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1、本文档下载自文档下载网，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：http://www.mianfeiwendang.com/doc/e120114bd221970444da8404大尺寸轻型SiC光学反射镜研究进展大尺寸轻型SiC光学反射镜研究进展第22卷 第6期2001年11月宇 航 学 报No.6Vol大尺寸轻型SiC光学反射镜研究进展韩杰才 张宇民 赫晓东(哈尔滨工业大学复合材料研究所,哈尔滨150001)摘 要:本文比较了光学玻璃、硅、铍,碳化硅等太空反射镜片材料的物理性能和机械性能,着重介绍了新型光学反射镜片材料碳化硅的种类
2、、制造工艺和应用,并讨论了碳化硅作为太空反射镜片材料目前存在的问题及发展方向。关键词:碳化硅;光学反射镜片;制造工艺中图分类号:TH75111 文献标识码:A 文章编号:100021328(2001)0620124209 ZhangYumin HeXiaodong(CenterforCompositeMaterials,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001):Inthispaper,thephysicalandmechanicalpropertiesofsomecommonmaterialsfor
3、opticalmirror,suchasglass,silicon,berylliumandsiliconcarbide,arecomparedwitheachother.Thispaperpresentsthecategoryandfabricationprocessofsiliconcarbidewithemphasis.anddiscussestheproblemsandprospectofspacemirrormaterials:Siliconcarbide;Opticalmirror;Fabricationprocess 引言太空是每
4、个国家都十分重视的领域,轻质、高效是太空飞行器组成部分的基本要求,另一要求是能够适应各http://www.mianfeiwendang.com/doc/e120114bd221970444da8404种条件,如超低温、高辐射、超高温等极限条件。光学系统是太空飞行器极重要的组成部分,起到收集各种信息的作用。太空反射镜片是大型太空望远镜、大型地面望远镜、预警卫星、探测卫星、侦察卫星、气象卫星、高能激光、激光雷达系统、X射线和真空紫外线望远镜、高分辨率相机等系统的重要组成部分,要求对某一波段电磁波的透过率或反射率要高,同时要求在大温差下变形要小,尤
5、其在低温下稳定性要好,要保证在具体使用条件下,镜面形状和尺寸的稳定性[1]。目前,大型太空飞行器的光学系统多采用反射式设计,太空镜片多为反射镜。制造太空反射镜片的常用材料包括:金属铍、石英、单(多)晶硅、碳化硅、金属镍、金属铝收稿日期:2000210224,修回日期:2001208224作者简介:韩杰才(19662),男,教授,博士生导师,复合材料专业,研究方向为复合材料力学性能表征与评价、材料燃烧合成技术、防热复合材料、梯度复合材料和反射镜片材料。第6期韩杰才等:大尺寸轻型SiC光学反射镜研究进展125等。八十年代,太空反射镜片材料多采用金属
6、铍、石英,碳化硅只是作为替代品。进入九十年代后,由于制造设备和工艺的发展,碳化硅的性能不断提高,已成为主要的太空反射镜片材料。碳化硅密度小、硬度大、无毒,尤其是抗热震性极佳,综合性能居于各种材料前列,是重点发展的新一代太空反射镜片材料[2,3]。 碳化硅材料与其它太空反射镜片材料的比较太空反射镜片是空间飞行系统的重要组成部分,镜片通常分为镜面和镜体两个部分,镜面的作用是保证某一波段电磁波的透过或反射,镜体的作用是支持和定位镜面。镜面材料要求热变形系数小(热膨胀率小,热导率高),比刚度大(密度小,弹性模量大),表面粗糙度小;镜体材料要求密度小,与
7、镜面材料相匹配[4,5]。性能比较主要考虑以下几个方面:机械性能、热物理性能、光学性能和工艺性能。表1是几种常用镜片材料的性能比较:表1 常用镜片材料的性能(室温,除非特别说明)镜片材料推荐值铍(0250)多晶硅光学玻璃密度://www.mianfeiwendang.com/doc/e120114bd221970444da8404cm3热导率K-1比热K-1弹形模量热膨胀率1000℃×10-6表面粗糙度埃RMS小<10<5<3<3<3热变形系数-8mW小大大大小(室温) 2.2(室温)小石英碳化硅通过
8、比较可以看出,碳化硅的密度比铍、石英、单(多)晶硅的密度大,但比镍、金等金属材料小的多,碳化硅属于轻质材料;碳化硅的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼,因此
