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反应烧结碳化硅质反射镜制备技术的研究

郝寅雷  
【摘要】: 反应烧结碳化硅(RSSiC)具有热变形量低、比刚度高和尺寸稳定性高等优良 特性,特别适合于空间光学系统的应用,是一种具有广阔应用前景的反射镜材 料。因此,碳化硅反射镜的制备技术成为近几年光学工程领域的研究者们关注 的焦点之一。 本项目主要包括以下三方面的研究工作:(1)反射镜素坯的制备;(2)反应 烧结;和(3)RSSiC性能的表征。 第一部分的研究工作以反射镜素坯的成型和碳化为重点。一方面为降低素 坯成型过程的收缩率,我们设计了使用非均相结合剂的凝胶注模成型工艺,另 一方面,我们设计了液相渗碳工艺,在此工艺中使用溶胶-凝胶法制备的有机/ 无机杂化材料前驱体为浸渗剂。此后制备了φ150轻量化反射镜素坯,对上述工 艺的可行性进行了实验验证。 第二部分主要描述了反应烧结过程和反应烧结碳化硅显微结构的形成过 程,并且借助Si-C系统相图对反应烧结机理进行了理论探索。 第三部分对实验制备的反应烧结碳化硅样品进行了物相鉴定和显微结构观 察,并对它的一些重要性能进行了分析和测试。 研究结果表明:(1)通过调节结合剂在陶瓷素坯中的分布可以实现素坯成型 “零收缩”的设想,基于这种设想可以制备大尺寸、复杂形状的陶瓷素坯,为 RSSiC反射镜的成型提供了一条思路;(2)所设计的液相渗碳工艺可以保证碳在 陶瓷素坯中的均匀分布;(3)对反应烧结机理的理论研究表明该烧结过程为溶解 -沉淀型。 本工作系首次在国内开展的关于碳化硅质反射镜制备技术的研究工作。


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