1 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁 大连 6024
2 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，天津 300409
石英玻璃等光学硬脆材料在加工过程中不可避免地产生亚表面微裂纹，从而对光学元件的使役性能具有显著影响。因此，石英玻璃亚表面微裂纹的无损检测对于优化石英玻璃加工工艺进而提高加工质量具有十分重要的意义。提出了基于偏振激光散射（Polarized Laser Scattering， PLS）的石英玻璃亚表面微裂纹检测方法，搭建了PLS无损检测系统。通过压痕实验以20 mN，50 mN，100 mN压力制备亚表面微裂纹深度为5.27 μm，9.7 μm，15.42 μm的压痕试样，使用PLS检测系统对压痕试样进行无损检测，探究PLS信号与亚表面微裂纹深度的对应关系。通过不同粒径磨粒（1~20 μm）研磨制备亚表面微裂纹深度为1~10 μm的研磨试样，发现研磨PLS检测信号与亚表面裂纹深度之间呈幂函数关系。搭建的PLS检测系统可以对深度小于10 μm的石英玻璃亚表面微裂纹进行有效检测与量化。PLS检测系统检测结果可实现研磨石英玻璃微裂纹检测，进而为亚表面微裂纹控制及加工工艺优化提供指导。
偏振激光散射 亚表面微裂纹 压痕 研磨 石英玻璃 polarized laser scattering subsurface microcrack indentation grinding quartz glass 光学 精密工程
2023, 31(14): 2031
采用涡流热成像技术, 对铁磁材料近表面微裂纹进行了检测研究。提出了平行激励热传导方式检测近表面微裂纹的检测方法; 数值计算模拟了涡流激励下裂纹处的生热过程, 分析了裂纹处的温度分布及其对检测结果的影响; 采用平行激励方式对含近表面微裂纹的铁磁材料进行了检测实验, 通过提取试件表面温度分布数据, 获取其变化速率曲线, 实现了对裂纹的检测和识别。结果表明: 涡流热成像平行激励方式能够准确地检测到铁磁材料近表面的微裂纹缺陷; 选择适当的涡流激励时间有助于提高裂纹处与非裂纹处温度对比, 增强检测效果。该方法的研究为近表面微裂纹的检测和定量识别奠定了基础。
涡流热成像 铁磁材料 近表面微裂纹 平行激励 eddy current thermography ferromagnetic materials micro crack near surface parallel excitation 红外与激光工程
2017, 46(3): 0317001
1 西南科技大学 极端条件物质特性实验室， 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
使用脉宽约10 ns的Nd:YAG激光器，研究低加工缺陷条件下K9光学玻璃在单激光脉冲作用下的损伤形貌。利用软边光阑加长程衍射的方法实现光斑整形，利用微分干涉光学显微镜和扫描电镜对样品前后表面的损伤形貌进行观察和成像，对比研究了K9光学玻璃前后表面的损伤形貌，分析了损伤机制。研究结果显示：在红外纳秒激光辐照下，加工缺陷是K9光学玻璃产生初始损伤的主要诱因；前表面的损伤主要表现为微坑及高温等离子体产生的冲蚀变色和表面微裂纹；后表面出现了均匀的亚波长周期性光栅结构，这种周期性结构是后表面损伤增长的主要诱因。
激光诱导损伤 K9玻璃 损伤形貌 损伤增长 表面微裂纹 周期性结构 laser-induced damage K9 glass damage morphology damage growth surface microcrack periodic grating microstructure
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
研究了影响玻璃质光学元件表面质量的主要因素，认为表面微裂纹是表面强度改变的主要原因。用机械磨削初成形工艺方法分析研究了表面微裂纹产生的原因；通过裂纹尖端应力集中及Griffith能量平衡理论，分析了裂纹扩展方式；结合表面结构缺陷理论及研磨处理表面微缺陷工艺，阐述了HF腐蚀法对微裂纹的去除机理及效果；最后，综述了通过生产工艺提高玻璃强度的方法，重点讨论了离子交换法，镀膜法和HF腐蚀法等表面处理技术,指出使用HF腐蚀法去除表面微裂纹更适用于玻璃质光学元件的表面加工。
表面微裂纹 应力集中 Griffith裂纹 HF腐蚀 表面强化 surface micro-crack stress concentration Griffith micro-crack HF etching surface strengthening
