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磨粒类型对k9玻璃剪切增稠抛光的影响

表面技术 2022年第11期51卷 337-346,384页

作者：段世祥吕冰海邓乾发浙江工业大学机械工程学院杭州310023

目的采用剪切增稠抛光方法对k9玻璃进行抛光,以工件表面粗糙度Sa为评价指标,研究不同磨粒抛光液对k9玻璃的抛光效果。方法采用金刚石、CeO_(2)、Al_(2)O_(3)和SiO_(2)等4种单一磨粒,以及金刚石+SiO_(2)混合磨粒,制备了不同的剪切增稠抛... 详细信息

目的采用剪切增稠抛光方法对k9玻璃进行抛光,以工件表面粗糙度Sa为评价指标,研究不同磨粒抛光液对k9玻璃的抛光效果。方法采用金刚石、CeO_(2)、Al_(2)O_(3)和SiO_(2)等4种单一磨粒,以及金刚石+SiO_(2)混合磨粒,制备了不同的剪切增稠抛光液,并测试其流变特性。以φ20 mm k9玻璃圆片为工件,首先在相同磨粒浓度下,进行4种单一磨粒抛光液的抛光实验,观测在抛光时间不同时工件表面粗糙度Sa的变化情况,比较4种抛光液的抛光效果。然后,对比CeO_(2)抛光液与金刚石+SiO_(2)混合磨粒抛光液的抛光效果,并分析讨论混合磨粒抛光液的材料去除过程。结果使用CeO_(2)抛光液抛光35 min后,将工件的表面粗糙度Sa从(233.1±15.2)nm降至(1.6±0.2)nm;金刚石抛光液次之,在抛光55 min后工件的表面粗糙度Sa达到(1.86±0.2)nm;Al_(2)O_(3)抛光液的效果相对最差。采用SiO_(2)(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液,在抛光5 min后工件的表面粗糙度Sa比CeO_(2)抛光液的低53.3%;在抛光35 min后,工件的表面粗糙度Sa从(230.7±10.5)nm降至(1.43±0.9)nm。在金刚石(质量分数5%)抛光液中添加不同浓度SiO_(2)磨粒的抛光实验中发现,在抛光初始阶段,抛光效率随着SiO_(2)磨粒浓度的增加而增大。结论CeO_(2)抛光液和SiO_(2)(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液的抛光效果相对最优,后者在低表面质量时的抛光效率更高。

关键词：剪切增稠抛光 k9玻璃 SiO_(2) CeO_(2) 表面粗糙度

激光表面毛化对Ti/k9玻璃扩散焊接头性能的影响

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机械工程学报 2023年第14期59卷 130-137页

作者：王美荣陈敏蒋嘉豪宋晓国唐冬雁曹健哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室威海264209 哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001

针对Ti与k9玻璃因化合键差异难以形成有效连接的问题,采用纳秒激光毛化处理工艺改变Ti表面结构,实现了其与k9玻璃的真空扩散连接。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机等分析测试技术手段对激光表面毛化后的Ti表面... 详细信息

针对Ti与k9玻璃因化合键差异难以形成有效连接的问题,采用纳秒激光毛化处理工艺改变Ti表面结构,实现了其与k9玻璃的真空扩散连接。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机等分析测试技术手段对激光表面毛化后的Ti表面及Ti/k9玻璃接头的微观组织形貌、物相组成以及力学性能进行表征。结果表明,Ti经激光毛化处理后,形成横纵交错的刻痕,刻痕附近发生熔化再结晶产生凸起,并伴随Ti-O化合物及Ti-N化合物生成;随着激光加工次数增加,Ti-N化合物含量增加而Ti-O化合物含量减少,接头剪切强度呈现先升高后降低的趋势,表明Ti-N化合物含量过多会引起接头强度降低;当激光扫描次数为15次时,接头剪切强度达到最大值,为13.1 MPa;经能谱分析,在Ti/k9界面处伴随有Ti、Si等元素的扩散和化学反应。采用激光蚀刻技术有助于增强元素的活性,在一定程度上促进了元素扩散和化学结合。

关键词：扩散连接 k9玻璃工业纯钛激光表面毛化显微结构

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k9玻璃微结构超快激光加工技术研究

K9玻璃微结构超快激光加工技术研究

作者：刘力青岛理工大学

学位级别：硕士

随着手机、平板电脑、电视机等消费类电子产品的普及,人们对液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)的显示质量、产品轻薄程度有了更高的要求。为了进一步减小LCD的厚度,2015年显示行业内提出了玻璃导光板的概念,但关于激光加工玻璃导... 详细信息

随着手机、平板电脑、电视机等消费类电子产品的普及,人们对液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)的显示质量、产品轻薄程度有了更高的要求。为了进一步减小LCD的厚度,2015年显示行业内提出了玻璃导光板的概念,但关于激光加工玻璃导光板散射微结构的研究还较少。k9玻璃作为硅酸盐无机材料,具有透光率高、内部杂质少等优点,是玻璃导光板的理想材料。本文从k9玻璃的导光板应用出发,研究了k9玻璃微结构的超快激光加工技术:飞秒激光串行加工技术、基于静态/动态全息图的飞秒/皮秒激光并行加工技术。具体研究内容如下:在飞秒激光串行加工技术研究中,对k9玻璃与PMMA激光加工微结构的机理、形貌、剖面轮廓进行分析。首先在激光脉冲叩击试验中,计算了k9玻璃与PMMA的损伤阈值、孵化效应。发现k9玻璃的阈值能量更高,化学稳定性更好,加工表面无明显重铸层。然后在激光旋切加工试验中,使用不同加工速度在k9玻璃与PMMA表面加工了直径约200μm的微孔。发现随着光斑重叠率越大,作用在材料表面的激光能量增加,导致微孔的刻蚀深度越大。观察形貌发现,激光加工的k9玻璃微结构表面材料溅射少,剖面轮廓更平滑。最后通过Light Tools光学软件对k9玻璃导光板背光模组进行仿真分析,发现其亮度均匀性可以达到90.2%,高于PMMA导光板背光模组的亮度均匀性(87.0%),满足显示要求。在基于静态全息图的飞秒激光并行加工技术研究中,使用一张全息图、三束激光并行加工了三个微通道结构。通过GSW算法生成了一张含有三束激光的全息图,将该全息图加载到液晶空间光调制器,入射激光经过调制器窗口后,被调制为三束激光出射。在加工过程中改变激光的输出功率,利用调制的三束激光并行加工三个微通道。经过对加工结果的观测,发现随着激光功率的增加,三个微通道的宽度明显增大,但其均一性始终保持在90%以上。这表明激光功率对分束激光的能量均一性影响并不明显。由于微通道的宽度、深度尺度较小,玻璃碎屑与重铸层对观测的影响较大,本文提出通过超声波清洗和kOH化学溶液腐蚀对加工结果进行再处理,发现超声波清洗只能去除依附在加工区域的玻璃碎屑,而kOH溶液可以有效去除微通道两侧的重铸层。对于较高激光功率加工的微通道,kOH溶液腐蚀后,仍保持了较高的宽度、深度的均一性。在基于动态全息图的皮秒激光并行加工技术研究中,使用多张全息图、多束激光并行加工了微孔阵列结构。激光直接分束为二十五束时,由于入射激光功率太低,无法刻蚀完整的微孔阵列,因此将二十五束激光的单幅全息图拆解为五幅对称排布的五束激光全息图和四幅随机排布的六束激光全息图用于并行加工。将全息图全部加载到液晶空间光调制器,并设置空间光调制器读取全息图的间隔。加工完成后对微结构进行观测,不计系统误差和零级光造成的影响,两组动态全息图加工的微孔阵列平均直径分别为3.213μm和2.706μm,均一性都达到了91%。本文发现加工系统的误差与零级光的干扰对加工微孔直径的均一性影响较大,而分束数量与光束排布方式的影响并不明显。进一步的,通过后续kOH溶液腐蚀处理,可以有效去除加工区域的烧蚀痕迹与微孔孔口的重铸层。上述研究将为玻璃导光板散射网点的激光加工工艺提供技术指导,为超快激光加工技术提供新参考,并有助于推动k9玻璃在光电子行业获得更广泛的应用。

关键词：玻璃导光板 k9玻璃微结构超快激光串行加工超快激光并行加工

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k9玻璃亚表面损伤的分步腐蚀法测量

光学精密工程 2013年第2期21卷 287-293页

作者：戴子华朱永伟王建彬居志兰刘蕴锋南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了消除HF酸差动腐蚀法测试中环境因素对测试精度的影响,提出了HF酸分步腐蚀法,并引入修正系数ki来对不同腐蚀阶段的环境变化做适当的修正以提高测量精度。采用HF酸分步腐蚀法测量了固结磨料抛光垫(FAP)研磨后k9玻璃的亚表面损伤层深度... 详细信息

为了消除HF酸差动腐蚀法测试中环境因素对测试精度的影响,提出了HF酸分步腐蚀法,并引入修正系数ki来对不同腐蚀阶段的环境变化做适当的修正以提高测量精度。采用HF酸分步腐蚀法测量了固结磨料抛光垫(FAP)研磨后k9玻璃的亚表面损伤层深度,并与HF酸差动腐蚀速率法和磁流变抛光斑点法的测量结果进行了对比研究。结果显示,用本文提出的方法测量得到的亚表面损伤层深度为3.479μm,其他两种测量方法测得的结果分别为0.837μm和2.82μm。测量结果表明,分步腐蚀法的测量精度更高,其结果更加符合实际情况。另外测试中引入了实验校正系数ki,很大程度上减少了操作环境及重复操作带来的累积误差。

关键词： k9玻璃亚表面损伤研磨 HF酸腐蚀分步法

k9玻璃与熔石英玻璃中纵向受激布里渊散射的脉宽压缩和能量提取效率

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中国激光 2007年第2期34卷 219-224页

作者：邓少永朱永祥郭少锋陆启生陈燧林文雄许灿华国防科学技术大学光电科学与技术学院湖南长沙410073 中国科学院福建物质结构研究所福建福州350002

以k9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽12 ns的单纵模电光调QNd∶YAG激光器作抽运光,实验上以脉宽压缩和后向斯托克斯(Stokes)散射光频移为标志,测到后向斯托克斯散射光线宽和... 详细信息

以k9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽12 ns的单纵模电光调QNd∶YAG激光器作抽运光,实验上以脉宽压缩和后向斯托克斯(Stokes)散射光频移为标志,测到后向斯托克斯散射光线宽和散射光脉宽压缩比。研究了纵向受激布里渊散射样品的长度、抽运光能量大小、材料种类对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,熔石英与k9玻璃的受激布里渊散射发生阈值、饱和阈值、散射光能量提取效率、散射光脉冲波形均相近,k9玻璃可以成为一种更廉价的受激布里渊散射介质。针对170 mm的熔石英玻璃样品,找到了纵向受激布里渊散射的发生阈值、饱和阈值,并得到了较高的散射光能量提取效率,从100 mm的熔石英玻璃中获得了87%的散射光能量提取效率,而从170 mm的熔石英中获得了90%左右的散射光能量提取效率。实验数据拟合的规律曲线印证了数值模拟结果。

关键词：非线性光学受激布里渊散射 k9玻璃熔石英玻璃能量反射率脉宽压缩

k9玻璃在脉冲CO_2激光作用下的热应力分析

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强激光与粒子束 2014年第5期26卷 32-35页

作者：王玺方晓东中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230029 脉冲功率激光技术国家重点实验室(解放军电子工程学院) 合肥230037

根据已建立的理论模型,计算得到了k9玻璃受脉冲CO_2激光辐照时产生的热应力分布,研究了热应力的时间特征,在分析样品尺寸对损伤结果影响的基础上,提出了k9玻璃抗激光损伤的最佳半径。结果表明:k9玻璃产生的热应力损伤主要由环向应力控制... 详细信息

根据已建立的理论模型,计算得到了k9玻璃受脉冲CO_2激光辐照时产生的热应力分布,研究了热应力的时间特征,在分析样品尺寸对损伤结果影响的基础上,提出了k9玻璃抗激光损伤的最佳半径。结果表明:k9玻璃产生的热应力损伤主要由环向应力控制,热应力以热冲击波的形式在样品内传播,大小随时间变化而来回振荡,且激光脉冲结束后比激光作用时间内产生的热应力要大。这说明若样品在激光加热期间产生的热应力不足以造成材料破坏,则有可能会在其后的冷却过程中产生更大的热应力,材料将会在冷却过程中发生破裂。根据样品参数对损伤结果的影响,进一步验证了k9玻璃抗激光损伤最佳半径的通用性。

关键词：激光损伤热应力脉冲CO2激光 k9玻璃

TiAl与k9玻璃的间接钎焊工艺及机理研究

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TiAl与K9玻璃的间接钎焊工艺及机理研究

作者：陈敏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

k9玻璃作为工业光学玻璃的一种,可广泛应用于光学镀膜、各种高质量光学窗口及元器件。由于玻璃本身具有脆性,可与其他材料形成复合构件来提高自身使用性能。金属-玻璃复合构件如今已广泛应用于航空航天、生物医疗、军事等领域。Ti Al合... 详细信息

k9玻璃作为工业光学玻璃的一种,可广泛应用于光学镀膜、各种高质量光学窗口及元器件。由于玻璃本身具有脆性,可与其他材料形成复合构件来提高自身使用性能。金属-玻璃复合构件如今已广泛应用于航空航天、生物医疗、军事等领域。Ti Al合金因其密度低、强度高等优点,是航空航常用的材料之一。基于k9玻璃的光学特性,本文提出一种Ti Al合金与k9玻璃的间接钎焊方法,对空间相机主镜反射镜结构进行轻量化设计。先对k9玻璃进行钎焊连接,分析其界面组织和力学性能;然后在Ti Al合金表面进行涂层制备,选出最佳涂层工艺;最后进行Ti Al合金与k9玻璃的间接钎焊,并结合界面组织变化规律,阐述Ti Al/k9体系的连接机理。利用机械球磨法制得的Sn0.3Ag0.7Cu-x%Ti(x=1,2,3,4,6,8,wt.%)粉末,在不同温度和时间参数下钎焊k9玻璃。钎焊接头典型界面结构为:k9/Ti O2+Ti Si/β-Sn+Cu6Sn5+Ti2Sn3/Ti O2+Ti Si/k9。Ti通过与k9玻璃中的Si O2反应生成Ti O2及Ti Si化合物,提高了钎料在k9玻璃表面的铺展能力。界面中Ti2Sn3化合物与反应层的变化规律与液相钎料中溶解的Ti含量有关,液相钎料中溶解的Ti含量越多,扩散至k9玻璃界面参与反应的Ti越多,形成的Ti O2+Ti Si反应层越厚,界面析出的Ti2Sn3化合物越少。随着温度的升高或保温时间延长,因钎料的流动性变强,钎缝宽度逐渐减小,钎料中溶解的Ti增多,使钎料/k9界面反应层不断增厚。在3%Ti-650℃-10 min条件下,接头剪切强度最高,约为19.3 MPa,断裂在玻璃一侧。在90080℃的温度范围内,利用Sn0.3Ag0.7Cu粉末对Ti Al表面进行了涂层制备。Ti Al溶解后与液相Sn0.3Ag0.7Cu钎料作用,在冷却过程析出Ti6Sn5,Ti2Sn3,Al3Ti,Al5Cu Ti2,Al4Cu9等化合物。随着温度的升高或保温时间延长,Sn0.3Ag0.7Cu钎料在Ti Al表面的润湿角逐渐减小,Ti Al一侧溶解层逐渐增厚,当参数超过最佳工艺(920℃-20 min)时,溶解层会因热应力出现开裂现象。利用Sn0.3Ag0.7Cu-3%Ti钎料在不同温度和保温时间的条件下对涂层处理后的Ti Al合金与k9玻璃进行了连接,所得钎焊接头的典型界面组织为:Ti Al/Ti6Sn5+Ti2Sn3+Al3Ti/Al5Cu Ti2+Al4Cu9+Ti6Sn5+Ti2Sn3+β-Sn/Ti2Sn3+β-Sn/k9。钎料熔化后一方面与k9玻璃一侧反应生成Ti O2及Ti Si化合物形成冶金结合,另一方面钎料经铺展后与涂层中的β-Sn互相融合得以与Ti Al一侧连接。随着温度升高或保温时间延长,接头强度先升高后降低,在670℃保温20 min时所得接头的平均剪切强度最高,约为9.6 MPa。此时钎料与母材反应充分,结合良好,断裂发生于Ti Al溶解层界面的化合物区域,呈脆性断裂。

关键词： k9玻璃 TiAl合金间接钎焊涂层界面组织

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k9玻璃数控铣磨质量控制研究

航空标准化与质量 2023年第S1期 43-46页

作者：张文明董晓吴晓鸣齐峰兰起洪中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471009

k9玻璃是一种常用的光学材料,而对于机械加工来说是一种特种材料,基于此主要介绍了k9玻璃铣磨加工机理,基于加工过程崩边质量控制要求,探索了k9玻璃钻铣和铣磨的加工参数,探索出了一种脆硬材料盲腔加工技术方案,提升k9玻璃加工质量稳定性。

关键词： k9玻璃崩边控制数控铣磨钻铣加工加工参数

k9玻璃磨削亚表面损伤深度预测模型及实验研究

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中国机械工程 2016年第18期27卷 2442-2446页

作者：张飞虎李琛赵航冷冰哈尔滨工业大学哈尔滨150001

基于压痕实验原理,建立了k9玻璃亚表面损伤深度预测模型。为获得预测模型中的未知参量,开展了k9玻璃磨削实验。利用激光扫描共聚焦显微镜检测工件磨削后的表面粗糙度值,利用扫描电镜检测磨削后的工件表面微观形貌和亚表面损伤层形貌,分... 详细信息

基于压痕实验原理,建立了k9玻璃亚表面损伤深度预测模型。为获得预测模型中的未知参量,开展了k9玻璃磨削实验。利用激光扫描共聚焦显微镜检测工件磨削后的表面粗糙度值,利用扫描电镜检测磨削后的工件表面微观形貌和亚表面损伤层形貌,分析了工艺参数对表面粗糙度值和亚表面损伤深度的影响规律。考查了工艺参数对法向磨削力的影响规律,并根据实验数据,采用多元线性回归拟合法得到法向磨削力的经验公式,进而确定了亚表面损伤深度预测模型的参数。模型预测值与实验值具有较好的一致性,表明预测模型具有一定的可靠性。

关键词：损伤层深度预测 k9玻璃磨削表面粗糙度