铍铝合金反射镜设计和制造技术研究
发布时间：2021-04-09 13:08
铍铝合金出现于上世纪70年代,它充分继承了铍的高性能和铝的易加工特性,欧空局将铍铝合金列为性能等级Ⅰ级的材料。铍铝合金问世之后,凭借其优异的轻质高刚度特性和良好的加工性能,主要应用于航空、航天、国防等对重量和刚度有严苛要求的领域。铍铝合金早期的应用主要集中在关键结构件,不包括光学反射镜。2000年前后,美国率先探索将铍铝合金应用于反射镜的制造,目前已初步实现产业化,但由于应用背景敏感,公开报道的材料非常少。我国是除美国之外,唯一拥有完整铍产业链的国家,但是直到2000年后才逐步突破铍铝合金材料的制备技术,并且由于铍铝合金的加工需要特殊的防护条件,材料的应用范围很有限,还处在探索阶段,面向光学应用的铍铝合金反射镜设计和制造技术更是处于空白阶段。本文研究的铍铝合金反射镜设计和制造技术,以新兴的铍铝合金材料为研究对象,综合考虑了材料制备、光机一体化设计、镜面改性、光学加工等设计和制造的全过程环节,突破其中的关键技术,完成了铍铝合金离轴反射镜的设计和制造,并通过一套离轴TMA成像系统对反射镜的光学性能进行验证。这些研究为后续铍铝合金反射镜向着大口径、自由曲面、光机一体化设计的发展起到了铺桥引路...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同口径的全铍激光雷达系统
而对系统能量集中度的影响基本可以忽略，分析结果如图 1.12 所示。ATLAS望远镜 有限元分析工况 20 降温至10 改性层厚度0.028mm 选择改性层与反射镜CTE差异最大工况图 1.12 双金属效应对系统性能的影响分析作为整个系统中最大的元件，主镜采用了背部开放式的轻量化设计，，为现主镜与仪器安装基板之间有效的热应力和机械应力的隔离，设计了一个多撑结构对主镜进行支撑，次镜在安装形式上也采用了消应力的设计，整个系光机结构设计如图 1.13 所示。
图 1.14 采用低温焊接成型的铍支撑结构 铍铝合金反射镜发展及研究现状铍铝合金最早采用粉末冶金工艺制成，首先经过惰性气体雾化法将高纯粉和铝粉制成预合金粉，再经过冷等静压和热等静压处理，最终成形的合。铍铝合金继承了铍的低密度高刚度和铝的易加工性等许多优良特性, 被入研制动能拦截器的关键材料，ESA 也明确提出将铍铝合金列为 1 等高料。常见的铍铝合金牌号有两种：铍含量 40%（国外牌号 AlBe40）和铍%（AlBe62）两种合金，其中高铍含量的合金性能更优，使用范围也更广所讨论铍铝合金也是针对高铍含量的合金[29]。.1 铍铝合金材料特性铍铝合金的密度为 2.1g/cm3，是铝合金的 67%，钛合金的 48%，而它的
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al及其复合材料尺寸稳定性原理与稳定化设计研究进展[J]. 武高辉,乔菁,姜龙涛. 金属学报. 2019(01)
[2]熔模精密铸造技术研究进展[J]. 沈昀,郑功,冯辰铭. 精密成形工程. 2019(01)
[3]热等静压对铍铝合金组织及性能的影响[J]. 李军义,谢垚,王东新,刘兆刚,张健康,于伟,李峰,王战宏,钟景明. 稀有金属与硬质合金. 2018(01)
[4]Be-38Al合金组织的改性研究[J]. 王晶,周运洪,龙波,王震宏. 热加工工艺. 2016(22)
[5]Whiffletree支撑结构平衡性调节及测试方法[J]. 魏祥通,张景旭,王富国,刘祥意. 科学技术与工程. 2016(29)
[6]超精密飞切加工表面微波纹分析研究[J]. 张剑锋,苏文虎,张利平. 机械工程师. 2016(08)
[7]铍铝合金的制备工艺与应用进展[J]. 李军义,王东新,刘兆刚,王战宏,孙本双,钟景明. 稀有金属. 2017(02)
[8]高铍铸造铍铝合金延伸率的评价指标[J]. 张健康,栾新刚,王战宏,王东新,李军义,代彦明,吕一格,李美岁. 理化检验(物理分册). 2016(06)
[9]Zernike多项式对空间高频相位拟合的改进方法[J]. 陈丽霞,胡小川,韩开,张彬. 光学学报. 2016(03)
[10]国内外铍及含铍材料的研究进展[J]. 许德美,秦高梧,李峰,王战宏,钟景明,何季麟,何力军. 中国有色金属学报. 2014(05)
博士论文
[1]铝合金反射镜面形精度与表面质量提升关键技术研究[D]. 李兴昶.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]基于拓扑优化的空间反射镜与柔性支撑结构设计方法[D]. 胡瑞.大连理工大学 2017
[3]天基大口径反射镜轻量化设计及复合支撑技术研究[D]. 王克军.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]主动自由曲面补偿光学系统像差研究[D]. 周超.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[5]光学表面频段误差对成像质量的影响研究[D]. 曾雪锋.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[6]2m量级空间反射镜组件设计与优化[D]. 王书新.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]长条形空间反射镜轻量化及消热化设计[D]. 李梦庆.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]快刀伺服加工关键技术研究[D]. 万飞.国防科学技术大学 2010
[3]金刚石车削非回转对称光学曲面的刀具轨迹规划的研究[D]. 蔺超.吉林大学 2009
[4]切削表面残留走刀痕理论分析与抛光去除实验研究[D]. 寇宝庆.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3127676
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同口径的全铍激光雷达系统
而对系统能量集中度的影响基本可以忽略，分析结果如图 1.12 所示。ATLAS望远镜 有限元分析工况 20 降温至10 改性层厚度0.028mm 选择改性层与反射镜CTE差异最大工况图 1.12 双金属效应对系统性能的影响分析作为整个系统中最大的元件，主镜采用了背部开放式的轻量化设计，，为现主镜与仪器安装基板之间有效的热应力和机械应力的隔离，设计了一个多撑结构对主镜进行支撑，次镜在安装形式上也采用了消应力的设计，整个系光机结构设计如图 1.13 所示。
图 1.14 采用低温焊接成型的铍支撑结构 铍铝合金反射镜发展及研究现状铍铝合金最早采用粉末冶金工艺制成，首先经过惰性气体雾化法将高纯粉和铝粉制成预合金粉，再经过冷等静压和热等静压处理，最终成形的合。铍铝合金继承了铍的低密度高刚度和铝的易加工性等许多优良特性, 被入研制动能拦截器的关键材料，ESA 也明确提出将铍铝合金列为 1 等高料。常见的铍铝合金牌号有两种：铍含量 40%（国外牌号 AlBe40）和铍%（AlBe62）两种合金，其中高铍含量的合金性能更优，使用范围也更广所讨论铍铝合金也是针对高铍含量的合金[29]。.1 铍铝合金材料特性铍铝合金的密度为 2.1g/cm3，是铝合金的 67%，钛合金的 48%，而它的
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al及其复合材料尺寸稳定性原理与稳定化设计研究进展[J]. 武高辉,乔菁,姜龙涛. 金属学报. 2019(01)
[2]熔模精密铸造技术研究进展[J]. 沈昀,郑功,冯辰铭. 精密成形工程. 2019(01)
[3]热等静压对铍铝合金组织及性能的影响[J]. 李军义,谢垚,王东新,刘兆刚,张健康,于伟,李峰,王战宏,钟景明. 稀有金属与硬质合金. 2018(01)
[4]Be-38Al合金组织的改性研究[J]. 王晶,周运洪,龙波,王震宏. 热加工工艺. 2016(22)
[5]Whiffletree支撑结构平衡性调节及测试方法[J]. 魏祥通,张景旭,王富国,刘祥意. 科学技术与工程. 2016(29)
[6]超精密飞切加工表面微波纹分析研究[J]. 张剑锋,苏文虎,张利平. 机械工程师. 2016(08)
[7]铍铝合金的制备工艺与应用进展[J]. 李军义,王东新,刘兆刚,王战宏,孙本双,钟景明. 稀有金属. 2017(02)
[8]高铍铸造铍铝合金延伸率的评价指标[J]. 张健康,栾新刚,王战宏,王东新,李军义,代彦明,吕一格,李美岁. 理化检验(物理分册). 2016(06)
[9]Zernike多项式对空间高频相位拟合的改进方法[J]. 陈丽霞,胡小川,韩开,张彬. 光学学报. 2016(03)
[10]国内外铍及含铍材料的研究进展[J]. 许德美,秦高梧,李峰,王战宏,钟景明,何季麟,何力军. 中国有色金属学报. 2014(05)
博士论文
[1]铝合金反射镜面形精度与表面质量提升关键技术研究[D]. 李兴昶.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]基于拓扑优化的空间反射镜与柔性支撑结构设计方法[D]. 胡瑞.大连理工大学 2017
[3]天基大口径反射镜轻量化设计及复合支撑技术研究[D]. 王克军.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]主动自由曲面补偿光学系统像差研究[D]. 周超.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[5]光学表面频段误差对成像质量的影响研究[D]. 曾雪锋.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[6]2m量级空间反射镜组件设计与优化[D]. 王书新.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]长条形空间反射镜轻量化及消热化设计[D]. 李梦庆.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]快刀伺服加工关键技术研究[D]. 万飞.国防科学技术大学 2010
[3]金刚石车削非回转对称光学曲面的刀具轨迹规划的研究[D]. 蔺超.吉林大学 2009
[4]切削表面残留走刀痕理论分析与抛光去除实验研究[D]. 寇宝庆.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3127676
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