基于纳米压痕/划痕技术的KDP晶体脆塑转变机理研究

发布时间：2024-05-27 23:06

　　KDP晶体(KH2PO4)是一种具有优良光电特性的负单轴非线性光学晶体材料,具有较高的激光损伤阈值和较大的非线性光学系数,在惯性约束核聚变激光光路中具有不可替代的作用。目前KDP晶体实际的激光损伤阈值与其理论阈值想去甚远,大大降低了KDP晶体的使用性能,因此研究KDP晶体的微观结构、脆-塑转变机理对提高KDP晶体超精密加工质量具有重要意义。本文首先根据位错理论建立KDP晶体在恒定载荷纳米压痕和刻划条件下的脆塑转变模型。利用所建立的KDP晶体脆塑转变模型,通过能量守恒定律计算KDP晶体发生脆塑转变时的临界压力阈值,预测亚表面损伤出现的位置,分析压头形状、各向异性对脆塑转变阈值的影响规律。使用纳米压痕仪对KDP晶体(0 0 1)晶面进行纳米压痕和划痕实验,根据实验结果得到硬度、弹性模量等力学特性与摩擦系特性,结合KDP晶体各向异性、滑移系等理论,利用压痕/划痕形貌、载荷-压深曲线、摩擦力变化来分析压头形状、垂直载荷对KDP晶体变形机理和脆塑转变阈值的影响。对实验结果进行分析,验证了KDP晶体脆塑转变模型的有效性。利用本文中的KDP晶体脆塑转变模型可以预测不同条件下的脆塑转变临界载荷,及不同...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1KDP晶体的四方晶系模型（a）KDP晶体的结构模型（b）KDP晶体的理想外形[15]

对脆塑转变的影响具有重要的科学和工程价值。所以为了使KDP晶体达到使用要求，就深入研究KDP晶体脆-塑转变机理实现KDP晶体延性域加工具有非常重要的意义。1.2国内外在该方向的研究现状及分析1.2.1KDP晶体的微观结构KDP（KH2PO4）晶体在室温下属于四方....

图1-3二倍频晶面表面划痕形貌图

载荷逐渐增大，这种差异不断扩大。鲁春朋，高航等人[24-25]，针对(001)晶面和三倍频晶面采用带有针尖半径为50nm的玻氏压头的纳米压痕仪对KDP晶体进行力学特性分析。实验结果表明，两个晶面的纳米硬度H和弹性模量E都表现出强烈的载荷依赖效应。并推测KDP晶....

图2-1KDP晶体压痕脆塑转变模型

图2-1KDP晶体压痕脆塑转变模型塑转变临界阈值计算原理计算纳米压痕过程中脆塑转变临界应力阈中1为进一步产生位错所需能量包含位错芯原为压痕过程中压头做功[32]。当ΔW0时产生一对体内部发展产生层错，ΔW0时的垂直载荷P即ΔW可以表示为式2-1。=ObIW....

图2-2垂直载荷P与塑性变形区半径d的关系曲线

23cot4121rfEPBH系数，Er为折合弹性模量，H为金刚石压头硬度，米压头形状参数，对于圆锥压头取λ=1.25。P作用下，KDP晶体压头接触半径c和塑性变形区求得，垂直载荷P与塑性变形区半径d的关系如图PcH....

本文编号：3983155