温度不均匀引起KDP晶体开裂的实验与模拟

Pingping HUANG,Duanliang WANG,Weidong LI,Hui LIU,Guangxia LIU,Shenglai WANG

Journal of the Chinese Ceramic Society（2018）

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摘要

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30~40 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(10~150 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.

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