[发明专利]确定玻璃的温度或应力依赖的物理量的变化的方法

说明书

本发明涉及主要涉及制造或提供玻璃或玻璃陶瓷制品。本发明是基于如下目的：使得可以提供具有非常精确地表征的热机械性能的玻璃或玻璃陶瓷制品。为此，以温度或机械应力的不同变化速率，将玻璃或玻璃陶瓷材料的变形测定为时间的函数至少两次。基于所述测量，通过建模来确定松弛时间和加权因子。之后，基于与产品中发生的松弛过程的分布相关的松弛时间和加权因子，将温度依赖的或应力依赖的诸如热膨胀或折射率的物理量的时间延迟的变化作为预定义的温度变化或应力变化的函数计算。本发明用于在制造期间选择表现出所选的时间延迟性能的合适的玻璃制品。

技术领域

本发明主要涉及制造或提供玻璃或玻璃陶瓷制品。更具体而言，本发明涉及一种使得可以基于精确定义的热机械性能而表征、生产和/或选择玻璃和玻璃陶瓷制品的方法。

背景技术

以定制方式开发和制造的用于特定应用的特种玻璃和玻璃陶瓷制品设置有非常不同的要求，由于特定应用对诸如热膨胀和结构松弛的热机械量的不同要求，所制造的玻璃或玻璃陶瓷部件必须满足所述要求。这样的定制产品的示例包括望远镜反射镜基底和玻璃陶瓷制成的用于显微光刻的部件。

玻璃陶瓷在取决于产品的不同应用温度范围内表现出较低的热膨胀。例如ZERODUR是专门为在室温范围内的超低热膨胀而开发的。其它玻璃陶瓷、例如CERAN，在更宽的温度范围显示出较低的热膨胀。

ZERODUR和其它玻璃陶瓷的热膨胀系数(CTE)被指定为0℃-50℃的温度范围的平均CTE，并且被分类成几个膨胀类。但是更严格地，该分类仅适用于具有精确观测的温度速率和温度保持时间的预定义的测量方法。该规定对于大多数应用是足够的，但是在细节上给出了材料的不准确的图象。首先，膨胀系数在0℃-50℃的整个温度范围内不是恒定的，而是温度的函数。而且，膨胀行为还是时间的函数，被称为滞后行为。CTE的温度依赖性和时间依赖性不是ZERODUR的特定属性，而是所有玻璃陶瓷的内在特征。当在诸如用于ZERODUR的应用中指定玻璃陶瓷时，迄今无法说明滞后行为，因为缺乏用于指定和预测它们的合适方法。

当玻璃陶瓷经受机械载荷时，也不可以指定所发生的延迟的弹性。一个随之而来的问题是结构和应力松弛的计算仅在玻璃转化范围内是已知的，而对于定制要求，应当基于其在室温下的热机械性能来选择玻璃陶瓷。因此，有必要确定作为温度和时间的函数的玻璃或玻璃陶瓷材料的行为、和/或作为应力和时间的函数的延迟的弹性，并且能够在其基础上生产或选择玻璃或玻璃陶瓷制品。

在对于ZERODUR的最近的潜在的应用、诸如巨型望远镜TMT(三十米望远镜)或ESO的E-ELT(两者均为“极大型望远镜”；ELTs)中，不仅指定CTE(0℃-50℃)，而且也指定例如材料在望远镜的未来安装地点处的使用条件下的行为。这包括-13℃至+27℃的定义的温度范围，其与0℃至50℃的常见范围显著不同。此外，操作期间温度变化速率的范围为<0.17K/h，因此与36K/h的典型测量速率相比小得多。

发明内容

本发明的目的是使得可以提供具有非常精确地表征的热机械性能的玻璃或玻璃陶瓷制品。该目的是通过独立权利要求的主题来实现的。在从属权利要求中阐释了优选实施例和进一步的变型。

本文中所介绍的本发明是基于适当的方法和模型的开发，考虑到典型的玻璃转化之下的松弛现象，所述方法和模型使得可以高度精确地表征玻璃和玻璃陶瓷的热机械性能。在下文中，术语“玻璃转化之下”(根据ISO 7884-8定义的转化温度T_g)是指T_g减去100K以下的温度范围，其中松弛现象不能由玻璃转化物理现象的模型和技术来表示。在玻璃陶瓷的情况下，温度T_g是残留的玻璃相的玻璃转化温度。