Nghiên cứu công nghệ, chế tạo gốm quang học đa tinh thể hạt mịn KO-12 trong suốt bức xạ hồng ngoại trên cơ sở bột nano MgF2 ứng dụng cho hệ quang hồng ngoại
Gốm quang học là vật liệu đa tinh thể được chế tạo chủ yếu bằng phương pháp luyện kim bột. Vật liệu gốm quang học đa tinh thể có các tính chất quang học không thua kém so với vật liệu đơn tinh thể và có một số ưu điểm như: giá thành rẻ hơn, dễ dàng chế tạo các chi tiết kích thước lớn và có hình dạng phức tạp, các tính chất cơ học cao hơn (đặc biệt là độ dai phá huỷ), ở nhiệt độ chế tạo thấp hơn (nhiệt độ thiêu kết gốm quang học khoảng 60-80% nhiệt độ nóng chảy). Chính vì vậy, vật liệu gốm quang học đa tinh thể đang dần thay thế vật liệu đơn tinh thể để chế tạo các hệ quang học.
Các loại gốm quang học khác nhau được đặc trưng bởi cấu trúc tinh thể, tính chất quang và tính chất cơ lý. Trong các loại gốm quang học đa tinh thể thì KO-12 là một trong những loại gốm được sử dụng rộng rãi hơn cả. Gốm quang học đa tinh thể hạt mịn KO-12 trong suốt với bức xạ hồng ngoại có giải bước sóng từ 0,8÷7μm, có tính chất quang học và cơ học đồng nhất, chịu sốc nhiệt tốt.
Hiện nay, trong nước đang triển khai chế tạo sản phẩm quốc gia về tên lửa phòng không tầm thấp. Vật liệu gốm quang học KO-12 được sử dụng để chế tạo chóp gió cho loại tên lửa này. Tuy nhiên, chúng ta không tự chủ sản xuất được loại vật liệu gốm quang học này mà phải nhập từ nước ngoài. Vì thế, việc nghiên cứu làm chủ công nghệ chế tạo loại vật liệu này là hết sức cấp thiết.
Xuất phát từ thực tiễn trên, TS. Nguyễn Tuấn Hiếu cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ thuộc Tổng Cục Quốc phòng thực hiện “Nghiên cứu công nghệ, chế tạo gốm quang học đa tinh thể hạt mịn KO-12 trong suốt bức xạ hồng ngoại trên cơ sở bột nano MgF2 ứng dụng cho hệ quang hồng ngoại” với mục tiêu làm chủ được công nghệ, chế tạo vật liệu gốm quang học đa tinh thể hạt mịn KO-12 trong suốt trong dải bức xạ hồng ngoại bước sóng từ 0,8÷7μm đạt yêu cầu kỹ thuật vàchế tạo được chóp gió tên lửa phòng không tầm thấp đạt yêu cầu kỹ thuật tương đương với sản phẩm cùng loại của Nga.
Với mục tiêu làm chủ được công nghệ và chế tạo gốm quang học đa tinh thể hạt mịn KO-12 trong suốt trong dải bức xạ hồng ngoại bước sóng từ 0,8÷7μm đạt yêu cầu kỹ thuật, trải qua quá trình nghiên cứu nhóm đề tài đã hoàn thành các nội dung đề ra trong nghiên cứu như sau:
- Đã nghiên cứu tổng quan và khảo sát thành phần, cấu trúc, tính chất cơ lý và tính chất quang học của vật liệu mẫu gốm quang học KO-12 do LB Nga chế tạo.
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo gốm quang học KO-12, nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm. Thử nghiệm tìm ra vật liệu ép thích hợp nhất (bột nguyên liệu cỡ 80-100 nm). Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tìm ra bộ thông số công nghệ ép nóng tối ưu (Nhiệt độ ép nóng: 650°C, thời gian ép nóng: 30 phút, áp suất ép nóng: 250 Mpa). Xây dựng quy trình công nghệ ép nóng chế tạo, quy trình kiểm tra phôi chóp gió TLPKTT.
- Đã thiết kế, chế tạo bộ trang bị công nghệ (khuôn ép, đồ gá) phục vụ chế tạo và thử nghiệm sản phẩm.
- Chế tạo được 72 phôi gốm quang học KO-12 đạt yêu cầu kỹ thuật tương đương sản phẩm của Nga, trong đó 20 phôi dành cho gia công chế tạo các mẫu kiểm tra, thử nghiệm, 20 phôi dùng để mài chế tạo chóp gió TLPKTT và 32 phôi còn lại làm sản phẩm đề tài).
- Chế tạo được 20 chóp gió tên lửa phòng không tầm thấp từ phôi gốm quang học đạt yêu cầu kỹ thuật.
Sản phẩm của đề tài góp phần làm chủ công nghệ sản xuất một loại vật liệu mới đối với nước ta là vật liệu gốm quang học KO-12, tăng tính chủ động và tính kinh tế, tiết kiệm ngoại tệ và giảm thiểu sự phục thuộc vào nước ngoài.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19990/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
