[发明专利]SiC反射镜坯原位制备法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及SiC反射镜坯原位制备法及装置，属于光学器件制备领域。

背景技术

SiC已被公认为是各项性能均近于最优的反射镜坯材料。现有SiC望远镜镜坯，因受制备工艺和设备的限制，镜坯尺寸做不大。当镜坯尺寸较大(例如大于1.5米)时，常将若干小镜坯钎焊成一个大镜坯。而单个小镜坯，则多是采用仅在反射面板的后表面增设加强肋。这是一种无背板的开式结构，焊钎焊成的大尺寸镜坯也仍是无背板的开式结构。此类开式结构，不能用于主动控制光学镜面，磨制镜面时不易解决支撑问题，其比刚度也不太大。

发明内容

本发明的目的是找到到一种比刚度大，便于支撑，可适于主动光学控制要求，不用拼接的大直径SiC反射镜坯的制备方法及装置。

本发明通过采用含反射面板，蜂窝芯层和背板的中空蜂窝夹层结构型式，满足对镜坯使用上的要求。

本发明的镜坯原位制备法，除采用同一般生产反应烧结SiC制品相同的原料和各种烧结工艺外，其主要特点为：

1)采用C/C材料，用数控加工机械在镜坯制备处，就地加工成多功能自发热模壳，SiC镜坯从素坯成型到烧结，均在由此模壳组成的模具上原位连续完成，

2)素坯成型后不用脱模，仅在模具四周覆盖隔热层和真空罩即可进行烧结，不用另设烧结炉；

3)素坯烧成前不需搬动，减少了受损坏的机会；

4)素坯在高温时更高强的模壳中受约束地烧结，其变形小；

5)采用孔隙可调的C或C/C材料制造模芯。此模芯在浇注成型素坯时可帮助浆料脱水；镜坯烧结后仅用加热氧化燃烧即可容易地除掉芯模。

用本发明制备镜坯，工艺简单可靠；可制备结构比刚度大的镜坯；在烧结过程变形小；镜坯的各壁厚易按优化设计分别控制；不用另设真空高温炉即可制备各种直径碳化硅镜坯。

本发明特别适于制备大直径(如8米)轻量化SiC、C/SiC镜坯。

附图说明

图1为本装置的示意图：

实施方式

以下是本发明的一个实施例：在图1中，1、数控加工机具；2、镜坯；3、真空泵及真空罩；4、隔热材料；5、多功能自发热上模壳；6、侧模；7、背面板；8、芯模；9、蜂窝壁；10、空腔；11、反射面板；12、多功能自发热下模壳。

本反射镜坯(2)包括：带致密反射层的反应烧结碳化硅反射面板(9)、蜂窝芯(7)和背面板(5)。

本装置由：数控加工机具(1)，多功能自发热上下模具[(5)+(6)+(8)+(12)]，隔热层(4)，真空泵与真空罩(3)等组成；

其制备方法为：

(1)在镜坯制备处，由本装置内的数控加工机具制造其型面与反射面或背面吻合、外形尺寸大于镜坯直径的C/C材料矩形板状物，用此板状物做烧结SiC素坯用的发热体和匀温体，兼做承托烧结SiC素坯时的钵体，还同时兼做SiC素坯的成型模具的上下模壳(5)(12)；

(2)制备多孔的炭C材或C/C材料，做蜂窝结构空腔的可除滤水分的空心模芯(8)和侧模(6)；

(3)将上述模壳与模芯组成浇注镜体素坯的模具[(5)+(6)+(8)+(12)]；

(4)在模具型腔中注入反应烧结SiC的浆料；

(5)对模具施加振动，对模芯腔抽真空，待模腔中的浆料高度浓缩后，形成镜体的素坯；

(6)在模具的四周添加隔热材料(4)，再加设真空罩(3)；

(7)在真空条件和模壳、模芯和侧模的共同约束下，让自发热体(5)(12)通电发热升温，对素坯进行烧结；

(8)烧结完成后，移走上模壳(5)；

(9)对芯模(8)加温，让其氧化成二氧化碳后自动跑掉；

(10)在镜坯上加复硅粉，盖上上模壳(5)，加添隔热料(4)和真空罩(3)后再升温，在高温和真空条件下的对烧结坯体进掺硅处理；

(11)对镜坯的反射面用化学气相沉积法(CDV-SiC)进行致密化处理。