JP2015534075A - ガラスまたはガラスセラミックの温度依存性または応力依存性の物理量の時間遅延性変化を特定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・長さ変化
・体積変化
・屈折率変化
・熱容量変化
・ずれ弾性率の変化
・体積弾性率の変化
・ねじり剛性率の変化
・ヤング率変化。
・ガラス転移温度より100K低い温度を越えない上限を有する温度範囲において、時間遅延性の熱変形または機械的変形の値の許容範囲を予め規定し、
・ガラス転移温度より少なくとも100K低い温度で(すなわち、ガラス転移温度より100K低い温度より越えない温度で)、ガラスまたはガラスセラミック材料の変形を少なくとも2回、時間に依存して、温度変化速度または機械的応力変化速度を変えて測定し、
・1つの参照温度に対して前記ガラスまたはガラスセラミック材料の複数の緩和時間を求め、かつ、当該ガラスまたはガラスセラミックの緩和中の各緩和時間の重み付けを表す各重み付け係数を求め、
・前記緩和時間および重み付け係数に基づき、予め規定された温度変化または応力変化に依存する、温度依存性または応力依存性の時間遅延性変形の時間遅延性変化を計算する。
非等温性の場合、つまり、変形を計算する対象である温度と参照温度との偏差が比較的大きい場合、本発明の1つの実施形態では、熱変位関数のパラメータを更に求める。
・前記1つまたは複数の緩和時間を用いて、前記熱変形または機械的変形を、予め規定された許容可能な数値範囲まで外挿する。
・外挿した前記熱変形または機械的変形が前記数値範囲内にあるか否かの比較を行う。
・その後、時間依存性の熱変形または機械的変形の前記外挿した値が前記許容可能な数値範囲内にある場合には、前記ガラスまたはガラスセラミック材料を選定し、当該予め規定された数値範囲を満たさない場合には、ガラス品またはガラスセラミック品を拒絶する。
p = p(T, TfA, TfB, …)
使用温度範囲が(下記の記載において想定している事例のように)1つの緩和温度範囲に限られている場合、上述の依存関係を温度と1つの状態変数とに縮小することができる:
p=p(T,TfA)
特性値または物理量p(たとえば熱膨張率、エンタルピー、密度)の変化は、たとえば温度Tと状態変数TfAとの多項式として表現することができる:
・ガラス転移温度より100K低い温度を越えない上限を有する温度範囲において、時間遅延性の熱変形または機械的変形の値の許容範囲を予め規定する。
・前記ガラス転移温度より100K低い温度を越えない温度で、ガラスまたはガラスセラミック材料の変形を少なくとも2回、時間に依存して、それぞれ異なる温度変化速度または機械的応力変化速度で測定する。
・前記測定結果に基づき、1つの参照温度に対して前記ガラスまたはガラスセラミック材料の複数の緩和時間を求め、当該ガラスまたはガラスセラミックの緩和時の緩和時間の重みを表す重み付け係数を求め、当該緩和時間と重み付け係数とに基づき、予め規定された温度変化または応力変化に依存して、温度依存性または応力依存性でありかつ時間に依存する変形の時間遅延性変化を計算する。
・前記1つまたは複数の緩和時間と重み付け係数とを用いて、とりわけ数式(17)を使用して、前記値の予め規定した前記許容範囲にまで前記熱変形または機械的変形を外挿する。
・外挿した前記熱変形または機械的変形が前記値の範囲内にあるか否かを比較する。
次に、時間依存性の前記熱変形または機械的変形の前記外挿した値が前記値の許容範囲内である場合には、当該ガラスまたはガラスセラミック材料を選定する。
サンプルN:992日
サンプルO:125日
サンプルT:119日
最後に図23には、図22の実験データと、計算した値との比較結果を示す。
Claims (17)
- ガラスまたはガラスセラミックの緩和状態に依存する、当該ガラスまたはガラスセラミックの温度依存性または応力依存性の物理量の時間遅延性変化を特定する方法であって、
前記物理量はとりわけ、ガラス転移温度より100K低い温度を越えない上限を有する温度範囲において、ガラスまたはガラスセラミックの熱変形または機械的変形に依存するものであり、
前記方法は、
前記ガラス転移温度より100K低い温度を越えない温度で、少なくとも2回、温度または機械的応力の変化速度を変えて、時間に依存して、前記ガラスまたはガラスセラミック材料の変形を測定するステップと、
1つの参照温度に対し、前記ガラスまたはガラスセラミックの複数の緩和時間を求め、かつ、当該ガラスまたはガラスセラミックの緩和時の緩和時間の重み付けを表す重み付け係数を求めるステップと、
前記緩和時間と前記重み付け係数とに基づき、予め規定された温度変化または応力変化に依存する、温度依存性または応力依存性の物理量の時間遅延性変化を計算するステップと
を有することを特徴とする方法。 - ・長さ変化、
・体積変化、
・屈折率変化、
・熱容量変化、
・ずれ弾性率の変化、
・体積弾性率の変化、
・ねじり剛性率の変化、または
・ヤング率変化
のうち少なくとも1つの時間遅延性変化を計算する、
請求項1記載の方法。 - 参照温度Trefにおける緩和時間τk(Tref)と、重み付け係数wkと、変位関数aΤのパラメータとを求め、これらから、測定された値に以下の数式のパラメータを当てはめることにより、状態変数TfA,TfAiを求めるステップと、
ps(T)は、単位温度当たりの物理量pの固有の変化であり、
ΔTは温度変化であり、ΔTfAは仮想温度の変化であり、
ps(TfA)は、単位温度当たりの物理量pの固有の時間遅延性変化であり、
p0,i,p1,jは係数であり、
Ψ(t)は緩和関数を表し、
次に、分かったパラメータを用いて上記数式から、時間的に変化する温度または機械的応力の変化の影響を受けたときの前記ガラスまたはガラスセラミック材料の前記物理量の、時間依存性の変化を求めるステップと
を有する、請求項2記載の方法。 - 前記物理量の時間依存性の変化、とりわけ、時間的に変化する温度または機械的応力を受けたときの変形を、−50℃から+80℃までの範囲内の温度で求める、
請求項3記載の方法。 - 前記ガラスまたはガラスセラミックの仮想温度を求め、当該仮想温度の時間依存性を特定する、
請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。 - 所定の温度範囲内において時間に依存する温度または機械的応力の変化速度を変えて少なくとも2回行われる前記ガラスまたはガラスセラミック材料の変形の測定を、−70℃から+100℃までの温度域内で行う、
請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 時間依存性の変形の測定結果に基づき、モデルパラメータを特定し、
温度または機械的応力を周期的に繰り返し変化させて変形を周期的に測定することにより、前記モデルパラメータを検証する、
請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 求めた前記緩和時間に基づき、予め規定された温度時間推移を想定して、熱膨張の時間的展開を、および/または、所定の時点における熱膨張を計算するステップ
を有する、
請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ガラスまたはガラスセラミック材料の熱膨張係数(CTE)を、温度の変化速度に依存して求める、
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 - 温度の推移または機械的応力の推移を規定するステップと、
複数のガラスまたはガラスセラミックについて、前記規定した推移が加わったときの、時間に依存する変形の計算を行うステップと、
前記計算の結果に基づき、前記複数のガラスまたはガラスセラミック材料のうち最小の変形を示すガラスまたはガラスセラミック材料を選択するステップと
を有する、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 - 時間的に変化する機械的応力を受けたときのガラスまたはガラスセラミック材料の、時間に依存する変形の測定を少なくとも2回行うステップと、
前記測定の結果に基づき、緩和時間を求めるステップと、
時間的に変化する機械的応力に依存する部品の変形を計算するステップと
を有する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。 - 反りを、とりわけ、機械的応力を加えながら材料除去を行った後の、特に加圧研磨を行った後の、光学部品の深皿状の反りを計算するステップ
を有する、請求項11記載の方法。 - 前記部品を研磨するときに、事前に計算した前記反りを考慮して相殺する、
請求項12記載の方法。 - 1年から約40年までの期間にわたる、将来の前記部品の変形を求める、
請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ガラスまたはガラスセラミック品の誘電率および機械的内部摩擦を測定して当該ガラスまたはガラスセラミック品に曲げ試験を行うことにより特定した粘度ηと、参照粘度との比として、前記熱変位関数を表現する、
請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。 - 予め規定された時間遅延性の熱変形または機械的変形を示すガラスまたはガラスセラミック品を供給するための方法であって、
・ガラス転移温度より100K低い温度を越えない上限を有する温度範囲内において、時間遅延性の熱変形または機械的変形の許容可能な数値範囲を規定するステップと、
・前記ガラス転移温度より100K低い温度を越えない温度で、少なくとも2回、時間に依存して、温度または機械的応力の変化速度を変えて、ガラスまたはガラスセラミック材料の変形の測定を行うステップと、
・前記測定の結果に基づき、1つの参照温度に対して前記ガラスまたはガラスセラミック材料の複数の緩和時間を求め、当該ガラスまたはガラスセラミックの緩和時の緩和時間の重みを表す重み付け係数を求め、当該緩和時間と重み付け係数とに基づき、予め規定された温度変化または応力変化に依存して、温度依存性または応力依存性でありかつ時間遅延性の変形の時間遅延性変化を計算するステップと、
・前記1つまたは複数の緩和時間を用いて、前記熱変形または機械的変形を、規定した前記許容可能な数値範囲まで外挿するステップと、
・外挿した前記熱変形または機械的変形が前記数値範囲内にあるか否かを比較するステップと、
・時間依存性の前記熱変形または機械的変形の前記外挿した値が、前記許容可能な数値範囲内である場合には、前記ガラスまたはガラスセラミック材料を選定するステップと
を有することを特徴とする方法。 - 前記ガラスまたはガラスセラミック品の供給には、前記許容可能な数値範囲を満たすように製造条件を調整して、前記規定した数値範囲のための当該ガラスまたはガラスセラミック品を製造することを含む、
請求項16記載の方法。
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