專利名稱：大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備和防止成型坯片碎裂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備和防止成型坯片碎裂的方法， 屬于人工晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景自從國(guó)際社會(huì)簽署禁核試驗(yàn)條約以來(lái)，西方大國(guó)一直投巨資發(fā)展慣性約束核聚變 (ICF)工程，以期改進(jìn)核武器，并可能以此制作受控核聚變裝置，從而獲得巨大而且"清潔" 的能源，這是一項(xiàng)體現(xiàn)綜合國(guó)力的重大工程。在ICF工程中，大尺寸優(yōu)質(zhì)磷酸二氫鉀(KDP) 及磷酸二氘鉀(DKDP)晶體是高功率激光驅(qū)動(dòng)器中倍頻器件和電光器件的重要材料；在 國(guó)內(nèi)外核爆模擬技術(shù)領(lǐng)域中，是不可替代的關(guān)鍵材料。多年來(lái)，西方國(guó)家為阻礙我國(guó)重 要工程和激光武器的發(fā)展進(jìn)程，對(duì)大尺寸KDP晶體實(shí)施技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。近年來(lái)，隨著我國(guó)核爆模擬技術(shù)的發(fā)展，對(duì)KDP/DKDP(磷酸二氘鉀)晶體成型坯片質(zhì) 量要求越來(lái)越高，成型坯片尺寸要求越來(lái)越大，對(duì)口徑的要求已由"十五"期間的330 咖x330咖擴(kuò)展"H^—五"期間的420隨x420 mm。而且由于切割I(lǐng)類倍頻420ramx420 mm 口徑KDP晶體坯片需要550mmx550 mm尺寸左右的晶體才能完成，如此超大尺寸的晶體生 長(zhǎng)、前期加工工藝參數(shù)與原有尺寸晶體生長(zhǎng)有很大差異，生長(zhǎng)與加工難度增大。所以針 對(duì)大尺寸KDP晶體的粗加工研究不僅具有重要的實(shí)際和重大的政治意義，而且迫在眉睫。由于ICF工程的需要，我國(guó)從"七五"起，將KDP/DKDP晶體生長(zhǎng)技術(shù)研究列入國(guó)家 "863"高技術(shù)計(jì)劃。山東大學(xué)得到持續(xù)資助從事大口徑KDP(DKDP)生長(zhǎng)和加工研究，在 大尺寸KDP晶體生長(zhǎng)工藝完善和DKDP晶體生長(zhǎng)工藝探索以及前期加工設(shè)備研制、工藝完 善等進(jìn)行了大量工作，技術(shù)上獲得了較大突破，晶體生長(zhǎng)方法和技術(shù)已申請(qǐng)三項(xiàng)發(fā)明專 利，其中兩項(xiàng)已授權(quán)。KDP晶體生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，為12-18個(gè)月，生長(zhǎng)難度大。由于晶體本身各向異性的特點(diǎn)， 生長(zhǎng)過(guò)程中晶體極易開裂，成功率較低；又由于晶體本身應(yīng)力較大，成型坯片和整個(gè)晶 體都可能由于在晶體切割加工過(guò)程中晶體的固定方式、刀具運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、室內(nèi)溫差變化等 因素，造成晶體災(zāi)難性碎裂。難度最大的是I、 II類成型坯片的切割，其中切割I(lǐng)類坯 片，需要晶體的尺寸為坯片尺寸的1.25倍，如I類坯片尺寸為420mm，則需要單晶體尺 寸為530mm。 2006-2007年我們利用聯(lián)合研制的大口徑水溶性晶體切割機(jī)，通過(guò)幾種特 別的固定方式，配合其他優(yōu)化工藝參數(shù)成功切割加工多塊大口徑晶體，并為國(guó)家工程提 供330mmx330mm—420mmx420mm大口徑I 、 II類成型坯片近50片。目前國(guó)內(nèi)只有我 們成功生長(zhǎng)和加工500mm以上口徑晶體。由于該晶體使用的特殊性和重要性，相關(guān)技術(shù)和方法國(guó)外難見任何報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)大尺寸kdp晶體在切割加工過(guò)程中，晶體本身和成型坯片易碎 裂以及成型坯片定向精度容易偏離的問(wèn)題，提供一種大尺寸kdp晶體切割固定設(shè)備和防 止成型坯片碎裂的方法。kdp晶體切割過(guò)程中，除保證環(huán)境溫度沒有大的波動(dòng)外，晶體的固定方式尤其重要， 直接影響晶體和晶片切割的安全性以及晶片平面度和表面度優(yōu)劣。一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備，利用工業(yè)磁力起重器改制而成；選用300 一600kg磁力起重器，在磁力起重器一側(cè)垂直固定一塊鋼板，鋼板上均勻安裝6—12個(gè) 螺桿。所述的鋼板的厚度為5—10mm，高度為250—400mm，寬度為10—250mm。一種防止大尺寸磷酸二氫鉀晶體成型坯片碎裂的方法，具體方法步驟如下1) 將待切割kdp晶體放置在相對(duì)恒溫的切割機(jī)室內(nèi)，室內(nèi)晝夜溫差為士rc，放置7-10天；2) 將待切割晶體放在墊板上，在晶體和墊板之間放置3-5mm橡膠軟墊或10-30mm 泡綿；3) 利用磁力起重器的磁力將切割固定設(shè)備固定在切割機(jī)載物臺(tái)上，磁力起重器底邊 與晶體墊板緊密接觸，3-5個(gè)磁力起重器配合使用使墊板固定；4) 利用切割固定設(shè)備上的螺桿多點(diǎn)或小接觸面接觸晶體，使晶體固定，調(diào)整好晶體 角度；5) 在待切割成型坯片一側(cè)設(shè)置擋板，擋板固定在載物臺(tái)上，待切割成型坯片與擋板 之間設(shè)置橡膠墊，調(diào)整好待切割成型坯片底面的固定螺絲，在待切割成型坯片的上下邊 沿不影響坯片成型處，膠貼有機(jī)玻璃條、玻璃條或鋼鋸條，有機(jī)玻璃條、玻璃條或鋼鋸條 可使用其中之一或其中兩種或三種；6) 開始切割；7) 切割完成的成型坯片安全取出，整型時(shí)，將無(wú)用部分切除。 剛切割下的晶體成型坯片尺寸較大，厚度較薄，i類420mm成型坯片切割時(shí)， 一般口徑大于420mmx 700mm，厚度為15mm左右；II類420咖成型坯片切割時(shí)， 一般口徑大 于450mm x 450mm，厚度為15咖左右。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明利用自制晶體固定設(shè)備，可以有效地解決晶體本身和成 型坯片易碎裂以及成型坯片定向精度容易偏離的問(wèn)題。


圖1是kdp晶體i類成型坯片的空間方向定義圖。圖2是kdp晶體n類成型坯片的空間方向定義圖。其中，ABCD為I類成型坯片，abcd為II類成型坯片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備，利用工業(yè)磁力起重器改制而成；選用300 一600kg磁力起重器，在磁力起重器一側(cè)垂直固定一塊鋼板，鋼板上均勻安裝6個(gè)螺桿。 所述的鋼板的厚度為5—10mm，高度為250—400mm，寬度為10—250mm。 一種防止大尺寸磷酸二氫鉀晶體成型坯片碎裂的方法，具體方法步驟如下1) 將待切割kdp晶體放置在相對(duì)恒溫的切割機(jī)室內(nèi)，室內(nèi)晝夜溫差為士rc，放置7-10天；2) 將待切割晶體放在墊板上，在晶體和墊板之間放置3-5mm橡膠軟墊或10-30mm 泡綿；3) 利用磁力起重器的磁力將切割固定設(shè)備固定在切割機(jī)載物臺(tái)上，磁力起重器底邊 與晶體墊板緊密接觸，3-5個(gè)磁力起重器配合使用使墊板固定；4) 利用切割固定設(shè)備上的螺桿多點(diǎn)接觸晶體，使晶體固定，調(diào)整好晶體角度；5) 在待切割成型坯片一側(cè)設(shè)置擋板，擋板固定在載物臺(tái)上，待切割成型坯片與擋板 之間設(shè)置橡膠墊，調(diào)整好待切割成型坯片底面的固定螺絲，在待切割成型坯片的上下邊 沿不影響坯片成型處膠貼有機(jī)玻璃條；6) 開始切割；7) 切割完成的成型坯片安全取出，整型時(shí)，將無(wú)用部分切除。 剛切割下的晶體成型坯片坯片尺寸較大，厚度較薄，I類420mm成型坯片切割時(shí)，一般口徑大于420咖x 700mra，厚度為15鵬左右；II類420mra成型坯片切割時(shí)， 一般口 徑大于450mm x 450mm，厚度為15ram左右。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明利用自制晶體固定設(shè)備，可以有效地解決晶體本身和成 型坯片易碎裂以及成型坯片定向精度容易偏離的問(wèn)題。實(shí)施例2:切割固定設(shè)備和防止成型坯片碎裂的方法與實(shí)施例1相同，差別在于-切割固定設(shè)備的鋼板上均勻安裝8個(gè)螺桿。防止成型坯片碎裂的方法中，步驟4)利用切割固定設(shè)備上的螺桿小接觸面接觸晶 體，使晶體固定；步驟5〉中，在待切割成型坯片的上下邊沿不影響坯片成型處膠貼有 玻璃條。實(shí)施例3:切割固定設(shè)備和防止成型坯片碎裂的方法與實(shí)施例1相同，差別在于切割固定設(shè)備的鋼板上均勻安裝12個(gè)螺桿。防止成型坯片碎裂的方法中，步驟4)利用切割固定設(shè)備上的螺桿小接觸面接觸晶 體，使晶體固定；步驟5)中，在待切割成型坯片的上下邊沿不影響坯片成型處膠貼有 鋼鋸條。實(shí)施例4:切割固定設(shè)備和防止成型坯片碎裂的方法與實(shí)施例1相同，差別在于 切割固定設(shè)備的鋼板上均勻安裝12個(gè)螺桿。防止成型坯片碎裂的方法中，步驟4)利用切割固定設(shè)備上的螺桿小接觸面接觸晶 體，使晶體固定；步驟5)中，在待切割成型坯片的上下邊沿不影響坯片成型處膠貼有 有機(jī)玻璃條、玻璃條和鋼鋸條。
權(quán)利要求
1. 一種大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備，利用工業(yè)磁力起重器改制而成，其特征在于，選用300-600kg磁力起重器，在磁力起重器一側(cè)垂直固定一塊鋼板，鋼板上均勻安裝6-12個(gè)螺桿。
2、 如權(quán)利要求l所述的大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備，其特征在于，所述的 鋼板的厚度為5 — 10mm，高度為250—400mm，寬度為10—250mm。
3、 一種利用權(quán)利要求1所述的大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備，防止大尺寸磷 酸二氫鉀晶體成型坯片碎裂的方法，其特征在于，具體方法步驟如下-1) 將待切割kdp晶體放置在相對(duì)恒溫的切割機(jī)室內(nèi)，室內(nèi)晝夜溫差為土rc，放置7-10天;2) 將待切割晶體放在墊板上，在晶體和墊板之間放置3-5mm橡膠軟墊或10-30mm 泡綿；3) 利用磁力起重器的磁力將切割固定設(shè)備固定在切割機(jī)載物臺(tái)上，磁力起重器底邊 與晶體墊板緊密接觸，3-5個(gè)磁力起重器配合使用使墊板固定；4) 利用切割固定設(shè)備上的螺桿多點(diǎn)或小接觸面接觸晶體，使晶體固定，調(diào)整好晶體 角度；5) 在待切割成型坯片一側(cè)設(shè)置擋板，擋板固定在載物臺(tái)上，待切割成型坯片與擋板 之間設(shè)置橡膠墊，調(diào)整好待切割成型坯片底面的固定螺絲，在待切割成型坯片的上下邊 沿不影響坯片成型處膠貼有機(jī)玻璃條、玻璃條或鋼鋸條，有機(jī)玻璃條、玻璃條或鋼鋸條 可使用其中之一或其中兩種或三種；6) 開始切割；7) 切割完成的成型坯片安全取出，整型時(shí)，將無(wú)用部分切除。
全文摘要
大尺寸磷酸二氫鉀晶體切割固定設(shè)備和防止成型坯片碎裂的方法，屬于人工晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域。切割固定設(shè)備是利用工業(yè)磁力起重器改制而成；防止成型碎裂的方法是切割前，將待切割KDP晶體放置在相對(duì)恒溫的切割機(jī)室內(nèi)，室內(nèi)晝夜溫差為±1℃，放置7-10天；將待切割晶體放在墊板上，將切割固定設(shè)備固定在切割機(jī)載物臺(tái)上，使墊板固定；利用切割固定設(shè)備上的螺桿多點(diǎn)或小接觸面接觸晶體，使晶體固定，調(diào)整好晶體角度；在待切割成型坯片一側(cè)設(shè)置橡膠墊和擋板，擋板固定在載物臺(tái)上，在待切割成型坯片的上下邊沿不影響坯片成型處，膠貼有機(jī)玻璃條、玻璃條和鋼鋸條；切割完成的成型坯片安全取出，無(wú)用部分切除。本發(fā)明解決了晶體的固定和成型坯片易碎裂問(wèn)題。
文檔編號(hào)B28D5/00GK101259737SQ20081001580
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者洵 孫, 李毅平, 王光林, 王圣來(lái), 王正平, 許心光, 顧慶天, 齊開亮 申請(qǐng)人:山東大學(xué)