温度不均匀引起KDP晶体开裂的实验与模拟

作者：黄萍萍; 王端良; 李伟东; 刘慧; 刘光霞; 王圣来^*

来源：硅酸盐学报, 2018, 46(07): 929-937.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2018.07.07

• 磷酸二氢钾晶体
• 温度不均匀
• 开裂
• 应力计算

KDP(KH2PO4)晶体内部温度不均匀可能导致其开裂。采用降温实验和有限元计算研究了直径为3040 mm的KDP晶体内部温度分布、应力与开裂的关系。结果表明:晶体开裂发生在降温早期(10150 s),晶体主裂纹平行于(100)面或(001)面,表面裂纹遍布于晶体的多个表面,高宽比大的晶体更倾向于产生(001)面裂纹。模拟发现,当晶体内温差超过4℃时,其内部最大热应力接近晶体断裂强度,晶体有开裂的可能。4个晶体样品开裂时刻的应力分别为4.76、5.36、7.69、5.74 MPa,与断裂强度6.67 MPa相当;应力最大值出现在晶体底面棱中点或柱面棱中点,与晶体实际开裂的起始点一致。

• 单位
  齐鲁工业大学; 山东大学; 晶体材料国家重点实验室