TeO2晶体的力学性能及缺陷分析(2)
3.2.1 二氧化碲晶体的实验数据记录 19
3.3 脆性指数和屈服强度计算结果 20
3.4 缺陷的观察结果 22
第4章 结论 24
致谢 25
参考文献 26
第1章 绪论
1.1 引言
从材料的使用性能考虑，可将材料分为结构材料和功能材料。前者以力学性能为基础，用于制造以受力为主的构件。功能材料则主要是利用物质独特的物理性质、化学性质或生物功能等而形成的一类材料[1]。当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。
晶体材料具有许多功能。它能实现电、磁、光、声和力等能量交互和转换，是近代科学技术发展不可缺少的重要功能材料。天然晶体无论品种、质量和数量方面都不能满足近代科学技术发展的需要，因而促进了人工晶体生长及性能的研究。研究日益深入，各种性能的晶体材料日新月异，如分子的吸附与分离、分子与离子交换、多项催化、手性、光电磁性等晶体材料。通过选择特定几何构型的中心金属离子和特殊的有机配体可以在一定程度上实现晶态材料的定向设计和合成[1、3]，同时，还通过选择功能性的中心金属离子和具有功能官能团的有机配体赋予目标晶态材料以光、电、磁、手性拆分和催化等功能，进一步拓展了其在电子、光学、磁化学、催化以及生物模拟等诸多领域的广阔应用前景。
二氧化碲（TeO2）是一种优良的声光晶体。TeO2晶体自身的热导率较低，晶体的热膨胀系数又呈各向异性，而且相差较大。所以在晶体生长和降温过程中,容易积累较大的热应力，导致位错的产生。缺陷的存在极大地影响了晶体的声学性能[2] 及力学性能，同时也有可能造成光散射。二氧化碲（TeO2）相关的文献较少，特别是力学性能方面，更是没有学者研究过。但是力学性能的好坏严重影响着其服役效果和服役寿命。功能材料的设计和使用寿命中，硬度决定器件的耐磨性；残余应力影响器件的成品率和服役性能；断裂强度是设计承载构件中最重要的材料特性；疲劳强度决定器件长期服役的可靠性。所以不能忽略了TeO2晶体的力学性能，它决定了TeO2晶体的使用范围和情况。本课题研究了不同晶面的TeO2晶体的文氏硬度Hv、断裂韧性Kc、脆性指数B和屈服强度σ等力学参数，并进行比较分析，对二氧化碲晶体的主要力学性能参数进行表征。除此之外，还通过腐蚀试验和显微观察，对二氧化碲晶体的缺陷形貌及产生的原因进行了分析和总结。
1.2 声光晶体
1.2.1 声光晶体TeO2的应用
TeO2粉末为白色，有两种晶体其中四角晶体相对密度5.66（0℃），斜方晶体相对密度5.91（0℃），熔点733℃，沸点1260℃，450℃开始升华。加热显黄色，熔融呈暗黄红，为两性化合物，极难溶于水，不溶于氨水，溶于强酸和强碱。TeO2晶体是一种优良的声光晶体。因其具有高的品质因数，而广泛应用于红外器件、声光器件、红外窗口、电子元件材料，同时可作为橡胶、电镀行业添加剂、防腐剂等。用TeO2单晶制作的声光器件，在相同通光孔径下，分辨率可有数量级的提高。同时具有响应速度快、驱动功率小、衍射效率高、性能稳定可靠等优点。因此TeO2晶体是一种拥有广阔应用前景的器件材料。
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