輕量化碳化硅反射鏡

輕量化碳化硅反射鏡1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了輕量化碳化硅反射鏡的產(chǎn)品分類、標(biāo)記、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和產(chǎn)品的包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸及儲(chǔ)存等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于輕量化碳化硅反射鏡系列產(chǎn)品，主要用于航天航空等天基光學(xué)系統(tǒng)，也可用于地基光學(xué)系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T230.1金屬洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標(biāo)尺）GB/T1184形狀和位置公差未注公差值GB/T1804一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差GB/T6569精細(xì)陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法GB/T16535精細(xì)陶瓷線熱膨脹系數(shù)試驗(yàn)方法頂桿法GB/T16601光學(xué)表面激光損傷閾值測試方法第1部分：1對1測試GB/T22588閃光法測量熱擴(kuò)散系數(shù)或?qū)嵯禂?shù)GB/T23806精細(xì)陶瓷斷裂韌性試驗(yàn)方法單邊預(yù)裂紋梁（SEPB）法GB/T25995精細(xì)陶瓷密度和顯氣孔率試驗(yàn)方法GJB2704A航天器熱控涂層通用規(guī)范GJB5023.1材料和涂層反射率和發(fā)射率測試方法第1部分：反射率GJB8153大口徑平面光學(xué)元件面形測量方法斐索干涉法GJB9248光學(xué)元件表面粗糙度檢測方法干涉法3產(chǎn)品分類與標(biāo)記3.1產(chǎn)品分類根據(jù)不同工藝制造的輕量化碳化硅反射鏡分類及代號(hào)見表1。產(chǎn)品分類及代號(hào)產(chǎn)品類別常壓燒結(jié)輕量化碳化硅反射鏡反應(yīng)燒結(jié)輕量化碳化硅反射鏡代號(hào)SSiCRBSiC3.2產(chǎn)品標(biāo)記由產(chǎn)品類別、直徑（或長度和寬度）和厚度組成。示例：以符合直徑為500mm（或長度為600mm、寬度為400mm）、厚度為80mm，輕量化碳化硅反射鏡為例，其標(biāo)記為：SSiC-500×80或RBSiC-600×400×80標(biāo)記中各要素的含義如下：SSiC——常壓燒結(jié)輕量化碳化硅反射鏡；RBSiC——反應(yīng)燒結(jié)輕量化碳化硅反射鏡；500——直徑為500mm；600——長度為600mm；400——寬度為400mm；80——厚度為80mm。4技術(shù)要求4.1外觀與尺寸4.1.1外觀反射鏡表面不允許有裂紋等影響使用性能的缺陷，反射鏡反射面不允許有擦痕、斑點(diǎn)、起泡、起皮等影響使用性能的缺陷。4.1.2尺寸與公差非加工尺寸公差為±3‰。加工尺寸公差為GB/T1804中規(guī)定的精密f級，形位公差為GB/T1184中規(guī)定的H級公差。4.2物理性能應(yīng)符合表2的規(guī)定。產(chǎn)品物理性能項(xiàng)目單位性能指標(biāo)常壓燒結(jié)輕量化碳化硅反射鏡（SSiC）反應(yīng)燒結(jié)輕量化碳化硅反射鏡（RBSiC）體積密度g/cm3≥3.10≥3.00彎曲強(qiáng)度MPa≥400≥350斷裂韌性MPa.m1/2≥4.0≥3.0洛氏硬度（HRA）/≥92≥90彈性模量GPa≥400≥350泊松比/0.14～0.180.14～0.18熱膨脹系數(shù)（15~25℃）10-6K-12.20～2.452.20～2.45導(dǎo)熱系數(shù)（15~25℃）W/(m·K)≥140≥1404.3光學(xué)性能應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3反射鏡反射面的光學(xué)性能波段范圍可見光（450~900nm）紅外(3~5μm，8~12μm)激光表面粗糙度Ra（nm）≤3≤5≤1面形PV（λ=632.8nm）≤18≤16≤16面形RMS（λ=632.8nm）≤140≤130≤150平均反射率（%）≥95≥97≥984.4麻點(diǎn)應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4反射鏡反射面的麻點(diǎn)取樣長度最大尺寸最大深度最大數(shù)量mm×mmmmmm個(gè)100×100≤1≤0.144.5膜層結(jié)合力反射鏡反射面膜層應(yīng)與基材之間結(jié)合牢固，經(jīng)膠帶拉離實(shí)驗(yàn)后，膜層不起泡、不起皮、不剝落。4.6輕量化率輕量化率采用減重率或面密度表示，不同口徑的碳化硅反射鏡輕量化率應(yīng)符合表5的規(guī)定。表5反射鏡的輕量化率口徑/mm減重率/%面密度/（kg·m-2）<1500≥70≤801500~3000≥75≤110>3000≥75≤1304.7抗激光損傷閾值反射鏡反射面的抗激光損傷閾值應(yīng)不低于5J/cm2（λ激光=1064nm，10ns脈寬）。5檢驗(yàn)方法5.1外觀和尺寸5.1.1外觀擦痕、斑點(diǎn)、起泡、起皮采用目視法進(jìn)行檢查，裂紋采用帶標(biāo)尺的放大鏡（放大倍數(shù)不低于40倍）進(jìn)行檢查。5.1.2尺寸與公差采用三坐標(biāo)儀、游標(biāo)卡尺、千分尺、高度尺、深度尺進(jìn)行檢測。5.2物理性能5.2.1體積密度按GB/T25995規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.2彎曲強(qiáng)度按GB/T6569規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.3斷裂韌性按GB/T23806規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.4洛氏硬度按GB/T230.1規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.5泊松比按附錄A規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.6彈性模量按附錄A規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.7熱膨脹系數(shù)按GB/T16535規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.2.8導(dǎo)熱系數(shù)按GB/T22588規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.3光學(xué)性能5.3.1表面粗糙度Ra按GJB9248規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.3.2面形PV與RMS按GJB8153規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.3.3平均反射率按GJB5023.1規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.4麻點(diǎn)麻點(diǎn)采用帶標(biāo)尺的放大鏡（放大倍數(shù)不低于40倍）進(jìn)行測試。5.5膜層結(jié)合力反射鏡反射面膜層結(jié)合力參照GJB2704A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行測試。5.6輕量化率輕量化率按附錄B規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。5.7抗激光損傷閾值反射鏡反射面的抗激光損傷閾值按GB/T16601規(guī)定的方法進(jìn)行測試。6檢驗(yàn)規(guī)則6.1檢驗(yàn)分類及項(xiàng)目分為出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)兩類。檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合表6的規(guī)定。表6檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)項(xiàng)目要求檢驗(yàn)方法出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)外觀4.1.15.1.1√√尺寸與公差4.1.25.1.2√-體積密度4.25.2.1√√彎曲強(qiáng)度4.25.2.2√√斷裂韌性4.25.2.3√√洛氏硬度4.25.2.4√√表6（續(xù)）泊松比4.25.2.5-√彈性模量4.25.2.6-√熱膨脹系數(shù)（15~25℃）4.25.2.7-√導(dǎo)熱系數(shù)（15~25℃）4.25.2.8-√表面粗糙度Ra4.35.3√-面形（PV、RMS）4.35.3√-平均反射率4.35.3√-麻點(diǎn)4.45.4√-膜層結(jié)合力4.55.5√-輕量化率4.65.6√-抗激光損傷閾值4.75.7-√“√”為必檢項(xiàng)目，“”為非檢項(xiàng)目。6.2出廠檢驗(yàn)6.2.1每件產(chǎn)品均應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)。如有不符合要求時(shí)，則判該產(chǎn)品不合格。6.2.2每件產(chǎn)品均應(yīng)進(jìn)行尺寸與公差檢驗(yàn)。如有不符合要求時(shí)，則判該產(chǎn)品不合格。6.2.3每件產(chǎn)品均應(yīng)對采用相同工藝和原料制備的隨爐燒結(jié)試樣進(jìn)行體積密度、彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、洛氏硬度、表面粗糙度、平均反射率、膜層結(jié)合力檢驗(yàn)。試樣的尺寸按相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工，試樣的數(shù)量按相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求。檢測結(jié)果取平均值。如有不符合要求時(shí)，則判該產(chǎn)品不合格。6.2.4每件產(chǎn)品均應(yīng)進(jìn)行反射面麻點(diǎn)與面形、輕量化率檢驗(yàn)。如有不符合要求時(shí)，則判該產(chǎn)品不合格。6.3型式檢驗(yàn)6.3.1檢驗(yàn)時(shí)機(jī)有下列情況之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：正式投產(chǎn)后，主要原材料、配方、工藝有較大改變，可能影響產(chǎn)品性能時(shí)；正常生產(chǎn)時(shí)，每兩年進(jìn)行一次；停產(chǎn)一年以上，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)。6.3.2試樣采用相同工藝和原料制備的隨爐燒結(jié)試樣作為產(chǎn)品物理性能、抗激光損傷閾值檢驗(yàn)試樣，試樣的尺寸按相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工，試樣的數(shù)量按相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求。6.3.3質(zhì)量判定表6中型式檢驗(yàn)各檢驗(yàn)項(xiàng)目均符合要求時(shí)，則判型式檢驗(yàn)合格。如有一項(xiàng)不合格，則判定型式檢驗(yàn)不合格。包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸及儲(chǔ)存包裝和標(biāo)志采用鋁合金箱式包裝，鋁合金箱的結(jié)構(gòu)和尺寸與產(chǎn)品相匹配，產(chǎn)品光學(xué)表面應(yīng)采用脫脂棉、脫脂紙或電容紙進(jìn)行防護(hù)和包裝以防止光學(xué)表面被污染或劃傷，產(chǎn)品周圍采用硬質(zhì)海綿填充，以保證產(chǎn)品在箱內(nèi)穩(wěn)固放置。鋁合金包裝箱體側(cè)面應(yīng)標(biāo)明“易碎物品”和“向上”圖示標(biāo)志。鋁合金包裝箱內(nèi)附出廠檢驗(yàn)合格證一張。合格證上應(yīng)標(biāo)明產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品標(biāo)記、產(chǎn)品編號(hào)和出廠日期。7.2運(yùn)輸裝卸時(shí)應(yīng)輕放，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，避免磕碰、擠壓和強(qiáng)烈震動(dòng)，禁止箱體倒置。儲(chǔ)存產(chǎn)品應(yīng)置于包裝箱內(nèi)儲(chǔ)存在潔凈的庫房內(nèi)，不能受擠壓。

附錄A

（規(guī)范性附錄）

泊松比和彈性模量檢測方法A.1檢測目的檢測材料的泊松比和彈性模量。A.2檢測設(shè)備超聲發(fā)生器、數(shù)字記憶示波器、縱波探頭、橫波探頭、游標(biāo)卡尺。A.3試樣采用塊狀試樣，尺寸不小于25mm5mm，上下表面進(jìn)行加工。上下表面的表面粗糙度參數(shù)Ra值≤1.6μm，上下表面的平行度公差≤0.1mm。A.4檢測步驟A.4.1測量試樣厚度采用游標(biāo)卡尺測量待測試樣的厚度，并記錄。A.4.2測量試樣體積密度按照GB/T25995《精細(xì)陶瓷密度和顯氣孔率試驗(yàn)方法》測量試樣體積密度，并記錄。A.4.3波速測量開啟測量系統(tǒng)，預(yù)熱2min。推薦示波器采樣頻率為100MHz，采樣周期10ns。將超聲縱波探頭連接到超聲脈沖發(fā)射器上，探頭和試樣間采用機(jī)油耦合，保持探頭表面緊貼試件，探頭垂直于試樣表面，下壓力適中。待波形穩(wěn)定后按示波器上“RUN/STOP”鍵定格波形，松開探頭。移動(dòng)光標(biāo)測量超聲波的兩個(gè)回波間的時(shí)間差ΔtL，并記錄。再按一次“RUN/STOP”鍵恢復(fù)波形采集。將超聲縱波探頭換成橫波探頭，重復(fù)上述步驟，測量超聲波的兩個(gè)回波間的時(shí)間差ΔtT，并記錄?？v波和橫波在材料中的傳播速度按公式（1）和（2）進(jìn)行計(jì)算：VL=2h/ΔtL（1）VT=2h/ΔtT（2）式中：VL－縱波波速，單位為米每秒（m/s）；VT－橫波波速，單位為米每秒（m/s）；h－試樣厚度，單位為米（m）；ΔtL－縱波回波時(shí)間差，單位為秒（s）；ΔtT－橫波回波時(shí)間差，單位為秒（s）。A.5結(jié)果計(jì)算泊松比和彈性模量按公式（3）、（4）和（5）進(jìn)行計(jì)算：μ=[1-2(VT/VL)2]/[2-2(VT/VL)2]（3）E=[VL2ρ(1+μ)(1-2μ)]/(1-μ)（4）G=VT2ρ（5）式中：VL－縱波波速，單位為米每秒（m/s）；VT－橫波波速，單位為米每秒（m/s）；ρ－材料的體積密度，單位為千克每立方米（kg/m3）；μ－泊松比；E－彈性模量，單位為吉帕（GPa）；G－切變模量，單位為吉帕（GPa）。通過5次測量計(jì)算平均值。A.6檢測報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：試樣名稱；測試結(jié)果；測試日期；測試員；檢驗(yàn)員。

附錄B

（規(guī)范性附錄）

輕量化率檢測方法B.1檢測目的檢測輕量化碳化硅反射鏡鏡坯的輕量化率。輕量化率采用碳化硅反射鏡鏡坯去除加工余量后的減重率或面密度表示。B.2檢測工具Solidworks、UG或Pro-E等三維軟件。B.3檢測步驟B.3.1鏡坯體積測量與計(jì)算采用軟件計(jì)算出輕量化碳化硅反射鏡鏡坯的體積V1。B.3.2等效最大輪廓體積測量與計(jì)算采用軟件模擬碳化硅反射鏡鏡坯的最大外形輪廓，并計(jì)算出最大外形輪廓對應(yīng)的體積V