发明二等奖1项,取得国家重点新产品2项,主持制定微晶玻璃军标1项。现为全国人工晶体标委员会委员和硅酸盐通报编委。研制的超低膨胀微晶玻璃填补了国内激光陀螺用骨架材料的空白,建立了国内首条激光陀螺用超低膨胀微晶玻璃生产线,实现高品质超低膨胀微晶玻璃的生产,产品应用于空间相机、激光陀螺、激光武器、光电雷达、经纬仪、紫外光刻机、平行光管、干涉仪、天文望远镜、激光测距仪等,打破了德国肖特公司等国外厂商对大口径微晶光学材料在中国的垄断,促进了国家高端装备的发展。 

摘要:超低膨胀微晶玻璃是指以Li2OAl2O3SiO2为主要成分的玻璃经过严格的受控晶化处理后形成的以负膨胀β-石英固溶体纳米晶相和正膨胀玻璃相构成的一种复合材料,具有优异的光学、热学、力学性能,是目前变温环境尺寸稳定性最好的材料,在航空、航天、电子、兵器、船舶、精密机械等诸多领域得到广泛应用。β-石英固溶体是β-石英和β-锂霞石形成的连续固溶体,随着晶化过程的进行,固溶程度增加,更多的Li+Al3+P5+等离子从玻璃相进入β-石英固溶体中,改变着β-石英固溶体晶体和残余玻璃相的热膨胀系数,进而影响微晶玻璃整体的热膨胀性能,微晶玻璃的热膨胀系数从玻璃相的10-6数量级逐渐减小到10-7数量级,10-8数量级乃至零膨胀。当晶化过程继续进行,残余玻璃相中还有过剩的Li+时,β-石英固溶体晶相含量进一步增加,微晶玻璃从零膨胀开始向负膨胀变化,而且负膨胀系数逐渐变大。超低膨胀微晶玻璃因Ti4+Pt4+Rh4+产生的短波光(300~400nm)吸收,使微晶玻璃呈现黄色,且三种离子含量越大,颜色越深。而晶粒对光的散射是降低微晶玻璃透过率的主要因素,且遵从Reyleight定律,减小微晶玻璃的晶粒尺寸有助于微晶玻璃透过率的增加。另外超低膨胀微晶玻璃晶粒尺寸也影响其机械强度,晶粒尺寸越小,机械强度越大。合适的组成和工艺形成科研工作者设计所希望的微晶玻璃结构,微晶玻璃因此具备优异的综合性能,从而实现微晶玻璃的极端环境应用。 


   

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