高溫玻璃退火的四個階段如下:
1、 升溫階段:依據樣品尺寸與原始應力大小確定升溫速度,通常采用100℃/h左右的速度加熱。
2、 保溫階段:在應變點至退火溫度范圍內某一溫度下長時間保溫,以消除石英玻璃中的內應力。保溫溫度和時間是關鍵參數,溫度越高,玻璃黏度越小,應力松弛速度越快;退火時間越長,應力松弛程度越大,具體應依據樣品尺寸、原始應力大小和玻璃黏度等值確定。
保溫過程中,要求退火爐內溫度分布均勻,溫差小,且爐溫控制穩定、波動小。王玉芬等設計出一種大尺寸石英玻璃精密退火爐,爐內溫差及溫度波動皆小于0.5℃,可對之間100~500mm、厚10~100mm的高溫玻璃進行退火,退火后玻璃中應力引起的雙折射可達Ⅰ~Ⅱ類、光學均勻性△n達10-5~10-6.
3、 慢冷階段:玻璃中原有應力消除后,必須防止冷卻過程中由于溫差產生新應力。在應變點溫度以上,玻璃為黏彈性體,應依據樣品尺寸盡量緩慢、均勻的降溫。降溫越慢,玻璃內外層溫差越小,產生的應力越小,且能應力松弛消除部分應力。Adams和Williamson提出內應力σ與冷卻速度v的關系尊從下式:
σ=aEv(R2-3x2)/6λ(1-V)
式中:
v——冷卻速度
λ——導熱率
R——玻璃的半徑;
x——檢測點離玻璃樣中心的距離。
即冷卻速度越小,玻璃中的內應力越小。
4、快冷階段:玻璃內外層皆冷卻至應變點溫度以下,繼續冷卻過程中只產生暫時應力,此時可適當加快冷卻速度,并采用分段冷卻的方式。
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