Se基红外玻璃的微晶强化及模压成型

摘要

作为一种新型的红外光学材料，硫系玻璃以其性能连续可调、红外透过范围宽、制造成本低、可模压成型而引起了人们的广泛关注。然而硫系玻璃较差的力学性能和均匀性，在一定程度上限制了它的推广和应用。
　　本文研究了Se基红外玻璃的微晶化工艺，试样不同位置下的组织和性能以及模压成型工艺。论文主要研究结果如下:
　　(1)不同冷却方式对玻璃红外透过率和杂质吸收影响很大。空冷试样的红外透过率高于水冷试样，空冷试样在8-12μm波段红外透过率达70％以上，水冷试样的红外透过率达64％;空冷试样的杂质吸收强度大于水冷试样，由于空冷试样冷速慢，氢在硒中的固溶度随温度的下降逐渐增大，Se-H杂质吸收强度增大。
　　(2)水冷试样断裂韧性较大，更容易获得高强度的硫系玻璃。经Tg+30℃/20h热处理后，水冷试样的断裂韧性值达到0.414Mpa·m1/2，较未热处理值提高了26％，空冷试样的断裂韧性值仅为0.368Mpa·m1/2。
　　(3)硫系玻璃上端的综合性能优于下端，上端样品红外透过率达64％，断裂韧性达0.373Mpa·m1/2，而下端样品红外透过率达58％，断裂韧性达0.367Mpa·m1/2;边缘样品的综合性能优于玻璃中心，边缘样品红外透过率达65％，致密性好，杂质吸收小，而中心样品红外透过率达60％，析晶能力强，Se-H杂质吸收大。
　　(4)片状模压制品的红外透过率高达55％，成型性好，表面光洁度高，而粉末状模压制品红外透过率为45％，融合性差。获得较优的模压工艺参数为:模压温度310℃，模压压力10kg，保温时间70-90min和保压时间60min。

目录

摘要

1 绪论

1．1 红外材料的研究背景

1．1．1 红外材料

1．1．2 红外技术的应用

1．2 硫系玻璃的结构和主要性质

1．2．1 硫系玻璃结构

1．2．2 主要性质

1．3 硫系玻璃微晶强化

1．3．1 添加晶核剂

1．3．2 热处理

1．4 硫系玻璃模压成型

1．5 硫系玻璃均匀性研究

1．6 研究进展

1．6．1 国外研究状况

1．6．2 国内研究现状

1．7 发展前景与应用实例

1．8 目前研究存在的问题

1．9 本课题研究的主要内容和意义

2 实验条件与方法

2．1 Se基玻璃制备

2．1．1 成分设计

2．1．2 实验原料处理和仪器准备

2．1．3 玻璃熔制及实验工艺流程

2．2 性能测试及表征

2．2．1 差式扫描量热分析

2．2．2 红外透过光谱分析

2．2．3 X射线衍射分析

2．2．4 力学性能测试

2．2．5 密度测试

2．2．6 微观形貌分析

3 冷却方式对Se基玻璃组织和性能的影响

3．1 热稳定性测试

3．2 红外透过率测试

3．3 力学性能及密度测试

3．4 微观形貌分析

3．5 X射线衍身寸分析

3．6 小结

4 热处理对Se基玻璃组织和性能的影响

4．1 红外透过率分析

4．2 X射线衍射分析

4．3 微观形貌分析

4．4 密度分析

4．5 显微硬度分析

4．6 断裂韧性分析

4．7 小结

5 Se基玻璃均匀性研究

5．1 上下均匀性研究

5．1．1 方案的实施

5．1．2 性能测试与表征

5．2 内外均匀性研究

5．2．1 红外透过率分析

5．2．2 力学性能和密度分析

5．2．3 X射线衍射分析

5．2．4 微观形貌分析

5．3 小结

6 Se基玻璃的模压成型工艺研究

6．1 模压设备选择

6．1．1 模压机的选择

6．1．2 模具材料

6．2 毛坯材料的选择与性能测试

6．2．1 毛坯材料的选择

6．2．2 样品性能测试

6．3 模压参数设计和工艺过程

6．3．1 模压工艺参数设计

6．3．2 预制件的处理

6．3．3 模压成型过程

6．4 模压工艺研究

6．4．1 粉末玻璃模压

6．4．2 片状玻璃模压

6．5 小结

7 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明