超高精度的玻璃加工哪里有?(精密石英玻璃加工)

超高精度的玻璃加工哪里有?(精密石英玻璃加工)

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光学石英玻璃的光学特性是特别的。它不仅可以通过远紫外线，是很好的紫外线材料，而且还可以通过可见光的近红外光谱。由于石英玻璃具有耐高温、热膨胀系数小、化学稳定性好、气泡、条纹、均匀性和双折射等优点，因此在各种恶劣条件下，石英玻璃是一种不可缺少的高稳定性光学材料。

而微晶玻璃的显微结构主要由组成和热处理工艺决定，对微晶玻璃的机械强度、断裂韧性、透光率、抗热震性等物理性能有很大的影响。微晶玻璃的微观结构主要包括枝晶结构、超细颗粒、多孔膜、残余结构、积木结构、柱状互锁结构、岛状结构、层状孪晶等。

枝晶结构是由晶体在一定晶格方向上的生长加速引起的。枝晶的总体形貌与正常晶体相似，枝晶结构中保留了大量的残余玻璃相。树突在三维方向上连续不断地穿行，形成骨架。由于氢氟酸对硅酸锂的侵蚀比铝硅酸盐玻璃快，硅酸锂枝晶易被银敏化成核，从而将复杂的形貌转化为微晶玻璃。

高结晶微晶玻璃的晶粒尺寸可以控制在几十纳米以内，从而获得超细颗粒结构。在Li-Al-Si透明微晶玻璃中，由于足够的形核作用，在基玻璃中形成大量的锆钛酸盐晶核，并在晶核上外延生长β-石英固溶体晶相，形成平均粒径约60nm的超细颗粒结构。由于微晶玻璃的晶体尺寸远小于可见光波长，且β-石英固溶体的双折射率较低，因此其透明度很高。

在许多微晶玻璃中，残留的玻璃相可以形成多孔膜结构。在以β-锂辉石固溶体为主要晶相的不透明微晶玻璃中，残余玻璃相的SiO2含量较高，粘度较大，可以阻断铝离子膜的网状结构。因此，Li-Al-Si微晶玻璃在高温下具有很好的颗粒稳定性，在1200℃下可长期使用。

所谓残余结构类型是指基本玻璃中的原始结构被保留下来。微晶玻璃成核的第一步往往是液-液相分离形成液滴。例如，在二元铝硅玻璃中，成分类似莫来石的高铝液滴从高硅基体中分离出来。在热处理过程中，高铝液滴结晶为莫来石微晶，其形状继承了母液滴的球形形貌。因为微晶的尺寸很小，只有几十纳米。虽然莫来石与石英玻璃的折射率相差较大，但可见光散射很小，是透明微晶玻璃。

云母硅酸盐矿物在二维方向上的结晶可以形成互锁的块状结构，这是可加工微晶玻璃的典型显微结构。由于云母晶体相比较软，能钝化、偏转和分枝刀具尖端产生的裂纹，产生片状物，不会产生灾难性损伤。因此，即使晶体相的体积分数只有40%，也具有良好的加工性能。此外，云母相的连续性也使这种微晶玻璃具有很高的电阻率和介电强度。

具有柱状或针状互锁显微结构的微晶玻璃具有很高的机械强度和断裂韧性。以钾氟碱锰闪石为主晶相的闪石微晶玻璃的显微玻璃的显微照片。柱状互锁显微结构具有类似于晶须补强陶瓷中晶须随机排列的结构特征。这种微晶玻璃的弯曲强度达150Mpa，断裂韧性大(3.2±0.2)Mpa·m。以链状硅酸盐矿物氟硅碱钙石为主晶相、晶化程度更高的氟硅碱钙石微晶玻璃具有柱状互锁显微结构，其弯曲强度接近300Mpa,断裂韧性高达5.0Mpa·m.

当平衡相沿着各种亚稳相的界面形成时，便产生了典型的孤岛结构。在存在莫来石晶体和残余玻璃相的硅酸铯微晶玻璃产生的铯榴石晶相就具有孤岛显微结构。

几种微晶玻璃的晶相如顽辉石、钙长石和白榴石在冷却过程中发生结构转变，生产聚合孪晶，生产一种能够提高断裂韧性的片状孪晶显微结构。顽辉石开始形成原顽辉石，当冷却到1000℃时，顽辉石发生马氏体相变转变位斜顽辉石，顽辉石颗粒高度孪晶化。由于这种孪晶片显微结构可以使裂纹偏转吸收能量，使这种微晶玻璃具有很高的断裂韧性，平均约5.0Mpa·m,并具有很高的弹性模量。