Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 1.40. ЗНАЧЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ НА ИЗГИБ
ДЛЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Материал Размер зерна, мкм Размер образцов, мкм Метод Скорость нагружения, см/мин а ¦ 10 7, Н/м2 V, %
К02 1,0-2,0 022 х 1 ЦКИ 0,05 7,0 ± 0,6 24,6
К02 1,0-2,0 20 х 3 х 1 Четырех- точечный 0,05 7,0 ± 0,6 22,4
К057 0,5-0,7 20 х 3 х 1 То же 0,05 21,6 ± 2,1 10,7
KOI 0,2-0,4 022 х 1 ЦКИ 0,05 11,8 ± 1,1 12,5
KOI 0,2-0,4 20 х 3 х 1 Четырех- точечный 0,05 12,0 ± 0,36 13,56
КОЗ . 100,0 20 х 3 х 1 То же 0,05 5,7 ± 0,5 22,0
КОЮ = 70,0 20 х 3 х 1 0,05 3,4 ± 0,4 29,0
П04 0,6 45 х 5 х 5 0,01 2,4 ± 0,14 12,7
П04 0,6 25 х 5 х 5 Трехточечный 0,01 2,6 ± 0,3 17,0
П04 0,6 120 х 14 х 11 Четырех- точечный 0,02 2,5 ± 0,2 11,6
П04 0,2 120 х 14 х 11 То же 0,02 2,06 ± 0,3 15,8
Рис. 1.3. Зависимость предела прочности кристалов LiF [100] и CaF2 [110] от обработки поверхности, характеризуемой коэффициентом отражения R в видимой области спектра
56
в, МПа
Рис. 1.4. Зависимость предела прочности поликрис-таллического селенида цинка (CVD — ZnSe) от размера зерна
ние. Поликристаллические материалы, обладающие изотропностью (или квазиизотропностью) свойств, свободны от этого недостатка. Благодаря поликристаллической структуре (наличию меж-зеренных границ), ограничивающей распространение трещин и движение дислокаций, оптическая керамика, как правило, имеет большую прочность по сравнению с монокристаллом с той же химической формулой (табл. 1.40).
Прочность является структурно чувствительным свойством как для моно-, так и для поликристаллических материалов. Прочность поликристаллического материала зависит от размера и формы зерна, степени текстурированности, наличия пор и примесей на границах зерен, состояния межзеренных границ. Графики зависимости предела прочности от размера зерна имеют, как правило, два участка: 1) ст = k1d~n — в области больших зерен; 2) ст = стт ± ± k^drn — в области малых зерен (размером менее 50 мкм), где kх и &2 — постоянные; от — предел текучести; d — размер зерна. Показатель степени лежит в интервале 0 < п < 1 (как правило, п « = 1/2). Считается, что показатель степени п определяется степенью анизотропии зерна и связанными с ней локальными напряжениями на границах зерен, способствующими зарождению микротрещин. На рис. 1.4 приведена зависимость предела прочности от размера зерна в поликристаллическом селениде цинка. Размер зерна является, таким образом, важной структурной характеристикой, определяющей степень прочности материала.
Температурная зависимость пределов прочности и пределов текучести поликристаллов представляет особый интерес в связи с
в,МПа
Рис. 1.5. Зависимость пределов прочности (стп), текучести (ат) и упругости (ау) от температуры для оптической керамики марки П04
57
6, МПа
Рис. 1.6. Зависимость пределов прочности (ап) и текучести (ат) от температуры для оптической керамики марки К02
Рис. 1.7. Зависимость пределов прочности (ап) и упругости (ау) от температуры для оптической керамики марки KOI
<3,МПа
Рис. 1.8. Зависимость предела прочности ап от температуры для оптической керамики марки К05
их широким использованием в качестве высокотемпературных конструкционных материалов и необходимостью оптимизации технологических процессов их получения. На рис. 1.5—1.8 приведены температурные зависимости пределов прочности оп, пределов текучести от и пределов упругости оу для некоторых марок оптических керамик.
58
1.17.2. ТВЕРДОСТЬ
Измерение микротвердости — один из наиболее распространенных видов механических испытаний, позволяющих сравнивать различные материалы между собой, а в ряде случаев и устанавливать корреляцию с другими механическими свойствами.
Микротвердость по Виккерсу (Ну) характеризует сопротивление поверхности вдавливанию при определенной нагрузке алмазной пирамидки с квадратным основанием и углом при вершине 136°. Микротвердость определяется как отношение нагрузки Р к площади поверхности отпечатка, которую рассчитывают по измеренной в поле зрения микроскопа диагонали этого отпечатка d:
Hv= l,854(P/d2).
В случае измерения микротвердости по Кнупу Шк) используют ромбовидный индентор с углом между ребрами 172°30'. Ин-дентор Кнупа обеспечивает значительно бблыпую точность измерений благодаря отсутствию вокруг отпечатка поверхностных трещин и заколов и за счет большего размера отпечатка при одинаковой нагрузке. Между твердостью по Виккерсу и Кнупу для стекол существует примерное соотношение: HV/HK ~ 1,5.
В табл. 1.26, 1.41-1.42 приведены результаты измерений Нк для некоторых марок стекол. Среди силикатных стекол наибольшей твердостью обладает кварцевое стекло. Твердость силикатных стекол тем больше, чем меньше при прочих равных условиях ионные радиусы входящих в них катионов. Повышение температуры и введение оксидов Na20, К20, РЬО снижают твердость стекла. В зависимости от состава стекла микротвердость изменяется приблизительно в два раза (см. табл. 1.41).
Значения микротвердости Н^ для ряда кристаллических материалов приведены в табл. 1.43. Наибольшей микротвердостью обладают кристаллы лейкосапфира, граната, кварца, кремния и германия.
