CN109136920A - 一种基于非晶合金的铍镜镜面层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于非晶合金的铍镜镜面层及其制备方法，解决了现有技术中铍镜镜面加工中工艺流程长，成本高昂的问题。本发明的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，该方法在压力条件下，将所述非晶合金加热至过冷液相温区，使所述非晶合金热塑成形，填充入铍镜镜坯的微观孔洞中，进而获得基于非晶合金的铍镜镜面层。本发明还公开了采用该方法制备成的铍镜镜面层。本发明设计科学，工艺简单，可控性强，生产成本低，对环境友好。

Description

一种基于非晶合金的铍镜镜面层及其制备方法
技术领域
本发明属于材料科学与工程领域，具体涉及一种基于非晶合金的铍镜镜面层及其制备方法。
背景技术
铍镜在武器瞄准、太空望远镜、气象卫星等领域具有不可替代的应用。但铍镜镜坯因难以加工，且氧化铍较多，难以直接加工获得镜面。目前往往通过单点金刚石加工后镀覆Ni-P，再进行进一步镜面加工。这种方法工艺流程长，且成本高昂。
因此，提供一种铍镜的加工方法，方法简单，生产成本低，且具有优异的太空环境服役性和耐蚀性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于非晶合金的铍镜镜面层的制备方法，解决现有技术中铍镜镜面加工中工艺流程长，成本高昂的问题。
本发明还提供了采用该方法制备成的铍镜镜面层。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，该方法在压力条件下，将所述非晶合金加热至过冷液相温区，使所述非晶合金热塑成形，填充入铍镜镜坯的微观孔洞中，进而获得基于非晶合金的铍镜镜面层。
进一步地，所述铍镜镜坯包括等效直径不大于30mm的小面积铍镜镜坯和等效直径大于30mm的大面积铍镜镜坯。
进一步地，所述铍镜镜坯为小面积铍镜镜坯时，包括以下步骤：
步骤1.将所述铍镜镜坯表面粗糙化，产生微观孔洞；
步骤2.取抛光硅片、非晶合金的薄片与经步骤1处理后的铍镜的镜坯依次堆叠，再将堆叠物同时加热至所述非晶合金的过冷液相温区，施加压力并保压一段时间，所述非晶合金发生热塑性成形，朝向所述铍镜镜坯的一侧填充进入铍镜镜坯中的微观孔洞中，所述非晶合金朝向抛光硅片的一侧与抛光硅片贴合，形成镜面；
步骤3.将步骤2处理后的抛光硅片、非晶合金以及铍镜镜坯的混合物冷却后，去除抛光硅片，获得基于非晶合金的铍镜镜面层。
进一步地，所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，所述步骤2中，非晶合金的薄片厚度不大于2mm；施加压力不大于400MPa，以避免硅片破碎；保压时间不超过10min，以避免非晶合金晶化。
进一步地，所述步骤2中，将抛光硅片、非晶合金薄片与经步骤1处理后的铍镜的镜坯依次堆叠，其中，所述抛光硅片的抛光面朝向非晶合金薄片一侧；所述抛光硅片的面积不小于铍镜镜坯的面积。
进一步地，所述步骤3中，通过机械剥离或热碱溶液腐蚀去除抛光硅片。
进一步地，所述铍镜镜坯为大面积铍镜镜坯时，包括以下步骤：
步骤1.将所述铍镜镜坯表面粗糙化，产生微观孔洞；
步骤2.取非晶合金的薄带平铺于经步骤1处理后的铍镜镜坯上，使用加热至所述非晶合金过冷液相温区的轧辊从非晶合金的薄带一侧压滚至另一侧，在所述压滚过程中，所述非晶合金与轧辊接触的地方被加热至过冷液相温区，并在压力的作用下发生热塑性成形，形成镜面结构，同时非晶合金与铍镜镜坯相对的一侧填充进入铍镜镜坯的微观孔洞中，进而获得基于非晶合金的铍镜镜面层。
进一步地，所述非晶合金包括Zr基、Ti基、Ni基非金合金中的任意一种或几种。
进一步地，采用包括线切割、电火花加工、激光打孔、化学腐蚀中任意一种或几种方法，使所述铍镜镜坯表面粗糙化，产生微观孔洞。
本发明还提供了采用如上所述的制备方法制成的铍镜镜面层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，工艺简单，可控性强，生产成本低，对环境友好。
本发明利用非晶合金热塑性成形在铍镜镜坯表面制备镜面层，可避免对铍镜镜铍的镜面精加工以后后续的繁琐镀层及加工，可有效缩短工艺流程，降低成本；无需电镀工艺，生产过程对环境无污染；非晶合金由于不具有晶界，可较为容易的获得平整的镜面；同时非晶合金具有优异的太空环境服役性和耐蚀性，能满足铍镜使用环境的要求。本发明可控性强，可使用不同尺寸的铍镜，工艺适应性强。
附图说明
图1为本发明实施例1中基于非晶合金的小尺寸铍镜镜面层制备流程图；
图2为本发明实施例1中制备的基于非晶合金的小尺寸铍镜镜面层的表面形貌扫面电镜照片；
图3为本发明实施例2中基于非晶合金的大尺寸铍镜镜面层制备流程图；
图4为本发明实施例2中制备的基于非晶合金的大尺寸铍镜镜面层的表面形貌扫面电镜照片。
具体实施方式
本发明提供了一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
基于非晶合金的小尺寸铍镜镜面层制备，其具体工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：铍镜镜坯表面粗糙化：
选取直径约为10mm的铍镜镜坯，使用电火花加工对铍镜镜铍表面进行加工，使其表面粗糙化，产生微观孔洞，孔洞直径约为0.5mm，深度约为1mm。
步骤2：非晶合金的铍镜镜面层制备：
选取Ni62Pd19Si2P17非晶合金薄片与抛光硅片，两者的直径均为10mm，非晶薄片厚度为1mm。将抛光硅片、非晶合金薄片与步骤1中表面处理后的铍镜镜坯依次堆叠，其中抛光硅片的抛光面朝向非晶合金薄片一侧。堆叠后将三者同时加热至633K，施加压力2kN的压力保载3min，非晶合金发生热塑性成形，朝向铍镜镜坯的一侧填充进入镜坯中的微观孔洞中，非晶合金朝向抛光硅片的一侧与硅片贴合，形成镜面。
步骤3.将经步骤2处理后的抛光硅片、非晶合金以及铍镜镜坯的混合物进行冷却，在1mol/L的KOH溶液腐蚀去除抛光硅片，获得基于非晶合金的铍镜镜面层。图2所示为制备的基于非晶合金的小尺寸铍镜镜面层的扫描电镜照片，可见制备的小尺寸铍镜镜面层表面非常平整，具有优异的镜面质量。
实施例2
基于非晶合金的大尺寸铍镜镜面层制备，其具体工艺流程图2所示，包括以下步骤：
步骤1：铍镜镜坯表面粗糙化：
选取直径约为50mm的铍镜镜坯，使用线切割与激光打孔对铍镜镜铍表面进行加工，使其表面粗糙化。其中线切割产生微米级不规则起伏，随机分布与整个铍镜镜坯表面，激光打孔产生微米空阵列，孔洞直径约为0.1mm，深度约为0.15mm，间距约为0.2mm。
步骤2：非晶合金的铍镜镜面层制备：
选取Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金薄带，薄带厚度约为35μm。将非晶合金薄带平铺于步骤1中表面处理后的铍镜镜坯上，使用加热至650K的轧辊从非晶合金薄带一侧压滚至另一侧，同时施加2kN的压力。在该过程中，非晶合金与轧辊接触的地方被加热至过冷液相温区，同时在压力的作用下发生热塑性成形，形成镜面结构，同时非晶合金与铍镜镜坯相对的一侧填充进入铍镜镜坯的微观孔洞中，从而获得基于非晶合金的铍镜镜面层。图4所示为制备的基于非晶合金的大尺寸铍镜镜面层的扫描电镜照片，可见制备的大尺寸铍镜镜面层表面非常平整，具有优异的镜面质量。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，在压力条件下，将所述非晶合金加热至过冷液相温区，使所述非晶合金热塑成形，填充入铍镜镜坯的微观孔洞中，进而获得基于非晶合金的铍镜镜面层。
2.根据权利要求1所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述铍镜镜坯包括等效直径不大于30mm的小面积铍镜镜坯和等效直径大于30mm的大面积铍镜镜坯。
3.根据权利要求2所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述铍镜镜坯为小面积铍镜镜坯时，包括以下步骤：
步骤1.将所述铍镜镜坯表面粗糙化，产生微观孔洞；
步骤2.取抛光硅片、非晶合金的薄片与经步骤1处理后的铍镜的镜坯依次堆叠，再将堆叠物同时加热至所述非晶合金的过冷液相温区，施加压力并保压一段时间，所述非晶合金发生热塑性成形，朝向所述铍镜镜坯的一侧填充进入铍镜镜坯中的微观孔洞中，所述非晶合金朝向抛光硅片的一侧与抛光硅片贴合，形成镜面；
步骤3.将步骤2处理后的抛光硅片、非晶合金以及铍镜镜坯的混合物冷却后，去除抛光硅片，获得基于非晶合金的铍镜镜面层。
4.根据权利要求3所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述步骤2中，非晶合金的薄片厚度不大于2mm；施加压力不大于400MPa；保压时间不超过10min。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将抛光硅片、非晶合金薄片与经步骤1处理后的铍镜的镜坯依次堆叠，其中，所述抛光硅片的抛光面朝向非晶合金薄片一侧；所述抛光硅片的面积不小于铍镜镜坯的面积。
6.根据权利要求5所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述步骤3中，通过机械剥离或热碱溶液腐蚀去除抛光硅片。
7.根据权利要求2所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述铍镜镜坯为大面积铍镜镜坯时，包括以下步骤：
步骤1.将所述铍镜镜坯表面粗糙化，产生微观孔洞；
步骤2.取非晶合金的薄带平铺于经步骤1处理后的铍镜镜坯上，使用加热至所述非晶合金过冷液相温区的轧辊从非晶合金的薄带一侧压滚至另一侧，在所述压滚过程中，所述非晶合金与轧辊接触的地方被加热至过冷液相温区，并在压力的作用下发生热塑性成形，形成镜面结构，同时非晶合金与铍镜镜坯相对的一侧填充进入铍镜镜坯的微观孔洞中，进而获得基于非晶合金的铍镜镜面层。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，所述非晶合金包括Zr基、Ti基、Ni基非金合金中的任意一种或几种。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种基于非晶合金的铍镜镜面层制备方法，其特征在于，采用包括线切割、电火花加工、激光打孔、化学腐蚀中任意一种或几种方法，使所述铍镜镜坯表面粗糙化，产生微观孔洞。
10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的制备方法制成的铍镜镜面层。
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