玻璃质光学元件表面微裂纹的研究-中国光学.PDFVIP

第３卷　第４期 　中国光学与应用光学 Ｖｏｌ．３　Ｎｏ．４ 　 　　 　　　　　 ２０１０年８月　 　 　 Ａｕｇ．２０１０ ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ 文章编号　１６７４２９１５（２０１０）０４０３１８０７ 玻璃质光学元件表面微裂纹的研究 １，２ １，２ １，２ １，２ １ １ 陈晓苹 ，王　朋 ，李俊峰 ，宣　斌 ，宋淑梅 ，谢京江 （１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春１３００３３； ２．中国科学院研究生院，北京１０００３９） 摘要：研究了影响玻璃质光学元件表面质量的主要因素，认为表面微裂纹是表面强度改变的主要原因。用机械磨削初成 形工艺方法分析研究了表面微裂纹产生的原因；通过裂纹尖端应力集中及Ｇｒｉｆｆｉｔｈ能量平衡理论，分析了裂纹扩展方式； 结合表面结构缺陷理论及研磨处理表面微缺陷工艺，阐述了ＨＦ腐蚀法对微裂纹的去除机理及效果；最后，综述了通过 生产工艺提高玻璃强度的方法，重点讨论了离子交换法，镀膜法和ＨＦ腐蚀法等表面处理技术，指出使用ＨＦ腐蚀法去除 表面微裂纹更适用于玻璃质光学元件的表面加工。 关　键　词：表面微裂纹；应力集中；Ｇｒｉｆｆｉｔｈ裂纹；ＨＦ腐蚀；表面强化 中图分类号：ＴＱ１７１．６８　　文献标识码：Ａ Ｓｔｕｄｙｏｎｓｕｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓｏｆｖｉｔｒｅｏｕｓｏｐｔｉｃｓ １，２ １，２ １，２ １，２ １ １ ＣＨＥＮＸｉａｏｐｉｎｇ ，ＷＡＮＧＰｅｎｇ ，ＬＩＪｕｎｆｅｎｇ ，ＸＵＡＮＢｉｎ ，ＳＯＮＧＳｈｕｍｅｉ，ＸＩＥＪｉｎｇｊｉａｎｇ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｗｈｉｃｈｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｖｉｔｒｅｏｕｓｏｐｔｉｃｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｍｉｃｒｏｃｒａｋｅｓｗｅｒｅｒｅｇａｒｄｅｄａｓａｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｔｈａｔｃｏｕｌｄｃｈａｎｇｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｇｒｉｎｄｉｎｇａｎｄｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｎ，ｔｈｅｃｒａｃｋｔｉｐｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅＧｒｉｆｆｉｔｈｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｔｈｅｏｒｙｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｍｏｄｅ．Ｃｏｍ ｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｆｅｃｔｔｈｅｏｒｙａｎｄｇｒｉｎｄｉｎｇｃｒａｆｔｓ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓａｎｄ ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＨＦｅｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｅｎｈａｎｃｅｇｌａｓｓｓｔｒｅｎｇｔｈ