Влияние шероховатости поверхности на прочность сапфирового волокна

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе испытаны на прочность волокна сапфира, полученные модифицированным методом Степанова. Исследование поверхности сапфировых волокон, получаемых из расплава, показывает, что шероховатость волокон возникает в основном за счет его колебания в восходящих газовых потоках в процессе выращивания. Изучено влияние шероховатости поверхности волокна на его прочность. Для снижения шероховатости использовали систему стабилизации диаметра волокон, позволившую снизить параметры шероховатости до нескольких десятков нанометров. При проведении испытаний установлено, что снижение шероховатости поверхности волокна приводит к повышению его прочности, а прочность волокон убывает с длиной в степенной зависимости.

Об авторах

Д. О. Стрюков

Институт физики твердого тела РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: stryukov@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

В. М. Кийко

Институт физики твердого тела РАН

Email: stryukov@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

В. Н. Курлов

Институт физики твердого тела РАН

Email: stryukov@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

Список литературы

  1. Handbook of Ceramic Composites / Ed. Bansal N.P. Kluwer Academic Publishers, 2005.
  2. Metallic Matrix Composites / Ed. Kreider K.G. Academic Press, 1974.
  3. Tewari S.N., Asthana R., Noebe R.D. // Metallurgical Transactions A. 1993. V. 24. P. 2119. https://doi.org/10.1007/BF02666345
  4. Chalmers B., LaBelle H.E., Mlavsky A.I. // J.Crystal Growth. 1972. V 13/14. P. 84. https://doi.org/10.1016/0022-0248(72)90067-X
  5. LaBelle H.E. // J. Crystal Growth. 1980. V. 50. P. 8. https://doi.org/10.1016/0022-0248(80)90226-2
  6. Kurlov V.N., Rossolenko S.N., Abrosimov N.V., Leb-bou Kh. Shaped Crystal Growth in Crystal Growth Processes Based on Capillarity Czochralski, Floating Zone, Shaping and Crucible Techniques / Ed. Duffar Th. John Wiley & Sons, 2010. P. 277. https://doi.org/10.1002/9781444320237.ch5
  7. Степанов А.В. Будущее металлообработки. Ленинград: Лениздат, 1963. 131 с.
  8. Rudolph P., Fukuda T. // Cryst. Res. Technol. 1999. V. 34. P. 3. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-4079(199901) 34:1<3::AID-CRAT3>3.0.CO;2-X
  9. Fiber Crystal Growth from the Melt / Eds. Fukuda T., Rudolph P., Uda. S. Springer-Verlag, 2004. https://doi.org/10.1007/978-3-662-07214-1
  10. Feigelson R.S. // J. Crystal Growth. 1986. V. 79. P. 669. https://doi.org/10.1016/0022-0248(86)90535-X
  11. Merberg G.N., Harrington J.A. // Appl. Optics. 1993. V. 32. P. 3201. https://doi.org/10.1364/AO.32.003201
  12. Mileiko S.T., Kazmin V.I. // J. Mater. Sci. 1992. V. 27. P. 2165. https://doi.org/10.1007/BF01117932
  13. Kurlov V.N., Kiiko V.M., Kolchin A.A., Mileiko S.T. // J. Crystal Growth. 1999. V. 204. P. 499. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00213-4
  14. Kurlov V.N., Stryukov D.O., Shikunova I.A. Growth of sapphire and oxide eutectic fibers by the EFG techni-que. // J. Physics: Conf. Series. 2016. V. 673. P. 0120175. https://doi.org/10.1088/1742-6596/673/1/012017
  15. Магунов А.Н. Лазерная термометрия твердых тел / А. Н. Магунов. – М.: Физматлит, 2001. 224 с.
  16. Katyba G.M., Zaytsev K.I., Dolganova I.N., Chernomyrdin N.V., Ulitko.V.E., Rossolenko S.N., Shikunova I.A., Kurlov V.N. // Prog. Crystal Growth Characterization Mater. 2021. V. 61. P. 100523. https://doi.org/10.1016/j.pcrysgrow.2021.100523
  17. Kiiko V.M., Mileiko S.T. // Composites Sci. Technol. 1999. V. 59. № 13. Р. 1977. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(99)00054-8
  18. Single Crystal Sapphire Optical Fiber (2023) Photran LLC. https://www.photran.com
  19. Crystal fiber pioneers (2023) MicroMaterials Inc., Tampa, FL, U.S.A.
  20. http://www.micromaterialsinc.com/
  21. High Power Laser Gain Module Taranis for Short Pulses Lasers (2023) Fibercryst, France. https://www.fibercryst.com/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема выращивания сапфирового волокна методом Степанова/EFG: 1– кристалл; 2 – затравка; 3 – расплав; 4 – формообразователь.

Скачать (160KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Выращивание волокон групповым способом: а – с круговым расположением капиллярных каналов формообразователя: 1 – затравочный кристалл, 2 – волокна; б – с линейным расположением каналов.

Скачать (339KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сапфировые волокна диаметром 200 мкм, выращенные со скоростью вытягивания 300 (а) и 125 мм/ч (б).

Скачать (344KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сапфировое волокно, выращенное без использования системы стабилизации диаметра.

Скачать (287KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Принцип работы системы стабилизации диаметра волокна (а) и волокно, выращенное с использованием данной системы (б).

Скачать (379KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Шероховатость поверхности сапфировых волокон, выращенных в обычном режиме (а) и с использованием системы стабилизации диаметра (б). Pt – сумма высоты наибольшего выступа и глубины наибольшей впадины рельефа поверхности.

Скачать (403KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Результаты испытаний партии волокон: зависимости предельной деформации при разрушении и прочности волокон от длины и диаметров поперечного сечения (указано в поле графика) (а); волокно после испытаний (б), стрелками показаны изломы волокон.

Скачать (443KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимости предельной деформации и прочности волокон от длины обычного волокна (●) и волокна, выращенного с устройством для стабилизации диаметра (○).

Скачать (118KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах