【発明の詳細な説明】・ εの ゛ び の ゛■１本発明は、高透過率を有する透明多結晶体に関し、特に紫外線波長で高透過率を有する焼結スピネルの多結晶体に関する１本発明は、更に閉鎖多孔形成工程及び続く高温アイソスタティック プレス工程によりそのような物体を製造する方法に関する０本発明は、更にそれを用いたミサイル、ミサイル発射管及び成る部品に関し、特に焼結スピネルからなる高紫外線透過率特性を有するミサイルドーム及び発射管窓に関する。[Detailed description of the invention]・εof■１The present invention relates to a transparent polycrystalline material having high transmittance, particularly at ultraviolet wavelengths.One aspect of the present invention relating to a polycrystalline sintered spinel body further includes a closed pore forming step andA method of manufacturing such objects by a subsequent high temperature isostatic pressing process.The present invention further relates to a missile using the same, a missile launch tube, and parts thereof.In particular, missile domes with high UV transmittance properties made of sintered spineland regarding launch tube windows.
１１、韮Ｉ多くの用途で、広い範囲の電磁波に対して高透過率を有する強くて丈夫な透明窓材料に対する需要がある。そのような窓材料は、例えば、電磁波を検出するための装置に関連して用いられる開口を覆うのに有用である。透明物体を製造するのに用いられてきた材料には、金属フッ化物、特にフッ化マグネシウム（クラークによる１９７１年６月２９日公告の米国特許第３，５８９，８８０号、カーナルＪｒその他による１９６６年１２月２７日公告の米国特許第３，２９４，８７８号、レターによる１９６９年３月４日公告の米国特許第３．４３１，３２６号）、オキシ窒化アルミニウム（ゲンチイルマンその他による１９８５年５月２８日公告の米国特許第４．５２０，１１６号）、ニオブ酸又はタンタル酸アルミニウム（す−ドによる１９７７年９月１３日公告の米国特許第４，０４７，９６０号）、及びアルミナ、シリカ及び他の酸化物の固溶体（ライトラ−による１９７７年２月２２日公告の米国特許第４．００９，０４２号）及びアルミナと少量のスピネル（コーツルによる１９６２年３月２０日公告の米国特許第３，０２６，２１０号）が含まれる。11. Dwarf IStrong and durable transparent windows with high transmission to a wide range of electromagnetic waves for many applicationsThere is a demand for materials. Such window materials can be used, for example, to detect electromagnetic waves.Useful for covering apertures used in connection with devices such as manufacturing transparent objectsMaterials that have been used include metal fluorides, especially magnesium fluoride (ClarkNo. 3,589,880, published June 29, 1971, by Carnal.U.S. Patent No. 3,294,878 issued December 27, 1966 to Jr. et al.No. 3,431,326, issued March 4, 1969 by Letters, No., aluminum oxynitride (Gentilman et al., May 28, 1985)No. 4,520,116), aluminum niobic acid or tantalateNo. 4,047,960 issued September 13, 1977 by M.), and solid solutions of alumina, silica and other oxides (Reitler, 1977U.S. Pat.Pinel (U.S. Pat. No. 3,026,2 by Kotzl, published March 20, 1962)No. 10) is included.
ホットプレス即ち気孔閉鎖工程、及びそれに続くアイソスタティックホットプレス工程を含む従来のセラミック製造方法には、チェスその他による１９８４年７月２４日公告の米国特許第４，４８１，７５０号、シュウェッツその他による１９８５年６月１８日公告の米国特許第４，５２４．１３８号及びハードルその他による１９７４年１２月１０日公告の米国特許第３ 、８５３ 、９７３号が含まれる。しかし、そのような方法は、紫外線領域で透明で、希望の固さ及び強度特性を有する物体を製造するのに含まれる問題に関するものではない。Hot pressing or pore closure step followed by isostatic hot pressingConventional ceramic manufacturing methods include the 1984 7U.S. Pat. No. 4,481,750, issued May 24, 1 to Schwetz et al.U.S. Patent No. 4,524.138, published June 18, 1998, and other hurdles.No. 3,853,973, published December 10, 1974 bybe caught. However, such methods are transparent in the ultraviolet region and have the desired hardness and strength.It is not concerned with the problems involved in manufacturing objects with properties.
実質的にマグネシア・アルミナスピネルから透明物体を製造するための方法も開発されている。ロイその他による１９７６年８月１０日公告の米国特許第３，９７４，２４９号、セラーズその他による１９７３年１０月３０日公告の米国特許第３．７６８．９９０号、バグレーによる１９７０年９月２９日公告の米国特許第３，５３１，３０８号、スピネルの多結晶体は、一般に単結晶又は溶融鋳造スピネル又はサファイアよりも一層容易に形成される。A method for producing transparent objects essentially from magnesia-alumina spinel has also been developed.It is being emitted. U.S. Patent No. 3,9 issued August 10, 1976 to Roy et al.No. 74,249, U.S. Patent issued October 30, 1973 to Sellers et al.No. 3.768.990, U.S. Patent to Bagley, published September 29, 1970.No. 3,531,308, polycrystalline spinel is generally a single crystal or a melt-cast spinel.It is more easily formed than pinel or sapphire.
焼結透明窓を製造するための従来の材料及び方法は、多くの問題点を持ったいた。これらの材料は成る波長範囲、特に紫外線範囲、例えば約０．２μ〜約０．４μの波長、及び約６μまでの可視及び赤外波長の範囲で透過性が悪い。Traditional materials and methods for manufacturing sintered transparent windows have many problems.. These materials have a wavelength range, particularly the ultraviolet range, e.g. from about 0.2μ to about 0.4μ.Transmission is poor in the visible and infrared wavelength range up to about 6μ, and in the range of visible and infrared wavelengths up to about 6μ.
従来の材料は摩耗或は腐食を受け易く、例えば、塵又は砂粒子或は雨又は霧粒子との高速衝突による摩耗或は腐食を受け易い。Traditional materials are susceptible to abrasion or corrosion, e.g. dust or sand particles or rain or fog particles.susceptible to wear or corrosion due to high-speed collisions with
従来の材料は、約７００１．ｔＷ ７ｃｍ”の強度を持つ紫外線又は太陽光に０．２５時間以上位の長さ露出すると、その材料の透過率特性が減少するように、紫外線に長く露出した状態では屡々不安定であった。Conventional materials are approximately 7001. tW 0 for ultraviolet rays or sunlight with an intensity of 7cm”．． Exposure for periods of time greater than 25 hours will reduce the transmittance properties of the material.They were often unstable after prolonged exposure to ultraviolet light.
従来の材料では、希望の構造強度を持つように形成することが困難であった。成る用途では、約０．１ＭＰｉ（１５ｐｓｉ）位の圧力の機械的応力には耐えることができるが、約０．１７Ｍ Ｐ ａ（２５ｐｓｉ）以上の圧力にかけると破壊するのが好ましい透明窓を製造することが望まれている。Conventional materials have been difficult to form to have the desired structural strength. GrowthIn applications where theHowever, it will break if applied to a pressure of about 0.17 MPa (25 psi) or higher.It would be desirable to produce a transparent window that is preferably transparent.
従来の成る材料、例えばＭｇＯは、吸湿性で、湿分に曝していると曇るようになり、材料の光学的品質が許容出来ないものになる。Traditional materials, such as MgO, are hygroscopic and become cloudy when exposed to moisture.This results in unacceptable optical quality of the material.
多くのミサイル及びミサイル間係の機器類には透明ドーム或は窓部品が用いられている１例えば、ミサイルは赤外センサー或は紫外線センサーの如き輻射線検出装置のための光入口として働くドーム部品を用いている。ミサイルは一般に発射管から発射され、その発射管は赤外線又は紫外線に対し透明であるが、発射時に破壊するように考えられた密封窓を持っている。そのようなドーム及び窓に従来用いられていた材料、特にＭｇＦ２は、赤外領域である程度の透過性を有するが、紫外線波長では透過性が幾らか不足している。更にＭ ｇ Ｆ ２は成る目的にとっては、成る機械的性質が幾らか不足している。この点について、ＭｇＦｚドーム及び発射窓は、約５７６ｋＢｍ−’のヌープ硬度及び約１２．５ｋｐｓｉの曲げ強度を有する。Many missiles and missile intermediaries use transparent domes or window parts.For example, missiles are equipped with radiation detection sensors such as infrared or ultraviolet sensors.It uses a dome component that acts as a light entrance for the device. missiles are launched in generalThe tube is transparent to infrared or ultraviolet light;It has a sealed window designed to be destroyed. Conventional to such domes and windowsThe materials used, particularly MgF2, have some degree of transparency in the infrared region;, there is some lack of transparency at ultraviolet wavelengths. Furthermore, the purpose of MgF2 isHowever, it lacks some mechanical properties. In this regard, MgFzThe dome and launch window have a Knoop hardness of approximately 576 kBm-' and approximately 12.5 kpsi.It has a bending strength of
発射管窓又はミサイルドームのための材料は、高温で、酸化性雰囲気、或は酸性雰囲気の如き腐食性雰囲気の条件下で比較的安定であり、水には実質的に溶解せず、高度の研磨状態まで研磨することができ、紫外線に長く露出しても安定であり、摩耗或は腐食に対し抵抗性があり、特に約５００ｍ／秒の速度の塵、砂、或は水滴に当たった時でもそのような抵抗性を持つことが好ましい。Materials for launch tube windows or missile domes must be exposed to high temperatures, oxidizing atmospheres, or acidicIt is relatively stable under corrosive conditions such asIt can be polished to a highly polished state and is stable even when exposed to ultraviolet light for long periods of time.resistant to corrosion, abrasion or corrosion, especially dust, sand orIt is preferable that the material has such resistance even when it is hit by water droplets.
発射管窓は、通常の貯蔵及び輸送条件では一体性と透明性とを維持するのに充分な強度及び硬度を持つべきであるが、希望の過圧水準で破壊し、ミサイルの発射時に窓が崩壊するようにする更に別の制約条件を有する。The launch tube window is sufficient to maintain integrity and transparency under normal storage and transportation conditions.It should have sufficient strength and hardness to destroy and launch the missile at the desired overpressure level.There are further constraints that sometimes cause the window to collapse.
従来の製造方法は実施するのにコストがかかり、多くの難しい工程を必要とし、窓の大量生産には役に立たない。Traditional manufacturing methods are expensive to implement and require many difficult steps;Not useful for mass production of windows.
従って、高い透過率、特に紫外線スペクトル範囲及び赤外範囲（例えば約３〜５μ）での高透過率、腐食、摩耗或は熱的又は化学的劣化に対する大きな抵抗性、向上した強度及び硬度特性をもち、紫外線による劣化を受けに＜＜、低い製造コストで製造し易い透明窓を製造する方法及び材料によって多くの利点を実現することができるであろう。Therefore, high transmittance, especially in the ultraviolet spectral range and in the infrared range (e.g. about 3-5high transmittance at μ), great resistance to corrosion, abrasion or thermal or chemical degradation;Has improved strength and hardness properties, is less susceptible to UV degradation, and has lower manufacturing costs.A method and material for manufacturing a transparent window that is easy to manufacture on a factory floor provides many advantages.You will be able to do it.
ｌ肌曵里力本発明により、大きな直ａ（ｉｎ−１ｉｎｅ）透過率及び、特に第１図の線Ａによって描かれた透過率よりも大きな透過率を有する多結晶体が製造される。その物体は好ましくはマグネシア・アルミナスピネルからなる。好ましくはその物体は、未被覆状態で約１．８８ｉｉの厚さで、約０．２〜約０．３μの成る波長で約６０％以上の透過率、好ましくは約７２％以上、一層好ましくは約７７％以上の透過率を有する。その物体は、未被覆状態で約１．８８ｚｍの厚さで、約０．４μ〜約０．５μの波長で約８０％より大きな透過率、好ましくは約８２％より大きく、一層好ましくは約８５％より大きな透過率を有する。その物体は、未被覆状態で約１．８８ａｌｌの厚さで、約０．５μ〜約１，０μの波長範囲で、約８４．５％より大きな透過率、好ましくは約８５％より大きく、一層好ましくは約８６％より大きな透過率を有する。その物体は、未被覆状態で約１．８８ｚｘの厚さで、約３μ〜約４μの波長範囲で、約７８％より大きな透過率、好ましくは約８１％より大きく、一層好ましくは約８３％より大きな透過率を有し、約４μ〜約５μの波長で、約５０％より大きな透過率、好ましくは約７６％より大きな透過率を有する。l skin powerThe present invention provides a large in-line transmittance and, in particular, for line A in FIG.A polycrystalline body having a transmittance greater than the depicted transmittance is thus produced. theThe object preferably consists of magnesia alumina spinel. preferably the objectis about 1.88ii thick in the uncoated state and has a wavelength of about 0.2 to about 0.3μ.Transmittance of about 60% or more, preferably about 72% or more, more preferably about 77% or moreIt has a transmittance of . The object is about 1.88 zm thick in the uncoated state and about 0.8 zm thick.Transmission greater than about 80%, preferably greater than about 82%, at wavelengths from 4μ to about 0.5μIt has a high transmittance, more preferably greater than about 85%. The object is uncovered.With a thickness of about 1.88all when covered, in a wavelength range of about 0.5μ to about 1.0μ, aboutTransmittance greater than 84.5%, preferably greater than about 85%, more preferablyIt has a transmittance greater than about 86%. The object is approximately 1.88zx in its uncoated state, preferably greater than about 78% transmission in the wavelength range of about 3μ to about 4μ.has a transmittance of greater than about 81%, more preferably greater than about 83%;Transmittance greater than about 50%, preferably greater than about 76%, at wavelengths from μ to about 5μIt has a high transmittance.
材料は、約０．２〜約０．４μの波長の紫外線に２４０時間以上の長い時間露出した後、その最初の透過率の少なくとも約９０％、好ましくは少なくとも約９９％を維持する。焼結物体は少なくとも約１００Ｍ Ｐ ａ（１５，０ＯＯｐｓｉ）、好ましくは少なくとも約１４０Ｍ Ｐ ａ（２０，００（ｌｐｓｉ）、一層好ましくは少なくとも約２００Ｍ Ｐ ａ（２Ｂ、０ＯＯｐｓｉ）の曲げ強度を有する。The material is exposed to ultraviolet light with a wavelength of about 0.2 to about 0.4 microns for a long time of more than 240 hours.at least about 90% of its initial transmittance, preferably at least about 99% of its initial transmittance.Maintain %. The sintered body has a diameter of at least about 100M P a (15,000 psi).), preferably at least about 140M P a (20,00 (lpsi), even morePreferably a bending strength of at least about 200 MPa (2B, 0OOpsi).have
焼結透明体は、第一工程で気孔閉鎖物体を形成し、第二工程で残留気孔を減少させることを含む二工程方法によって製造することができる。その方法は、スピネルの粉末を形成し、好ましくは成る不純物の含有量が０．００５重量％より低い粉末を形成することを含んでいる。その粉末を気孔閉鎖物体へ成形する。気孔閉鎖物体は、例えばポットプレス又は非加圧焼結によって形成することができる。The sintered transparent body forms a pore-closed object in the first step, and the remaining pores are reduced in the second step.It can be manufactured by a two-step process including: The method isThe content of impurities is lower than 0.005% by weight, preferably consisting ofincluding forming a powder. The powder is shaped into a closed pore object. stomatal closureThe chain object can be formed, for example, by pot pressing or pressureless sintering.
気孔閉鎖物体を次に少なくとも約１４００℃の温度で少なくとも約１００Ｍ Ｐ ａ（１５，０ＯＯｐｓｉ）の圧力でアイソスタティック ホットプレスにかける。この方法によって製造された焼結物体は、約１５０μより小さな粒径、約ｏ、ｏｏｉ％より小さな気孔率、及び約１．８８ａｖの厚さで第１図の線Ａによって描かれた透過率に等しいか又はそれより大きな直線透過率を有する。The pore-closed body is then subjected to a temperature of at least about 1400°C and at least about 100M PIsostatic hot press at a pressure of a (15,0 Opsi)Ru. The sintered bodies produced by this method have a particle size of less than about 150μ, about o, a porosity less than ooi%, and a thickness of about 1.88 av according to line A in FIG.has a straight-line transmittance equal to or greater than the transmittance drawn by
一般に、粒径が小さくなると、それに伴って硬度及び強度特性が増大する。希望の強度を有すると共に、紫外線領域で透明な物体は、一般に約１５０μの粒径の物体を製造することを含んでいる。実質的にそれより大きな粒径は、一般に強度の減少をもたらすのに対し、実質的に一層小さな粒径は一般に許容出来ない紫外線透過率をもたらす。Generally, as particle size decreases, hardness and strength properties increase accordingly. hopeObjects that are transparent in the ultraviolet range and have an intensity ofInvolves manufacturing objects. Substantially larger particle sizes generally increase strengthSubstantially smaller particle sizes generally result in unacceptable ultravioletProvides ray transmittance.
図面の簡単な説明第１図は、本発明により製造された多孔質体の好ましい又は一層好ましい直線透過率を例示するグラフである。Brief description of the drawingFIG. 1 shows a preferred or more preferred linear transparent material of a porous body produced according to the present invention.It is a graph which illustrates an error rate.
第２図は、第１図の透過率曲線を一層詳細に示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the transmittance curve of FIG. 1 in more detail.
第３図は、単結晶及び本発明の方法とは異なった方法により製造されたホットプレススピネル物体のスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。Figure 3 shows a single crystal and a hot plate produced by a method different from the method of the present invention.1 is a graph illustrating a spectral transmittance curve of a respinel object.
第４図は、カルシウムアルミン酸塩ガラスのスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。Figure 4 is a graph illustrating the spectral transmittance curve of calcium aluminate glass.It's rough.
第５図は、石英結晶、シリカ及び溶融シリカガラスのスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。Figure 5 shows examples of spectral transmittance curves for quartz crystal, silica, and fused silica glass.This is a graph showing.
第６図は、ＭｇＯ及びＭｇＦ、のスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。FIG. 6 is a graph illustrating spectral transmittance curves of MgO and MgF..
第７図は、亜鉛アルミノゲルマニウム酸塩ガラス及びゲルマニウム酸塩ガラスのスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。Figure 7 shows the results of zinc aluminogermanate and germanate glasses.3 is a graph illustrating a spectral transmittance curve.
第８図は、Ｓ ｒ Ｆ ２、ＢａＦ−及び硫化亜鉛のスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。Figure 8 shows an example of the spectral transmittance curves of S F 2, BaF- and zinc sulfide.This is a graph showing.
第９図は、サファイア、Ａｌ０Ｎ及びイッリアのスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。Figure 9 illustrates the spectral transmittance curves of sapphire, AlON and Illia.This is a graph.
第１０図は、本発明により製造された材料の多数の試料のスペクトル透過率曲線を例示するグラフである。FIG. 10 shows the spectral transmittance curves of a number of samples of materials produced according to the invention.This is a graph illustrating.
第１１図は、Ｍｇ、０−ＡｈＯｚスピネル系の状態図である。FIG. 11 is a phase diagram of the Mg, 0-AhOz spinel system.
第１２図は、光学的透過率の測定から気孔率を得るのに用いられる、光学的透過率と気孔率との関係を例示するグラフである。Figure 12 shows the optical transmission used to obtain porosity from optical transmission measurements.It is a graph which illustrates the relationship between a ratio and a porosity.
第１３図は、本発明に従って製造されるミサイルドームの概略的斜視図である。FIG. 13 is a schematic perspective view of a missile dome manufactured in accordance with the present invention.
第１４図は、第１３図の線１４−１４に沿ってとられた断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line 14--14 of FIG.
第１５図は、第１３図に描かれたドームの上平面図である。FIG. 15 is a top plan view of the dome depicted in FIG. 13.
第１６図は、本発明に従って形成された発射管窓の斜視図である。FIG. 16 is a perspective view of a launch tube window formed in accordance with the present invention.
第１７図は、第１６図の！１１７−１７に沿ってとられた断面図である。Figure 17 is the same as Figure 16! 117-17 is a cross-sectional view taken along 117-17.
第１８図は、第１６図の発射管窓の上平面図である。FIG. 18 is a top plan view of the launch tube window of FIG. 16.
第１９図は、ドームを有するミサイルを、窓を有する発射管に配置したものの概略的断面図である。Figure 19 shows a schematic diagram of a missile with a dome placed in a launch tube with a window.It is a schematic cross-sectional view.
ましい５様についての二 ｆ舌゛へ本発明により、高度に透明性の、特に約０．２〜約０．４μの波長の紫外線領域で高度に透明な焼結多結晶体が与えられる１本発明により製造されたその焼結物体は、第１図及び第２図の線Ａによって描かれた透過率に等しいか又はそれより大きな直線透過率を有する０本発明の材料は第１図及び第２図の線Ａによって描かれた透過率よりも大きな透過率を持つことができ、従って本発明は、第１図及び第２図の線Ｂによって描かれた透過率にほぼ等しいか又はそれより大きな透過率を持つ焼結物体を製造することも含んでいる０本発明の焼結物体は、赤外線波長領域で良好な透過性を有し、厚さ１．８８ｉｉについて、３μ〜５μの全波長で約７３％以上、好ましくは約７６％以上、約３μ〜約４μの全波長では約８１％以上、好ましくは約８４％以上の直線透過率を有する。To the 2F tongue about the 5 most beautiful waysAccording to the invention, highly transparent ultraviolet light, especially in the ultraviolet range of wavelengths from about 0.2 to about 0.4 μA highly transparent sintered polycrystalline body is obtained in accordance with the present invention.The body has a transmittance equal to or greater than that drawn by line A in Figures 1 and 2.The material of the present invention, which has a large in-line transmittance, is depicted by line A in FIGS. 1 and 2.Therefore, the present invention can have a transmittance larger than that shown in FIGS.and a transmission approximately equal to or greater than the transmission drawn by line B in Figure 2.The sintered object of the present invention also includes producing a sintered object having aGood transparency in long range, for thickness 1.88ii, full wavelength from 3μ to 5μabout 73% or more, preferably about 76% or more, and about 81% for all wavelengths of about 3μ to about 4μ% or more, preferably about 84% or more.
好ましくはその物体は、未被覆状態で約１．８８１１の厚さで、約０．３〜約０．８μの全波長で約８５％以上の透過率、０．２〜０．３μの成る波長で約７２％以上の透過率を有する。Preferably the object has a thickness of about 1.8811 in the uncoated state and a thickness of about 0.3 to about 0.．． Transmittance of approximately 85% or more at all wavelengths of 8μ, approximately 72% at wavelengths of 0.2 to 0.3μ% or more.
更にその物体は、約３μ〜約５μの全波長で約７３％以上の透過率を有し、約０．２〜約０．４μの成る波長で少なくとも約８６％の透過率を有する。好ましくはその物体は、未被覆状態で約１．８８ｘｚの厚さで、約０．２μの波長で約３０％より大きな透過率、好ましくは約４０％より大きく、一層好ましくは約４５％より大きい透過率を有し、約０．４μの波長で、約８４％より大きな透過率、好ましくは約８５％より大きな透過率を有する。Further, the object has a transmittance of about 73% or more at all wavelengths from about 3μ to about 5μ, and has a transmittance of about 0.．． It has a transmission of at least about 86% at wavelengths between 2 and about 0.4 microns. preferablyThe object is about 1.88xz thick in its uncoated state and has a wavelength of about 3Transmittance greater than 0%, preferably greater than about 40%, more preferably about 45%%, and at a wavelength of about 0.4μ, the transmittance is greater than about 84%;Preferably it has a transmittance greater than about 85%.
第３図の線Ｃ〜Ｅは、比較のために与えられており、従来の方法により製造されたスピネル物体について報告された透過率を描いたものである。第４図〜９図の線Ｆ〜Ｗは、表１に示した非スピネル型材料から作られた焼結物体について報告された透過率を描いたものであり、比較のために与えられている。Lines C to E in Figure 3 are provided for comparison and are produced by conventional methods.Figure 2 depicts the reported transmittance for a spinel object. Figures 4 to 9Lines F-W report for sintered bodies made from non-spinel-type materials listed in Table 1.It depicts the transmitted transmittance and is provided for comparison.
表ユａＪｌ 厚さくｍｙ）Ｃ３単結晶スピネル １．６Ｄ ３ ホットプレススピネルＥ ３ ホットプレススピネル ４．９Ｆ ４ カルシウムアルミン酸塩ガラス ２Ｇ ４ カルシウムアルミン酸塩ガラス ２Ｈ４カルシウムアルミン酸塩ガラス ２Ｉ ５ 高シリカガラス ＩＪ ５ 溶融シリカ １０Ｋ ５ 石英結晶 １゜Ｌ ６ ＭｇＦ、 ２Ｍ ６ ＭｇＦｚＮ ６ Ｍｇｏ ２．５０ ７ 亜鉛アルミノゲルマニウム酸塩 ＩＰ ７ ゲルマニウム酸塩 ２Ｑ ７ Ｇｅ−ムライト６２％Ａ ＩｔＯｓ Ｏ，７６Ｒ８Ｓ ｒＦ ２ ２．９Ｓ ８ ＢａＦ２ ２．９Ｔ ８ 硫化亜鉛Ｕ ９ サファイア １．５Ｖ ９ Ａｌ０Ｎ １．５Ｗ ９ イッリトア １．５本発明により製造された焼結物体は、スピネルを含み、好ましくは約９９．９重量％より多いスピネルを含む、スピネルは、就中、複屈折をもたず、立方晶系構造を持ち、実質的に非吸湿性であるため、機器の光入口の如き光学的用途に有用な材料である。焼結透明物体は、０．０１体積％より小さな気孔率、好ましくはｏ、ｏｏｉ体積％より小さな気孔率を有し、約０．１μより小さな平均気孔半径を有する。そのような小さな範囲の気孔率は通常の置換法では測定しにくい、焼結物体の電子ま微鏡写真を用いて気孔率を測定することができる。気孔率を決定する他の方法は、測定された光透過率から気孔率を計算する方法であり、例えば、本発明の主題である材料の如き材料に一般に適用される第１２図に示したグラフの関係を用いることにより行われる。Table of contentsaJl thickness my)C3 single crystal spinel 1.6D3 Hot pressed spinelE 3 Hot pressed spinel 4.9F 4 Calcium aluminate glass2G 4 Calcium Aluminate Glass 2H4 Calcium Aluminate GlassLas 2I 5 High silica glass IJ 5 Fused silica 10K 5 Quartz crystal 1゜L 6 MgF, 2M 6 MgFzN 6 Mgo 2.50 7 Zinc alumino germanate IP 7 Germanate 2Q 7 Ge-Mullite 62% A ItOs O, 76R8S rF 2 2.9S 8 BaF2 2.9T8 Zinc sulfideU 9 Sapphire 1.5V 9 Al0N 1.5W 9 Illitor 1.5Sintered bodies produced in accordance with the present invention include spinel, preferably about 99.9%Spinel, which contains more than % spinel, has, inter alia, no birefringence and a cubic crystal structure.It has a strong structure and is virtually non-hygroscopic, making it useful for optical applications such as optical entrances in equipment.It is a good material. The sintered transparent body has a porosity of less than 0.01% by volume, preferablyhaving a porosity less than o, ooi volume % and an average pore radius of less than about 0.1μhas. Porosity in such a small range is difficult to measure using normal displacement methods, andPorosity can be measured using electron micrographs of concretions. Determine porosityAnother method is to calculate the porosity from the measured light transmittance, e.g., the graph shown in FIG.This is done by using the following relationship.
本発明の多結晶体の散乱は、約０．６４７１μの波長で約９×ＩＯ−コより小さく、好ましくは約８Ｘ１０−’より小さく、最も好ましくは７Ｘ１０−’より小さい。The scattering of the polycrystalline material of the present invention is less than about 9 x IO-Co at a wavelength of about 0.6471μ.preferably less than about 8X10-', most preferably less than 7X10-'Sai.
焼結物体は約２０−２０より小さな引っ掻き傷・穿孔の大きさくｓｃｒａｔｃｈ−ｄｉｇ ５ｉｚｅ）まで研磨することができる。２０−２０の引っ掻き傷・穿孔の大きさとは、幅０．０２０ｍ真（０，０００８ｉｎ）の最大引っ掻き傷の大きさ及び直径０．２０ｉｖ（０，α０８ｉｎ）の最大穿孔孔径を表している。これに関連して、引っ掻き傷は長くて浅い性質の欠陥であり、室孔は基本的に丸い欠陥である。引っ掻き傷・穿孔の大きさの意味は、Ｍ ｉ ｌ−０−１３８３０，３２〜３４頁に充分説明されており、その文献は参考のためここに入れである。 Ｍｉｌ−０−１３８３０には次のように記載されている：表面の品質は、例えば６０−２０のように−で分けられた二つの数字によって特徴づけられる。最初の数字は最大“引っ掻き傷ナンバー”であり、第二の数字は最大“穿孔ナンバー”である、引っ掻き傷は長くて浅い性質を持つ欠陥として分類され、穿孔は基本的に丸い欠陥である１両方の数字が小さいほど、表面の品質は良くなる０表面品質の明細は、部品の表面についてそれら欠陥値を積分すべきである。従って、大きな部品はど許容限界は広くなると考えられるべきである。The sintered object has a scratch/perforation size smaller than about 20-20 scratches.-dig 5ize). 20-20 scratches and puncturesHole size is the maximum scratch size with a width of 0.020 m (0,0008 in).The maximum perforation diameter is 0.20 iv (0, α08 in) in size and diameter. childIn this context, scratches are defects of a long and shallow nature, and the pores are essentially round.It is a defect. The meaning of the scratch/perforation size is M i l-0-13830, pp. 32-34, which is included here for reference.. Mil-0-13830 states as follows:The quality of the surface is specified by two numbers separated by a -, for example 60-20.be marked. The first number is the maximum “scratch number” and the second number isThe maximum “perforation number” is that scratches are classified as long and shallow defects.Perforations are basically round defects.The smaller both numbers, the better the quality of the surface.0 Surface quality specifications should be integrated over the surface of the part.It is. Therefore, larger parts should be considered to have wider tolerance limits.
焼結物体は約１５０μより小さな平均粒径を有する。焼結物体は約０．１２１１（約０．００５ｉｎ）より小さな平均欠陥半径を有する。The sintered bodies have an average grain size of less than about 150 microns. The sintered object is approximately 0.1211(approximately 0.005 inch) smaller average defect radius.
本発明の焼結物体は、上昇させた温度で赤外波長領域で比較的低い放射性（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）を与える。大きな放射性は光学的測定を阻害し、ミサイルのノーズコーン（ｎｏｓｅｃｏｎｅ）が飛行中空気摩擦により加熱される状態の如き光学的誘導装置には有害になることがある。表２は、種々の温度でのホットプレススピネルの放射性と、サファイアのそれとの比較を与えている０表２に示したホットプレススピネルは本発明の方法により製造されたものではないが、放射性は本来物質依存性なので、本発明によって製造されたスピネル材料の放射率は、ホットプレスしたスピネルについて表２に示した放射率以下の放射率を有するものと考えられる。The sintered bodies of the present invention have relatively low emitters in the infrared wavelength range at elevated temperatures.issivity). High radioactivity interferes with optical measurements and prevents missiles fromThe nose cone is heated by air friction during flight.may be harmful to optical guidance devices. Table 2 shows the hot plate at various temperatures.A comparison of the radioactivity of respinel with that of sapphire is given in Table 2.Although the hot-pressed spinel was not produced by the method of the present invention, itSince the properties are essentially substance dependent, the emissivity of the spinel material produced by the present invention is, has an emissivity less than or equal to the emissivity shown in Table 2 for hot-pressed spinel.considered to be a thing.
艮１４．５ び５．０ での３０ ０．０７８ ０．０５１ ０．１５７ ０．１９９２００ ０．０９１ ０．０７４ ０．２０３ ０．２６８４００ ０．１１８ ０．１１９ ０．２８０ ０．３７０６００ ０．１５１ ０．１６８ ０．３６１ ０．４７７８００ ０．１９４ ０．２２９ ０．４６１ ０．５８７１０００ ０．２４７ ０．３１１ ０．５５９ ０．６８６１２００ ０．３０３ ０．３８１ ０．６６４ ０．７７７１４００ ０．３８１ ０．４６８ ０．７８８ ０．８４８本発明の焼結物体はＡＳＴＭ Ｆ４１７試験法に従って２５℃で測定して、少なくとも約１００Ｍ Ｐ ａ（１５，０００ｐｓｉ）、好ましくは少なくとも約１４０Ｍ Ｐ ａ （２０，０００ｐｓｉ ） 、最も好ましくは少なくとも約１５０Ｍ Ｐ ａ（約２３，０００ｐｓｉ）の曲げ強度を有する。焼結物体はＡＣＭＡ＃４試験法に従って、測定して、少なくとも約８０ＭＰａ（約１２ 、０００ｐｓ ｉ ）の抗張力を有する。しかし、その材料は、希望の水準での破裂を起こさないほど強くはない０本発明の焼結物体は、約１．５ｘｚ（０，０６ｉｎ）の厚さを有する７、５ｃ＋ｖ（３ｉｎ）直径の円盤として与え、約０．１７ＭＰａ（約２５ｐｓ ｉ ）より大きな圧力にかけた時破裂する。议14.5 and 5.030 0.078 0.051 0.157 0.199200 0.0910.074 0.203 0.268400 0.118 0.119 0.280 0.370600 0.151 0.168 0.361 0.477800 0.194 0.229 0.461 0.5871000 0.2470.311 0.559 0.6861200 0.303 0.381 0．． 664 0.7771400 0.381 0.468 0.788 0.848 The sintered bodies of the present invention were measured at 25°C according to ASTM F417 test method.at least about 100 Mpa (15,000 psi), preferably at leastabout 140 Mpa (20,000 psi), most preferably at leastIt has a bending strength of approximately 150 MPa (approximately 23,000 psi). The sintered object isat least about 80 MPa (approximately 12,It has a tensile strength of 000 ps i). However, the material does not break at the desired level.The sintered bodies of the present invention have a strength of about 1.5xz (0,06given as a 7,5c+v (3 in) diameter disc with a thickness of about 0.1 in)It ruptures when a pressure greater than 7 MPa (approximately 25 ps i) is applied.
本発明の焼結物体は、摩耗或は腐食を受けに＜＜、特に約５００ｚ／秒の速度の塵、砂或は水滴に当たった時、実質的に透過性の低下を起こすことはない０本発明の焼結物体は、ＡＳＴＭ Ｆ１８試験法に従って測定して、１３５０ｋｇ／ｘｘ２より大きく、好ましくは約１５００、最も好ましくは約１７００ｋｆＩ／ｉｔ２のヌープ硬度を有する。The sintered bodies of the invention are resistant to wear or corrosion, particularly at speeds of about 500 z/sec.0 beams with virtually no loss of permeability when hit by dust, sand or water dropletsThe light sintered body weighs 1350 kg/x as measured according to ASTM F18 test method.x2, preferably about 1500, most preferably about 1700 kfI/iIt has a Knoop hardness of t2.
本発明の焼結物体は、高温条件で劣化を起こしにくく、特に高い融点、好ましくは２０００℃より高い融点を有する。The sintered bodies of the invention are less susceptible to deterioration under high temperature conditions and have particularly high melting points, preferablyhas a melting point higher than 2000°C.
本発明の焼結物体は、紫外線に曝しても安定であり、特に太陽光、又は約１５ＣＩ＋（６ｉｎ）の距離から約０．２５４μの波長を有する約７００１１Ｗ／Ｃ１２の強度の紫外線に約２４０時間当てた後、起きる透過率の低下が約１％より少ない。The sintered bodies of the present invention are stable upon exposure to ultraviolet light, particularly sunlight, or about 15C.Approximately 70011W/C1 with a wavelength of approximately 0.254μ from a distance of I+ (6in)After about 240 hours of exposure to ultraviolet light with an intensity of 2, the decrease in transmittance that occurs is less than about 1%.do not have.
本発明の焼結物体は、化学的及び熱的に安定である。The sintered bodies of the present invention are chemically and thermally stable.
本発明の多結晶質材料は、室温で１００ｇの水に対する溶解度が１０−’９より少ない。その多結晶体は約７〜約２のｐｉ−ｔを有する酸性水溶液に実質的に溶解しない。酸化性物質に曝してもその物体は実質的に劣化せず、約５００℃の温度に曝してもその物体の劣化は実質的に起きない。これに関して、実質的に劣化を起こさないとは、その物質の強度、硬度及び光学的性質が実質的に保持されることを意味する。特に、酸化性物質又は約５００℃の温度に曝した時、その物体は少なくとも約１０３８のヌープ硬度、少なくとも約１５，０Ｏｐｓｉの曲げ強度及び、１．８８ｘｘの厚さについて、約０．２μ〜約０．４μの波長範囲の全波長に亙って、第２図の線Ａによって示された透過率以上の直線透過率を有する。The polycrystalline material of the present invention has a solubility in 100 g of water at room temperature of greater than 10-'9.few. The polycrystalline form is substantially soluble in acidic aqueous solutions having a pi-t of about 7 to about 2.I don't understand. Exposure to oxidizing substances does not substantially degrade the object, and it remains at temperatures of approximately 500°C.Substantially no deterioration of the object occurs even when exposed to high temperatures. In this regard, substantially degraded"Not causing damage" means that the strength, hardness, and optical properties of the material are substantially retained.It means that. In particular, when exposed to oxidizing substances or temperatures of about 500°C, the objecthas a Knoop hardness of at least about 1038 and a flexural strength of at least about 15,0 Opsi.for a wavelength range of about 0.2μ to about 0.4μ for a thickness of 1.88xx and a thickness of 1.88xx.has a linear transmittance over the wavelength that is greater than or equal to the transmittance indicated by line A in FIG..
比較のために、表３は他の光学的材料Ｇこつ〜Ａで報告されている多くの物理的性質を示してｂする。For comparison, Table 3 lists many physical properties reported in other optical materials.Show the properties b.
比較のため、他の材料の吸収係数が表４に与えられており、その表中“ＨＰ”はホットプレスを示してｂする。For comparison, the absorption coefficients of other materials are given in Table 4, where “HP” isShowing hot press b.
民Ａ吸収係数（ｃｉ−’ ）材料 波 長 （μ）サファイア 、００１３ ．０６１ ．２５２ ．８１ ２．０７ ５．６６＾ＩＯＮ ・５１・６ジ１，２ア ０・５ １・５イ、トリフ 、０００１ ．０００３ ．００２１ ．００１ ．０３７ ．１１号ファイア 、００１９ ．０８３ ．３３３ １．６ ２．６３ ６．９５温度＝２２７〜２５０℃スＥネＡ（ＩＰ） 、００１５ ．０６４６ ．２４３ ．７− １．９５ ４．７４．８０２ −２．３９７、イア 、００２８ ．１１３ ．４３７ １．３− ３．３ ８．４８１．４ −３．４ＡＩＯＮ Ｏ，９２，４シル、・ア ０°９ ２°４民Ａ」」［艷上材料 波 長 （μ）ラフ、イア 、００６９ ．２３３ ．８２６ ２．１− ５．１ １３．３８２゜４６ −５．６５＾１ＯＮ １．３ ３．７ｘｆ’４ｉ（ＨＰ） 、００８ ．２４４ ．８０９ ２．３５ ５．３ １１．１９号ファイア 、０１４ ．４１７ １．３８ ２．９３ ８．６ １９．１５透明な焼結物体を製造するのに好ましい方法を次に記載する６本発明の方法によれば、マグネシア・アルミナスピネル粉末が与えられる。スピネル粉末は高純度で、特に次の元素： Ｃｒ、 Ｃｕ、 Ｆｅ、Ｇａ、 Ｍｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎのいずれかの酸化物の含有量が重量で約５１）９１１より少なく、好ましくは３ ｐｐｔａより少なく、それらの酸化物全ての合計が５０ｐｐｍより少なく、好ましくは３０ｐｐＨより少ない、粉末は、炭素含有量が１．ＯＯＯｐｐｍより少なく、好ましくは１０ｐｐｍより少なく、カルシウム含有量が１０ｐｐｍより少なく、好ましくは５ｐｐＩｌより少なく、ナトリウム含有量が３０ｐｐｅｉより少なく、好ましくは５ ｐｐｍより少なく、硫黄含有量が５００ｐｐ−より少なく、好ましくは１１００ｐｐより少なく、珪素含有量が１．ＯＯＯｐｐｍより少なく、好ましくは５０ｐｐ−より少ない。People AAbsorption coefficient (ci-’)Material wave length (μ)Sapphire, 0013. 061. 252. 81 2.07 5.66^ION・51・6Ji1,2a 0.5 1.5I, Trif, 0001. 0003. 0021. 001. 037. 1No. 1 Fire, 0019. 083. 333 1.6 2.63 6.95Temperature = 227-250℃Sune A (IP), 0015. 0646. 243. 7-1.95 4．． 74.802 -2.397, Oia, 0028. 113. 437 1.3-3.3 8.481．． 4-3.4AION O,92,4Sil,・a 0°9 2°4People A”Material wave length (μ)Rough, Ia, 0069. 233. 826 2.1-5.1 13.382゜46 -5.65^1ON 1.3 3.7xf'4i (HP), 008. 244. 809 2.35 5.3 11．． No. 19 Fire, 014. 417 1.38 2.93 8.6 19.15 Preferred methods for producing transparent sintered bodies are described below 6 Methods of the InventionAccording to , magnesia-alumina spinel powder is provided. spinel powder is highIn purity, especially the following elements: Cr, Cu, Fe, Ga, Mn, Pb, Ti,It is preferable that the content of either V or Zn oxide is less than about 51)911 by weight.or less than 3 ppta, and the sum of all those oxides is less than 50 ppm.and preferably less than 30 pph, the powder has a carbon content of 1. OOOppm, preferably less than 10 ppm, with a calcium content of 10 ppmm, preferably less than 5 ppIl, with a sodium content of 30 ppei, preferably less than 5 ppm, with a sulfur content of 500 pp-less, preferably less than 1100 pp, with a silicon content of 1. OOOppm, preferably less than 50 pp-.
マグネシア・アルミナ粉末は、ＭｇＯの粉末とＡ Ｉ ２０ ｓの粉末との混合物である。混合物は、第１１図の“スピネルＳＳ”によって示された範囲に大体入るＡ１□Ｏ１対ＭｇＯのどのような重量比になっていてもよい、粉末中ノＡｌ２Ｏ，対Ｍｇ０（７）モル比は、約１：１士約５Ｍ１０であるのが好ましい、好ましくは粉末は約１０〜約２５ｍ２７ｇ、好ましくは約１５〜約２０ｘ”７ｇの比表面積を有する。粉末の平均粒径は実質的にサブミクロン（ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ）であり、４０〜５０重量％の粒子が約１μより小さい直径を有するのが好ましい。Magnesia alumina powder is a mixture of MgO powder and AI 20s powder.It is a thing. The mixture is approximately in the range indicated by "Spinel SS" in Figure 11.Al in the powder may be in any weight ratio of A1□O1 to MgO.Preferably, the molar ratio of 2O, to Mg0(7) is about 1:1 to about 5M10.Preferably, the powder is about 10 to about 25 m27g, preferably about 15 to about 20x7g.It has a specific surface area. The average particle size of the powder is substantially submicron.n) and preferably 40-50% by weight of the particles have a diameter of less than about 1μ.Yes.
その粉末を用いて気孔閉鎖物体を形成する。気孔閉鎖物体の形成は、後のアイソスタティック ホットプレス工程と関連して用いられる。なぜなら、アイソスタティック ホットプレスには、物体中の圧力、例えば、物体の気孔中のガスの圧力に比較して、その物体の外側に高いアイソスタティック（通常ガス）圧力を確立することができることが必要だからである。アイソスタティックホットプレスを行う前に、物体をガス不透過性の材料で包む又は被覆することは通常不都合である。従って、下に記述する如く、アイソスタティック ホットプレス中内部圧力を実質的に越える外部圧力を確立できるようにするため、気孔閉鎖物体（即ち、外部雰囲気と通じている内部気孔が実質的に存在しない物体）の形成を行なう。The powder is used to form a closed pore object. The formation of pore-closed bodies occurs in the later iso-Used in conjunction with static hot press processes. Because isostarTick Hot press involves pressure inside an object, for example, the pressure of gas in the pores of an object.Ascertain a high isostatic (usually gas) pressure outside the object compared to the forceThis is because it is necessary to be able to stand. isostatic hot pressIt is usually inconvenient to wrap or coat the object with gas-impermeable material beforebe. Therefore, as described below, the internal pressure during the isostatic hot pressIn order to be able to establish an external pressure that substantially exceeds the force, a closed pore object (i.e., the formation of objects with virtually no internal pores communicating with the external atmosphere).
気孔閉鎖物体の形成は、ホットプレス又は非加圧焼結によって達成することができる６ホツトプレス法によれば、成る量のホットプレス助剤、例えば約０．５重量％〜約３重量％、好ましくは約１１７２重量％のＬｉＦと混合する。Formation of closed pore objects can be achieved by hot pressing or non-pressure sintering.According to the hot pressing method, an amount of hot pressing aid, e.g.% to about 3% by weight, preferably about 1172% by weight of LiF.
適当な粉末は、乳鉢及び乳棒による処理、又はミル掛け、例えば、振動エネルギーミルでの粉砕により得ることができる。乳鉢・乳棒又はミルによる全時間は、バッチ中にＭ ｇ Ａ ＋ ２０４及びＬｉＦを添加して約１〜１０時間であるのが好ましい、乳鉢・乳棒又はミルにかけたＭ ｇ Ａ ＋ ２０４は、約３５〜１００メツシユの網目の非金属篩に通して篩分けるのが好ましい。Suitable powders can be prepared by processing with a mortar and pestle or by milling, e.g.- It can be obtained by grinding in a mill. The total time with mortar and pestle or mill isApproximately 1 to 10 hours after adding M g A + 204 and LiF into the batch.Preferably, M g A + 204 in a mortar and pestle or mill is approximately 35It is preferable to sieve through a non-metallic sieve with a mesh size of ~100 mesh.
混合した粉末をホットプレス型に入れる。粉末をプレスして実質的に緻密にする。ホットプレスした部品に望まれる厚さには、研磨のための余裕をもたせて置くのが好ましい２例えば、最終の厚さが８ ｚｉ（０，３ｉｎ）の円盤は、研磨のための余裕を持たせるため約０．３ｚｍ（約０．０１５ｉｎ）の厚さを更に必要とするであろう。Place the mixed powder into a hot press mold. Press the powder to make it substantially dense. The desired thickness of the hot-pressed part should be left with some allowance for polishing.For example, a disk with a final thickness of 8 zi (0.3 in) is preferably polished.An additional thickness of approximately 0.3zm (approximately 0.015in) is required to allow room forwill be.
ホットプレス型は黒鉛から作られていてもよく、例えば、円筒状環の形をしていてもよい、ホットプレス型の底に円筒状底部型が配置されている。スピネルに曝されることになる型の全表面な、黒鉛箔で被覆する。The hot press mold may be made of graphite, for example in the form of a cylindrical ring.A cylindrical bottom mold is placed at the bottom of the hot press mold. exposed to spinelCover all surfaces of the mold that will be made with graphite foil.
ホットプレスの一つの方法により、各ホットプレス操作について一つの窓が製造される。別のホットプレス法によれば、二つ以上のスピネル粉末の層を黒鉛又は窒化硼素の如き分離媒体により互いに分離して垂直に積み重ねるなどして同時に多数の窓がホットプレスされる。幾つかの窓を同時にホットプレスする場合、隔離材の破損を避けるため充分な厚さの黒鉛隔離材によってスピネル層を分離するのが好ましい。０６３〜１．１ｚｘの黒鉛箔と共に層状にした約１．２ｃｚ（１，／２ｉｎ）の厚さの隔離材が有効であるが、それより薄い隔離材でも使用できる。円盤及びドームを含めた多くの形の製品を製造することができる。One method of hot pressing produces one window for each hot pressing operationbe done. According to another hot pressing method, two or more layers of spinel powder are combined with graphite orsimultaneously by separating them from each other with a separating medium such as boron nitride and stacking them vertically.A large number of windows are hot pressed. When hot pressing several windows at the same time,Separate the spinel layers by a graphite separator of sufficient thickness to avoid breakage of the separation material.is preferable. Approximately 1.2 cz (1, /2 in) thick is effective, but thinner separators can also be used.Ru. Many shapes of products can be manufactured including disks and domes.
粉末及び分離媒体を型に入れた後、型の上に頂部パンチ（ｐｕｎｃｈ）を入れる。円盤の場合、頂部パンチは円筒状の形をしたパンチであり、ドームの場合、頂部パンチは雄型パンチであるのが好ましい。After putting the powder and separation medium into the mold, place a top punch on top of the mold. For a disc, the top punch is a cylindrical shaped punch, and for a dome, the top punch is a cylindrical shaped punch.Preferably, the part punch is a male punch.
調整され、充填された型を約０．７Ｍ Ｐ ａ（１００ｐｓｉ）で冷間プレスする。冷間プレス圧力は、取り扱い易さを与えるのに充分でなければならず、主プレス中に型を入れる前に粉末を僅かに緻密にするのに役立つ、しかし、冷間プレス圧力は、気孔閉鎖をもたらすほど高くてはいけない。Cold press the conditioned and filled mold at approximately 0.7 M P a (100 psi).Ru. The cold press pressure must be sufficient to provide ease of handling andCold pre-pressing, however, helps to densify the powder slightly before molding during loess.The gas pressure must not be so high as to cause pore closure.
冷間プレス物体を、減圧、好ましくは１００μｘＨｇより低い圧力で３０ＪＩ＋闇、約り１００℃〜約１３００℃、好ましくは約１２００℃まで加熱（約り０℃／分で）することにより揮発性不純物を完全に又は部分的に除去するように処理することができる。別法として、不純物は気孔開銀を行う工程中に除去することもできる。The cold pressed object is heated to 30 JI+ at reduced pressure, preferably less than 100 μxHg.Dark, heated to about 100℃ to about 1300℃, preferably about 1200℃ (about 0℃/min) to completely or partially remove volatile impurities.can do. Alternatively, impurities can be removed during the pore-opening process.You can also do it.
冷間プレス後、型を石英円筒に、黒鉛フェルトの如き絶縁材料によってそれから隔離するようにして入れる。After cold pressing, the mold is shaped into a quartz cylinder and then sealed with an insulating material such as graphite felt.Put it in so that it is isolated.
型中の冷間プレスした物体を次にホットプレスにかける。The cold pressed object in the mold is then subjected to a hot press.
ホットプレス工程は不活性ガス雰囲気中で行うことができるが、真空中で行うのが好ましい、ホットプレス中に達成される実際の真空度は、一つには不純物又は他の材料の脱ガス速度に依存するであろう、約６０μの真空度を生ずることができる装置で充分であろう、ホットプレス工程に関して次に述べる記載中、温度は直接光学的方法によって型の一番上の表面で測定された温度であることに注意されたい、これらの温度は必ずしもスピネルの温度とは同じではない、圧力を加える前に、型を先ず約１１２５℃に加熱する。加熱は誘導加熱法によって行うのが好ましい、スピネルは約１１２５℃で約３０分間保持する０次に圧力と温度の両方を、約１〜５時間に互って直線的に増加する。温度上昇速度及び圧力増加速度は、夫々約り℃／分及び０．０７Ｍ Ｐ ａ（１０ｐｓｉ）／分であり、目標圧力に達する前に実質的に目標温度に到達しないように選択される０円盤の場合、目標温度は少なくとも約１４００℃、好ましくは約１４１０℃、通常約１４８０℃以下である。目標圧力は少なくとも約１３Ｍ Ｐ ａ（約２０００ｐｓｉ）、好ましくは約１５ＭＰａ（約２２００ｐｓｉ）である、ドームの場合、目標温度は少なくとも約１３９５℃、好ましくは約１４６０℃であり、目標圧力は少なくとも約１３ＭＰａ（約２０００ｐｓｉ）、好ましくは約２２ＭＰａ（約３２００ｐｓｉ）である、温度が余りにも高過ぎると、実質的量のスピネルが昇華する結果になる。温度が余りにも低過ぎると、製品の透明度が低下する結果になることがある。目標圧力より大きな圧力でも使用できるが、型の過度の消耗を起こすと考えられる。目標圧力より低い圧力は、緻密さが希望の緻密さより低くくなり、光学的透明度が劣る結果になる。ホットプレス中、スピネルは通常昇華のため約３１ノ２重量％減少する。The hot pressing process can be performed in an inert gas atmosphere, but it cannot be performed in a vacuum.The actual degree of vacuum achieved during hot pressing, which is preferred, is due in part to impurities orA vacuum of about 60μ can be created, which will depend on the degassing rate of other materials.In the following description of the hot pressing process, which would suffice with equipment that canNote that the temperature is measured at the top surface of the mold by direct optical methods.These temperatures are not necessarily the same as the spinel temperature, but when applying pressureBefore heating, the mold is first heated to about 1125°C. Heating is done by induction heating method.Preferably, the spinel is subjected to both pressure and temperature at zero temperature for about 30 minutes at about 1125°C.and increase linearly over a period of about 1 to 5 hours. Temperature increase rate and pressure increase rateare approximately °C/min and 0.07M P a (10psi)/min, respectively, and the target pressureFor zero disks chosen such that the target temperature is not substantially reached before the force is reached,The target temperature is at least about 1400°C, preferably about 1410°C, usually about 1480°C.below ℃. The target pressure is at least about 13 MPa (about 2000 psi),For a dome, the target temperature is preferably about 15 MPa (about 2200 psi).is at least about 1395°C, preferably about 1460°C, and the target pressure is at leastBoth are about 13 MPa (about 2000 psi), preferably about 22 MPa (about 3200 psi).psi), if the temperature is too high, a substantial amount of spinel will sublimate.Become a fruit. If the temperature is too low, it may result in decreased clarity of the product.There is. Although it can be used at a pressure higher than the target pressure, it may cause excessive mold wear.Conceivable. A pressure lower than the target pressure will result in a density lower than the desired density,This results in poor optical clarity. During hot pressing, the spinel usually sublimes by approx.It decreases by 31.2% by weight.
スピネルは目標圧力及び温度に成る時間保持する０円盤の場合の時間は約２〜５時間である。ドームの場合の時間は約４時間である。For spinel, the time required to reach the target pressure and temperature is approximately 2 to 5 in the case of a 0 disc.It's time. The time for the dome is about 4 hours.
目標温度及び圧力に保持した後、加熱及び圧力を減少させる。冷却は約１２〜１４時間で行われる。ドームをプレスした時、型が約１０００℃へ冷却された後、真空度を下げ、アルゴンの如き貴ガスで型を満たすのが好ましい。After holding the target temperature and pressure, reduce the heat and pressure. Cooling is about 12-1It will be held in 4 hours. When pressing the dome, after the mold has been cooled to about 1000℃,Preferably, the vacuum is reduced and the mold is filled with a noble gas such as argon.
気孔閉鎖物体を製造するための別の方法は、非加圧焼結によるものである。ホットプレス法に比較して、非加圧焼結は、気孔閉鎖を行う工程中の粒子成長を制御し易く、複雑な形態を有する部品の形成に一層有用である。Another method for producing closed pore objects is by pressureless sintering. ReliefCompared to the toppress method, non-pressure sintering controls particle growth during the process of pore closure.It is easy to process and is more useful for forming parts with complex shapes.
ホットプレスは一般に複雑な形態の部品を形成するのには適切ではない、この方法によればスピネル粉末を約５重量％のカルボワックス（ｃａｒｂｏｗａｘ）の如き成る量の結合剤と混合し、任意に表面活性剤、或は潤滑剤、例えば、ネオファツト（ｎｅｏｆａｔ）の如き材料と混合してもよい６次に粉末混合物を実質的に室温で圧搾するか、又は室温でスリップ注型して生の物体を製造する。次に生の物体を、例えば約１８００℃より高い温度に、実質的に減圧で、例えば、０．７Ｍ Ｐ ａ（１００ｐｓｉ）で曝す、その非加圧焼結中の雰囲気は水素又は真空でよい。Hot pressing is generally not suitable for forming parts with complex shapes;According to the method, spinel powder is mixed with about 5% by weight of carbowax.mixed with a suitable amount of a binder and optionally a surfactant or lubricant, such as neoplasticThe powder mixture may then be mixed with materials such as neofat.The green material is produced either by pressing at room temperature or by slip casting at room temperature. then rawof the object to a temperature above, e.g., about 1800° C., at substantially reduced pressure, e.g.The atmosphere during the non-pressure sintering is exposed to 7M P a (100psi) and is hydrogen or vacuum.It can be empty.
気孔閉鎖物体は、幾らかの量の残留気孔を有するのが典型的である。ホットプレスした物体は典型的には約０．０１体積％以上の気孔率を有する。非加圧焼結物体は典型的には約１体積％以上の気孔率を有する。希望の特性を有する物体を製造するため、その物体を第二の処理工程にかけて残留気孔を減少或は皆無にする０本発明によれば、第二工程はアイソスタティックホットプレス処理である。気孔閉鎖物体は、目で見える欠陥及び、約０．２５μの波長の所に最大強度を有する紫外線源の約６５〜８５％の透過率の如き最低の紫外線透過率について検査するのが好ましい。部品を、好ましくは黒鉛隔離材によって隔離して、アイソスタティック ホットプレス室へ入れる。アイソスタティック ホットプレス処理には、物体を約１５００℃〜２０００℃、好ましくは約１８００℃より低く、好ましくは少なくとも１５００℃の目標温度まで加熱することが含まれる。加熱は抵抗加熱炉によって達成することができる。最大温度は、少なくとも約１００Ｍ Ｐ ａ（約１５，０００ｐｓｉ）、好ましくは約１７０Ｍ Ｐ ａ（約２５，０ＯＯｐｓｉ）より大きく、最も好ましくは少なくとも約２０５Ｍ Ｐ ａ（約２９，５００ｐｓｉ）の圧力へ加圧した雰囲気中で達成される。アイソスタティックホットプレスの雰囲気は、アルゴン又はヘリウムであるのが好ましい０種々の速度の加圧と加熱、及び減圧と冷却を使用することができる。一つの好ましい態様として、室を加熱せずに約３４Ｍ Ｐ ａ（約５，０ＯＯｐｓｉ）に加圧する。次に温度及び圧力を直線的に上昇させ、目標温度及び目標圧力に本質的に同時に到達するようにする。加熱速度は、約り℃／分〜約２５℃／分、好ましくは約り５℃／分である。目標温度及び目標圧力は、約１７２時閏〜約５時間、好ましくは約２１７２時間維持する。一般に、温度と保持時間との間には逆の関係があり、即ち温度が高くなる程、短い保持時間で有効である。加熱持続時間、即ち“ソーク（ｓｏａ＆）”期間の後、制御された冷却を行なう。A closed pore object typically has some amount of residual porosity. hot preSolid bodies typically have a porosity of about 0.01% by volume or greater. Non-pressure sintered productThe body typically has a porosity of about 1% by volume or greater. Manufacture objects with desired propertiesThe object is then subjected to a second treatment step to reduce or eliminate residual porosity.According to the present invention, the second step is an isostatic hot press treatment. airHole-closing objects have visible defects and a maximum intensity at a wavelength of approximately 0.25μTest for minimum UV transmittance, such as approximately 65-85% transmittance of the UV source.It is preferable to The parts are isolated, preferably by graphite separators, andTick: Enter the hot press room. For isostatic hot press processingThe temperature of the object is preferably lower than about 1500°C to 2000°C, preferably below about 1800°C.or heating to a target temperature of at least 1500°C. Heating is resistanceCan be achieved by anti-heating furnace. The maximum temperature is at least about 100MP a (approximately 15,000 psi), preferably approximately 170 M P a (approximately 25,0OOpsi), most preferably at least about 205 MPa (about 2This is achieved in a pressurized atmosphere to a pressure of 9,500 psi). IsostaticThe atmosphere of the hot press is preferably argon or helium.Rates of pressurization and heating, and depressurization and cooling can be used. one preferred statePressurize the chamber to about 34 MPa (about 5,0 OOpsi) without heating.. The temperature and pressure are then increased linearly to reach the target temperature and pressure essentially simultaneously.to reach. The heating rate is about 25°C/min to about 25°C/min, preferably about 25°C/min.The rate is 5°C/min. The target temperature and target pressure range from about 172 hours to about 5 hours, preferablyThe temperature is maintained for about 2172 hours. Generally, there is an inverse relationship between temperature and holding time.That is, the higher the temperature, the more effective a short holding time is. Heating duration, i.e. “After the "soa&" period, a controlled cooling is performed.
冷却していく期間中、温度が６００℃に到達した時、圧力が約７０ＭＰａ（約１０，０ＯＯｐｓｉ）になるような速度で直線的に圧力を低下する。好ましい冷却速度は、６００℃の温度まで約り℃／分で低下する速度である。約り５℃／分より大きいような余りにも速い冷却は、熱衝撃を起こすことがある。６００℃の温度に到達した後、炉のスイッチを切る。During the cooling period, when the temperature reaches 600℃, the pressure is about 70MPa (about 10.0OOpsi). preferred coolingThe speed is such that it decreases at approximately °C/min up to a temperature of 600 °C. It's about 5℃/min.Cooling too quickly, such as when the temperature is too large, can cause thermal shock. 600℃ temperatureAfter reaching the desired temperature, switch off the furnace.
この期間中圧力は、温度が３００℃になった時、圧力が約５０ＭＰａ（約７．５００ｐｓｉ）になるような速度で直線的に圧力を低下する。この点で、圧力を大気圧へ解放し、部品を、それらを取り扱うことができる温度まで冷却する０通常アイソスタティック ホットプレス工程中スピネル部品の重量損失はないであろう。During this period, the pressure is approximately 50 MPa (approximately 7.500 psi). At this point, increase the pressureRelease to atmospheric pressure and cool the parts to a temperature where they can be handled 0 NormallyThere will be no weight loss of spinel parts during the isostatic hot pressing processcormorant.
本方法の一つの態様として、その方法の二つの工程は、物体の実質的な冷却をそれら工程間に入れることなく達成される。この方法によれば、形成して未だ焼成してない圧搾物を、容器中でほぼ大気圧のＨ２雰囲気中で、又は減圧の真空雰囲気中で約１４００℃の温度で気孔閉鎖状態へ焼結する。この方法は、気孔閉鎖物体を形成するのにホットプレス工程を必要としないので、複雑な形態をもつ物体の形成に用いることができる。ホットプレス法は、一般に複雑な幾何学的形態をもつ物体を形成するのには、適さない、圧搾物を気孔閉鎖状態へ焼結した後、その容器を少なくとも約１４０Ｍ Ｐ ａ（約２０，０ＯＯｐｓｉ）へ、物体を実質的に冷却することなく、少なくとも約１４００℃の温度で加圧して、その方法のアイソスタティックホットプレス工程を達成し、物体の残留気孔を減少させるが皆無にする。これに関連して、“実質的に冷却することなく”とは、温度を約１０００℃より高く、好ましくは１３００℃より高く維持することを含む。In one embodiment of the method, the two steps of the method include substantially cooling the object.This is achieved without any intervening steps. According to this method, formed and still bakedThe unprocessed pressed product is stored in a container in an H2 atmosphere at approximately atmospheric pressure or in a vacuum atmosphere at reduced pressure.It is sintered in air at a temperature of about 1400° C. to a closed pore state. This method is used toObjects with complex shapes because no hot pressing process is required to form the bodyIt can be used to form. The hot press method generally produces complex geometric shapes.After sintering the pressed material to a closed pore state, it is not suitable for forming objects withcontainer to at least approximately 140M P a (approximately 20,000 psi).the method by pressurizing at a temperature of at least about 1400° C. without qualitative cooling;Achieve the isostatic hot pressing process to reduce the residual porosity of the object.completely eliminates it. In this context, “without substantial cooling” means that the temperature is approximatelyand maintaining the temperature higher than 1000°C, preferably higher than 1300°C.
アイソスタティック ホットプレス工程に続き、物体を冷却し、その物体の表面特性を修正するため次の工程にかける。それら次の工程には、研削及び研摩、反射防止被覆の適用及び金属化が含まれる。Following the isostatic hot pressing process, the object is cooled and the surface of the object isIt is subjected to the next process to modify the characteristics. The next steps include grinding, polishing, andThis includes the application of anti-radiation coatings and metallization.
仕上げされた物体の粒径は、その焼結物体の強度特性及び光学的特性の両方に関係すると考えられる。これらの関係及び粒径を制御するための方法についての正確な因子は充分には理解されていない、しかし、どのような理論によっても束縛されたくはないが、現在の所、粒径は一般に焼結物体の強度とは反比例的関係にあり、紫外線波長の如き短い波長の透過特性とは比例的関係にある。The grain size of the finished object has implications for both the strength and optical properties of the sintered object.This is considered to be related. Positive information about these relationships and methods for controlling particle sizeThe exact factors are not fully understood, but cannot be constrained by any theory.Currently, grain size is generally inversely related to the strength of the sintered body.There is a proportional relationship with the transmission characteristics of short wavelengths such as ultraviolet wavelengths.
還元すれば、粒径が大きくなる程紫外線特性はよくなるが、焼結物体の強度特性を低下すると考えられる。また焼結物体の粒径は、多くの因子、特にソーク温度及びソーク時間の如きホットプレス条件を含めた因子によって影響を受けると考えられるのみならず、アイソスタティックホットプレス冷却速度の如き冷却速度及び粉末化学量論性の如き因子によっても影響されると考えられる。When reduced, the larger the particle size, the better the UV properties, but the strength properties of the sintered objectIt is thought that this decreases the The grain size of the sintered body also depends on many factors, especially the soak temperature.It is thought to be influenced by factors including hot press conditions such as and soak time.cooling rate such as isostatic hot press cooling rate.It is also believed to be influenced by factors such as and powder stoichiometry.
仕上げ製品の種々の望ましい品質によって生成粒径に対する相反する制約にも拘わらず、また粒径に影響を与える多くの因子に関する正確な知識がかけているにも拘わらず、希望の範囲の性質、特に強度特性及び透過特性をもつ最終焼結物体を、記載した方法により製造することができることが判明している。Despite the competing constraints on product particle size due to the various desired qualities of the finished product,However, despite accurate knowledge of the many factors that influence particle size,Nevertheless, a final sintered body with a desired range of properties, especially strength and permeability properties.It has been found that it is possible to produce by the method described.
透明物体は、高度の摩耗、高熱、大きな応力、又は高度の腐食性環境の如き極端な環境に曝される電気光学系の光学的素子として特に有用である。用途には、ドーム、窓、レンズ、及びプリズムの如き誘導装置部品を含むミサイル又は誘導兵器部品、その外、装甲車及びヒユーズカバーが含まれる０本発明の方法は、上述のものを含めた数多くの有用な特性を有する物体を製造するのに用いることができる。しかし、本発明の方法は、他の特性を有する物体を製造することができ、従って上記特性によって本方法を特徴づけてもよいが、必ずしもそうなるものではない。Transparent objects must be exposed to extremes such as high abrasion, high heat, high stress, or highly corrosive environments.It is particularly useful as an optical element of an electro-optical system exposed to harsh environments. For use,missiles or guided vehicles, including guidance system components such as frames, windows, lenses, and prisms;The method of the present invention includes equipment parts, other parts, armored vehicles, and fuse covers.can be used to make objects that have many useful properties, includingWear. However, the method of the invention can produce objects with other properties,Therefore, although this method may be characterized by the above characteristics, this is not necessarily the case.There isn't.
本発明によれば、上述の方法により製造された上記焼結多結晶質マグネシア・アルミナスピネル物体からなるミサイルドーム及び発射管も与えられる。本発明により製造されたドーム及び窓は、スピネルを含み、好ましくは約９９６９重量％より多いスピネルを含むのが好ましい。According to the present invention, the sintered polycrystalline magnesia aluminum produced by the method described aboveA missile dome and launch tube made of luminous spinel objects are also provided. To the present inventiondomes and windows made from spinel, preferably about 9969% by weightPreferably, more spinel is included.
本発明のドーム及び窓は、焼結多結晶質マグネシア・アルミナスピネル物体について上で論じた種々の性質の利点を有する。これらの性質には、非複屈折性、立方晶系構造、非吸湿性、低気孔率、低散乱、高研摩性、小さい粒径、小さい平均欠陥半径、上昇させた温度での赤外波長領域の低放射率、高曲げ強度、高抗張力、耐磨耗性、耐食性、高ヌープ硬度、高融点、紫外ｍ露出安定性、化学的及び熱的安定性が含まれるが、それらに限定されるものではない。The domes and windows of the present invention are made of sintered polycrystalline magnesia alumina spinel bodies.It has the advantages of various properties discussed above. These properties include non-birefringence,Square structure, non-hygroscopic, low porosity, low scattering, high abrasiveness, small particle size, small averageDefect radius, low emissivity in the infrared wavelength region at elevated temperatures, high bending strength, high tensile strength, abrasion resistance, corrosion resistance, high Knoop hardness, high melting point, UV exposure stability, chemical and thermalThis includes, but is not limited to, physical stability.
上記方法で製造された物体の形態、即ち大きさ及び形は、目的とする特定の用途に依存するであろう。第１３図に関し、ドーム（１０）は多くの形態で与えることができる。The form, i.e. size and shape, of the object manufactured by the above method is determined by the intended specific use.It will depend on. Regarding Figure 13, the dome (10) can be presented in many forms.I can do it.
第１３図及び第１４図に描いたように、特にスティンガー・ボースト（ｓｔｉｎｇｅｒ −ｐｏｓｔ）ミサイルに関連したドームを使用することを意図した場合、ドーム（１０）は球状膜の一部分の形をしているのが好ましい、仕上げドーム（１０）の外側半径は約３３１１１１（約１．３５０ｉｎ）であるのが好ましく、内側半径は約３１．７ｉｚ（約１．２９７ｉｎ）で、約１．３ｚｉ＋（約０．０５３ｉｎ）のドーム厚さを与えるのが好ましい。As depicted in Figures 13 and 14, the stingerger-post) when intended to use domes in conjunction with missiles, the dome (10) is preferably in the form of a portion of a spherical membrane;The outer radius of (10) is preferably about 331111 (about 1.350 inches)., the inner radius is approximately 31.7iz (approximately 1.297in) and approximately 1.3zi+ (approximately 0.It is preferred to provide a dome thickness of 0.053 in.).
第１６図に描かれているように、発射管窓（２０）は、直径が９０ｍｍ（３，３５０ｉｎ）で、厚さが１．５７ｚｘ（０，０６４ｉｎ）であるのが好ましい。窓（２０）の厚さは、発射時に希望通りに窓が壊れるように選択される。一般に、窓（２０）が厚くなると、破壊が起きる前に耐えられろ過圧は大きくなる。好ましくは窓（２０）は、第１７図及び第１８図に示したように、丸い縁をもっているか、或は別法として円形縁をもっている。As depicted in Figure 16, the launch tube window (20) has a diameter of 90 mm (3,350 inches) and a thickness of 1.57zx (0,064 inches). windowThe thickness of (20) is chosen such that the window breaks as desired upon firing. in general,The thicker the window (20), the greater the filtration pressure it can withstand before failure occurs. LikeAlternatively, the window (20) has rounded edges as shown in Figures 17 and 18.or, alternatively, have a circular rim.
第１９図に関し、ミサイル（３０）にはドーム（１０）が配備されており、その下には感知装置（図示されていない）、例えば赤外線及び（又は）紫外線誘導又は軌道感知装置が取り付けである。発射管（３２）は両端が密封された全体的に円筒状の形をしている。ミサイル（３０）の先端（３６）に隣接した発射管（３４）の端は、発射管窓（２０）によって密封されている。ミサイル（３０）の周りを密封するために発射管端部（３２）を用いることにより、ミサイル部品は比較的清浄な状態に保持され、環境の汚染物に曝されることによって生ずるミサイル作動部品の劣化を防ぐる。ミサイル（３０）は、発射管（３２）を標的の方へ向けて発射し、ミサイル（３０）の光学的誘導装置が発射管窓（２０）及びミサイルドーム（１０）の両方を通って標的物からの光学的輻射線を受けるように考えられている。この発射方式に関連して、発射管窓（２０）は、ミサイル（３０）が未だ発射管（３２）中にある間にミサイル誘導装置が光学的輻射線を受けることができるように、紫外線及び赤外線波長領域で透過性をもたなければならない。Regarding Figure 19, the missile (30) is equipped with a dome (10);Below are sensing devices (not shown), such as infrared and/or ultraviolet induction oris equipped with a trajectory sensing device. The launch tube (32) is entirely sealed at both ends.It has a cylindrical shape. The launch tube (3) adjacent to the tip (36) of the missile (30)The end of 4) is sealed by a launch tube window (20). Circumference of missile (30)By using the launch tube end (32) to seal the missile parts, theMysteries produced by being kept relatively clean and exposed to environmental contaminants.prevent deterioration of operating parts. The missile (30) points the launch tube (32) toward the target.The optical guidance system of the missile (30)It is designed to receive optical radiation from the target through both the illumination dome (10).is being given. In connection with this launch method, the launch tube window (20)) is still in the launch tube (32) while the missile guidance system is exposed to optical radiation.It must be transparent in the ultraviolet and infrared wavelength ranges so thatstomach.
発射管（２０）及びドーム（１０）は、輸送及び使用中太陽光、従って、紫外線に露出されるので、発射管窓（２０）及びドーム（１０）は、紫外線の如き光に曝された状態で強度及び硬度特性と同様、赤外線及び紫外線に対する透明性を維持しなければならない。The launch tube (20) and dome (10) are exposed to sunlight and therefore ultraviolet light during transportation and use.The launch tube window (20) and dome (10) are exposed to light such as ultraviolet light.Maintains infrared and ultraviolet transparency as well as strength and hardness properties when exposed toMust have.
ミサイル発射には二つの段階が含まれる。第一の段階では、発射管（３２）中にガスが放出され、密封された発射管内に発射管窓（２０）を破壊するのに充分な過圧を生じさせる０発射モーターにより、発射管（３２）の全解放された端（３４）を通ってミサイル（３０）を発射する。ミサイル（３０）が砲撃手から安全な距離にきた時、ブースターモーターにより、ミサイルを希望の速度へ加速する。ミサイル、（３０）は、ドーム（１０）を通る紫外線を感知する誘導装置により目的とする標的の方へ誘導されながら飛び続ける。A missile launch involves two stages. In the first stage, in the launch tube (32)Gas is released into the sealed launch tube, sufficient to destroy the launch tube window (20).The fully released end (3) of the launch tube (32) is4) and fire a missile (30) through it. Missile (30) safe from gunnerWhen the missile reaches a certain distance, the booster motor accelerates the missile to the desired speed.. The missile (30) is guided by a guidance device that detects ultraviolet light passing through the dome (10).It continues to fly while being guided towards the intended target.
ドーム（１０）は発射及び飛行中、発射の加速、スピン、塵粒子、水滴等による磨耗により大きな圧力及び応力を受ける。本発明により製造されたドーム（１０）は、そのような腐食に直面して必要な透過特性を維持し、発射及び飛行中に受ける応力及び加速に直面してその一体性を維持する。During launch and flight, the dome (10) is affected by launch acceleration, spin, dust particles, water droplets, etc.Subject to large pressures and stresses due to wear. Dome (10) maintains the necessary permeability properties in the face of such corrosion and is well received during launch and flight.maintains its integrity in the face of stress and acceleration.
尺譜」実」Ｅ例」２マグネシア・アルミナスピネルの三つの焼結物体を形成し、その性質を試験した。それら三つの物体は全て、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ−Ｍｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖ及びＺｎの何れかの酸化物の含有量が重量で５ ＤＩ）ＩＩより少なく、それら酸化物の全ての合計が５０ｐｐｍより少ない粉末から形成された。粉末は、炭素含有量が１１０００ｐｐより少なく、カルシウムの含有！が１０ｐｐｍより少なく、ナトリウム含有量が３０ｐｐｍより少なく、硫黄含有量が５００ｐｐ−より少なく、珪素含有量が１１０００ｐｐより少なかった。 Ａ Ｉ２０ ｓ：Ｍｇｏ ノモル比は１：１であった。平均粒径は１Ｍ未満であった。shakufu”Actual "E example" 2Three sintered bodies of magnesia-alumina spinel were formed and their properties were tested.. All three objects are Cr, Cu, Fe, Ga-Mn, Pb, Ti, V andThe content of any of the oxides of Zn and Zn is less than 5 DI) II by weight,All compounds were formed from powders totaling less than 50 ppm. The powder contains carbon.Calcium content is less than 11,000pp! is less than 10ppm, the sodium content is less than 30 ppm and the sulfur content is less than 500 ppm.The silicon content was less than 11,000 pp. A I20s: MgoThe no molar ratio was 1:1. The average particle size was less than 1M.
粉末を１１７２重量％のＬｉＦと混合した。粉末を黒鉛型に入れ、約０．７Ｍ Ｐ ＪＬ（約１００ｐｓｉ）で冷間プレスした。冷間プレスした物体を約１４１０℃の温度で約１５Ｍ Ｐ ａ（約２２００ｐｓｉ）の−軸圧力で５時間の加熱持続暗闇でホットプレスした。The powder was mixed with 1172% by weight LiF. Put the powder into a graphite mold, about 0.7MCold pressed at PJL (approximately 100 psi). Approximately 141 cold pressed objectsHeating for 5 hours at a temperature of 0°C and a -axial pressure of approximately 15 MPa (approximately 2200 psi)Hot pressed in sustained darkness.
冷却後、それら物体を、１５００℃の温度で２９，５００ｐｓｉの圧力でアイソスタティックホットプレスにかけた。冷却後、それら物体を研摩した。三つの物体のスペクトル透過特性を第１０図に示す。After cooling, the objects were isolated at a temperature of 1500°C and a pressure of 29,500 psi.Static hot press. After cooling, the objects were polished. three thingsFigure 10 shows the spectral transmission characteristics of the body.
え胤■ユカルシウムアルミン酸塩ガラスの物体と、実施例１に記載した如く本発明の方法に従って形成したスピネルの物体とを、太陽光及び、カリフォルニア州サンガブリエルのウルトラ・バイアレット社（Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ、 Ｉｎｃ、）によって製造されたＵＶＬ−５６型による人工紫外線光源に、表５に示した時間露出した。約０．２５４μの波長でのそれら物体の透過率も、紫外線にそのように露出する前及び紫外線に露出した後について表５に示しである。Etane ■yuCalcium aluminate glass objects and the method of the invention as described in Example 1Spinel objects formed according toRiel's Ultra-Violet, Inc.An artificial ultraviolet light source of type UVL-56 manufactured byExposed. The transmittance of those objects at a wavelength of about 0.254μ also shows that ultraviolet raysThe results are shown in Table 5 before exposure to UV light and after exposure to UV light.
表５物体の種類 露出時 光源 Ｕ、Ｖ、露出Ｕ、Ｖ、露出間（時） 前透過率 後透過率カルシウムアル ２ 太陽光 ７ｏ４５ミン酸塩ガラス １／４ 人 工★ ７ｏ６８スピネル ２４４ 太陽光 ７８７８１１５人工★ ７８７６夫１舅ユ砂による磨耗がらの損傷を調べるため、本発明により形成された材料の試料を、プレキシグラス（ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ）及び窓ガラスと共に、回転盤の上に取り付け、１０ ｌｂの研摩材粒子を吹き付けた。試験後の曇り％を積分球を用いて測定した。結果を表６に示す。Table 5Type of object During exposure Light source U, V, Exposure U, V, Exposure interval (hours) Before transmittance AfterTransmittanceCalcium aluminum 2 Sunlight 7o45 mate glass 1/4 Human engineering★7o68 spinel 244 sunlight 7878115 artificial★ 7876Husband 1 father-in-lawTo examine damage to wear debris caused by sand, samples of material formed according to the present invention wereMounted on a rotating plate with plexiglass and window glass.and sprayed with 10 lb of abrasive particles. Use an integrating sphere to calculate the cloudy % after the test.It was measured using The results are shown in Table 6.
表互材 料 砂吹付は試験後の％−−−スピネルシーホットプレス十ＨＩＰ ８プレキシグラス−１７９プレキシグラス−２７４窓ガラス ８２に立ＩＭ ｅＩｌｏ ＲＥ Ｇ 、 ４０６２−１３７−７２“提示ドーム材料の雨腐食試験”に記載されているように、簡易雨腐食試験を、本発明に従って製造された材料及び、ＭｇＦ２、ＣａＦ、、イツトリウム・アルミニウム・ガーネット、ＭｇＯ、バイコウル（ＶＹＣＯＲ）７９１３及びこ−ニング１７２３の二種類のガラスを含めた多くの他の材料について行った。それら材料を試料保持器に入れ、加速スレッド（ｓｌｅｄ）に取り付け、表７に示す速度を達成した。試験結果を表７に示す１表８は、相対的効果を示すため試験した材料の耐破損性を材料 Ａ１□０．試験速 度 備 考被覆厚 番号（ｋｓ／ｒｆＳスビネルーホッ 無し １ ２６／１６００ 認め得る損傷無しドブレス十〇ＩＰ無し ３ ２５．５／１４００ 損傷無し無し ４ ２９／１６００ 損傷無しＭｇＦ、 無し １ ２９／１６００ 完全ニ粉砕無し ２ ２９／１６００ 完全に粉砕無し ３ ２５．５／１．４００ 表面亀裂一つ無し ４ ２９／１８００ 完全に破壊２．１ ４ ２９／１８００表面亀裂・被覆劣化３．９ ４ ２９／１６００ 僅かに被覆劣化ＣａＦ２ 無し １ ２９／１６００ 試料はそのｔｔであったが全体的な表面亀裂及び損傷及び僅かな穿孔表１」」１も上材料 Ａ Ｉ ２０３試験速 度 備 考被覆厚 番号（ｋｍ／さ ｈｒ ｆ Ｓ無し ２ ２９７１６００ 表面亀裂と穿孔無し ４ ２９７１６００ 表面亀裂と僅かな穿孔２．１ ４ ２９／１８００ 被覆取れ、表面亀裂と僅かな穿孔ＭｌｌＯ無し １ ２９／１６００ 表面ｔ！無し ２ ２９／１６００ 完全に破壊サファイア 無し ２ ２９／１６００ 一つの割れ線無し ３ ２５．５／１４００ 損傷無しイツトリウム・ 無し １ ２９／１６００ 一つの割れ線無し ３ ２５．５／１４００ 損傷無しコーニング ２ ２９／１６００ 完全に粉砕１７２３ ３ ２５．５／１４００ 表面亀裂と穿孔バイコール ２ ２９／１６００ 完全に粉砕７９１３ ３ ２５．５／１４００ 一つの表面亀裂表１；の１ スピネル； ホットプレス＋ＨＩＰ２ サファイア３ イツトリウム・アルミニウム・ガーネット４ 被覆をもつＭｇＦ。MutualMaterial sand blasting after testing%---Spinel Sea Hot Press 10 HIP 8 Plexiglas-179Plexiglas-274Window glass 82Standing IM eIlo RE G, 4062-137-72 “Rain rot of presented dome materialsA simple rain corrosion test was carried out using a sample manufactured in accordance with the present invention as described in "Erosion Test".materials and MgF2, CaF, yttrium aluminum garnet,MgO, two types of VYCOR 7913 and Koning 1723This has been done for many other materials, including glass. Place the materials in the sample holder., attached to an acceleration sled, achieved the speeds shown in Table 7. Test resultsTable 7 shows the fracture resistance of the materials tested to show their relative effectiveness.A1□0. Test speed notesCoating thickness number (ks/rfSSubineru Hot No 1 26/1600 No observable damage Dobles 10IPNone 3 25.5/1400 No damage No 4 29/1600 No damageMgF, None 1 29/1600 Completely no crushing 2 29/1600Completely no crushing 3 25.5/1.400 No surface cracks 4 29/1800 Completely destroyed 2.1 4 29/1800 Surface cracks/coating deterioration 3.9 429/1600 Slight coating deterioration No CaF2 1 29/1600 Samplewas that tt, but the overallSurface cracks and damageand slight perforationTable 1” 1 is also above.Material AI 203 Test speed Notes Coating thickness Number (km/Sa hr f SNone 2 2971600 No surface cracks and perforations 4 2971600 Surface crackscrack and slight perforation2.1 4 29/1800 Coating removed, surface cracks and slight perforationsNo MllO 1 29/1600 Surface t! None 2 29/1600 completeNo broken sapphire 2 29/1600 No crack line 3 25.5/1400 No damage Yttrium/None 1 29/1600 One WariNo line wire 3 25.5/1400 No damage Corning 2 29/1600Completely crushed 1723 3 25.5/1400 Surface cracks and perforation Vicor2 29/1600 Completely crushed 7913 3 25.5/1400 One tableSurface crack table 1;of1 Spinel; Hot press + HIP2 Sapphire3 Yttrium Aluminum Garnet 4 MgF with coating.
５ 被覆をもつＣａ Ｆ ２６ ＭｇＯ７ＣａＦｚ８ ＭｇＦ２９ バイコール７９１３１０ コーニング１７２３本発明を成るｎ様について記述してきたが、本発明の本質及び範囲内で更に修正を行えることは認められるべきであり、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。5 Ca F2 with coating6 MgO7CaFz8 MgF29 Buy Call 791310 Corning 1723Although the present invention has been described in terms of n aspects, it may be further modified within the essence and scope of the invention.It should be recognized that the present invention is limited only by the scope of the claims.It shall be determined.
ＦＩＧ、１直祿混争（％）トＯトＪｌ綿ｊ先Ａ車 （乳 ）−ＦＩＧ、 １３ ＦＩＧ、 １６補正書の翻訳文提出書（特許日１８４条の８ｂ着）平成１年１１月２日FIG.1Direct charge dispute (%)To OTo JA car ahead (milk) -FIG, 13 FIG, 16Submission of translation of written amendment (patent date arrived at Article 184-8b) November 2, 1999
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1988/001496WO1988008829A2 (en) | 1987-05-05 | 1988-05-04 | Transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance, process for making, and applications thereof |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04502748Atrue JPH04502748A (en) | 1992-05-21 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63507678APendingJPH04502748A (en) | 1988-05-04 | 1988-05-04 | Transparent polycrystalline material with high ultraviolet transmittance, its manufacturing method and its usage |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04502748A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009280455A (en)* | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Transparent polycrystal spinel substrate and method for producing the same, and electro-optical device |
| JP2010514173A (en)* | 2006-12-21 | 2010-04-30 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | Transmissive optical element |
| JP2010529940A (en)* | 2007-06-15 | 2010-09-02 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Sintered product with cubic structure |
| JP2017526609A (en)* | 2014-07-01 | 2017-09-14 | コーニング インコーポレイテッド | Transparent spinel article and tape forming method for producing the same |
| WO2018066636A1 (en)* | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 信越化学工業株式会社 | Transparent spinel sintered body, optical member and method for producing transparent spinel sintered body |
| JP2022542141A (en)* | 2019-07-29 | 2022-09-29 | レイセオン カンパニー | Multiphase infrared transparent ceramic material |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272556A (en)* | 1985-09-25 | 1987-04-03 | 三菱マテリアル株式会社 | Manufacture of fine polycrystal mgal2o4 spinel |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272556A (en)* | 1985-09-25 | 1987-04-03 | 三菱マテリアル株式会社 | Manufacture of fine polycrystal mgal2o4 spinel |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010514173A (en)* | 2006-12-21 | 2010-04-30 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | Transmissive optical element |
| JP2010529940A (en)* | 2007-06-15 | 2010-09-02 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Sintered product with cubic structure |
| JP2009280455A (en)* | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Transparent polycrystal spinel substrate and method for producing the same, and electro-optical device |
| JP2017526609A (en)* | 2014-07-01 | 2017-09-14 | コーニング インコーポレイテッド | Transparent spinel article and tape forming method for producing the same |
| WO2018066636A1 (en)* | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 信越化学工業株式会社 | Transparent spinel sintered body, optical member and method for producing transparent spinel sintered body |
| KR20190055825A (en)* | 2016-10-05 | 2019-05-23 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Transparent spinel sintered body, optical member and method for producing transparent spinel sintered body |
| JPWO2018066636A1 (en)* | 2016-10-05 | 2019-07-04 | 信越化学工業株式会社 | Transparent spinel sintered body, optical member and method for producing transparent spinel sintered body |
| JP2022542141A (en)* | 2019-07-29 | 2022-09-29 | レイセオン カンパニー | Multiphase infrared transparent ceramic material |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5244849A (en) | Method for producing transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance | |
| US4930731A (en) | Dome and window for missiles and launch tubes with high ultraviolet transmittance | |
| US4983555A (en) | Application of transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance | |
| US5001093A (en) | Transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance | |
| US8329605B2 (en) | Sintered product with a cubic structure | |
| Chen et al. | New opportunities for transparent ceramics | |
| US3811928A (en) | Silicon nitride ceramics | |
| CA1303825C (en) | Optically transparent yttrium oxide | |
| US5004712A (en) | Method of producing optically transparent yttrium oxide | |
| KR102510257B1 (en) | Transparent spinel sintered body, optical member and transparent spinel sintered body manufacturing method | |
| KR20140148467A (en) | Polycrystalline chalcogenide ceramic material | |
| Patterson et al. | Transparent spinel development | |
| JPH04502748A (en) | Transparent polycrystalline material with high ultraviolet transmittance, its manufacturing method and its usage | |
| FR2527590A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING OPTICALLY TRANSLUCENT POLYCRYSTALLINE MULLITE BODY AND BODY OBTAINED | |
| CN110467464B (en) | Method for producing ceramic molded body for sintering and method for producing ceramic sintered body | |
| US8481439B2 (en) | Colored alumina sintered body of high toughness and high translucency, and its production method and its uses | |
| US20090137380A1 (en) | Sintered alumina product transparent to infrared radiation and in the visible region | |
| EP0447390B1 (en) | Transparent polycrystalline body with high ultraviolet transmittance, process for making, and applications thereof | |
| US5082739A (en) | Metallized spinel with high transmittance and process for producing | |
| EP0577427A1 (en) | Infrared transmitting barium fluoride sintered body and method of producing the same | |
| US4418024A (en) | Process for producing optically translucent ceramic | |
| US5502015A (en) | Infrared transmitting barium fluoride sintered body | |
| Huie et al. | Polycrystalline yttrium aluminum garnet (YAG) for IR transparent missile domes and windows | |
| US7459122B2 (en) | Methods of forming aluminum oxynitride-comprising bodies, including methods of forming a sheet of transparent armor | |
| US5352643A (en) | High strength alumina and process for producing same |