硫系玻璃的均勻性及模壓工藝研究.pdf

1、硫系玻璃由于性能連續(xù)可調(diào)、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良、聲子能較低、非線性光學(xué)較高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在過去幾十年在紅外技術(shù)方面得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于大尺寸紅外硫系玻璃的均勻性不好，以及精密模壓快速成型工藝方面的研究相對(duì)落后，嚴(yán)重制約了我國在紅外技術(shù)應(yīng)用水平上的提高。
　　本文通過XRD、FT-IR、DSC、密度和顯微硬度測(cè)試對(duì)硫系玻璃Ge23Se67Sb10的徑向均勻性和上下均勻性分布及形核劑(RbI)對(duì)硫系玻璃Ge23Se67Sb10均勻

2、性的影響進(jìn)行了研究，并提出了一種改善大尺寸硫系玻璃均勻性的制備方法。通過TMA測(cè)試研究了在軟化點(diǎn)以上溫度及形核劑(CsCl)含量對(duì)硫系玻璃Ge23Se67Sb10蠕變性能的影響。采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了溫度和應(yīng)變率對(duì)硫系玻璃Ge23Se67Sb10樣品在壓制過程中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。最后，對(duì)硫系玻璃進(jìn)行了實(shí)際模壓操作，對(duì)比了不同條件下制品的質(zhì)量。本文的研究結(jié)果如下:
　　(1)棒狀硫系玻璃的均勻性與直徑有關(guān)。玻璃直徑較小時(shí)，從上

3、到下，紅外透過率逐漸減弱，密度和硬度逐漸增大，特征溫度總體上幾乎沒變。隨著棒狀玻璃直徑的增大，內(nèi)外冷速梯度增大，徑向上性能差異明顯，外部比內(nèi)部綜合性能好。RbI摻雜和鹽浴冷卻法可以改善其均勻性。加入形核劑RbI從整體上硬度有所增加，但同時(shí)透過率下降到60％以下，抗析晶能力減弱，開始析晶溫度比未加形核劑樣品下降了40℃。為了有效改善大尺寸玻璃的均勻性，本文根據(jù)鹽浴作為冷卻介質(zhì)的特點(diǎn)，提出用鹽浴冷卻法制備硫系玻璃的方法。結(jié)果證明，鹽浴冷卻法

4、是一種改善大尺寸硫系玻璃均勻性的有效途徑。
　　(2)形核劑CsCl對(duì)硫系玻璃Ge23Se67Sb10的軟化點(diǎn)和蠕變行為有顯著的影響。本文在玻璃軟化點(diǎn)的定義基礎(chǔ)上設(shè)置了簡(jiǎn)單的軟化點(diǎn)測(cè)試裝置，并測(cè)試出Ge23Se67Sb10玻璃的軟化點(diǎn)為301℃，加入0.5％的CsCl后，測(cè)得軟化點(diǎn)降低了10℃。隨著形核劑CsCl含量的增加，硫系玻璃的蠕變性能呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，CsCl含量為2％時(shí)，玻璃的蠕變行為最明顯，形變最快達(dá)到恒定值，用

5、最小二乘法非線性曲線對(duì)樣品的蠕變曲線進(jìn)了擬合，發(fā)現(xiàn)硫系玻璃樣品的黏彈屬性符合Burgers模型，并得出了不同條件下樣品的粘彈性參數(shù)。高溫壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明硫系玻璃Ge23Se67Sb10的形變過程對(duì)溫度和應(yīng)變率非常敏感，溫度越低或應(yīng)變率越大，應(yīng)力越大。
　　(3)模壓溫度和保壓時(shí)間會(huì)影響制品的質(zhì)量。將壓力設(shè)為30 kN時(shí)，在320℃下保壓30min模壓出來的樣品最佳，表面光亮，紅外透過率比模壓之前有所降低，拋光后有所改善，在8～12