Effect of surface roughness on the strength of sapphire fiber

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

In this work, sapphire fibers formed using the modified Stepanov/EFG method were tested for strength. A study of the surface of sapphire fibers obtained from the melt shows that the roughness of the fibers arises mainly due to its fluctuation in ascending gas flows during the growth process. The paper investigates the effect of fiber surface roughness on its strength. To reduce the roughness, the fiber diameter stabilization system was used, which enable to reduce the roughness parameters to tens of nanometers. When testing according to the original method, it was found that a decrease in the surface roughness of the fiber leads to an increase in its strength. And the strength of the fibers decreases with length in a power law.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

D. Stryukov

Institute of Solid State Physics RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: stryukov@issp.ac.ru
Rússia, 142432, Chernogolovka

V. Kiiko

Institute of Solid State Physics RAS

Email: stryukov@issp.ac.ru
Rússia, 142432, Chernogolovka

V. Kurlov

Institute of Solid State Physics RAS

Email: stryukov@issp.ac.ru
Rússia, 142432, Chernogolovka

Bibliografia

  1. Handbook of Ceramic Composites / Ed. Bansal N.P. Kluwer Academic Publishers, 2005.
  2. Metallic Matrix Composites / Ed. Kreider K.G. Academic Press, 1974.
  3. Tewari S.N., Asthana R., Noebe R.D. // Metallurgical Transactions A. 1993. V. 24. P. 2119. https://doi.org/10.1007/BF02666345
  4. Chalmers B., LaBelle H.E., Mlavsky A.I. // J.Crystal Growth. 1972. V 13/14. P. 84. https://doi.org/10.1016/0022-0248(72)90067-X
  5. LaBelle H.E. // J. Crystal Growth. 1980. V. 50. P. 8. https://doi.org/10.1016/0022-0248(80)90226-2
  6. Kurlov V.N., Rossolenko S.N., Abrosimov N.V., Leb-bou Kh. Shaped Crystal Growth in Crystal Growth Processes Based on Capillarity Czochralski, Floating Zone, Shaping and Crucible Techniques / Ed. Duffar Th. John Wiley & Sons, 2010. P. 277. https://doi.org/10.1002/9781444320237.ch5
  7. Степанов А.В. Будущее металлообработки. Ленинград: Лениздат, 1963. 131 с.
  8. Rudolph P., Fukuda T. // Cryst. Res. Technol. 1999. V. 34. P. 3. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-4079(199901) 34:1<3::AID-CRAT3>3.0.CO;2-X
  9. Fiber Crystal Growth from the Melt / Eds. Fukuda T., Rudolph P., Uda. S. Springer-Verlag, 2004. https://doi.org/10.1007/978-3-662-07214-1
  10. Feigelson R.S. // J. Crystal Growth. 1986. V. 79. P. 669. https://doi.org/10.1016/0022-0248(86)90535-X
  11. Merberg G.N., Harrington J.A. // Appl. Optics. 1993. V. 32. P. 3201. https://doi.org/10.1364/AO.32.003201
  12. Mileiko S.T., Kazmin V.I. // J. Mater. Sci. 1992. V. 27. P. 2165. https://doi.org/10.1007/BF01117932
  13. Kurlov V.N., Kiiko V.M., Kolchin A.A., Mileiko S.T. // J. Crystal Growth. 1999. V. 204. P. 499. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00213-4
  14. Kurlov V.N., Stryukov D.O., Shikunova I.A. Growth of sapphire and oxide eutectic fibers by the EFG techni-que. // J. Physics: Conf. Series. 2016. V. 673. P. 0120175. https://doi.org/10.1088/1742-6596/673/1/012017
  15. Магунов А.Н. Лазерная термометрия твердых тел / А. Н. Магунов. – М.: Физматлит, 2001. 224 с.
  16. Katyba G.M., Zaytsev K.I., Dolganova I.N., Chernomyrdin N.V., Ulitko.V.E., Rossolenko S.N., Shikunova I.A., Kurlov V.N. // Prog. Crystal Growth Characterization Mater. 2021. V. 61. P. 100523. https://doi.org/10.1016/j.pcrysgrow.2021.100523
  17. Kiiko V.M., Mileiko S.T. // Composites Sci. Technol. 1999. V. 59. № 13. Р. 1977. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(99)00054-8
  18. Single Crystal Sapphire Optical Fiber (2023) Photran LLC. https://www.photran.com
  19. Crystal fiber pioneers (2023) MicroMaterials Inc., Tampa, FL, U.S.A. http://www.micromaterialsinc.com/
  20. High Power Laser Gain Module Taranis for Short Pulses Lasers (2023) Fibercryst, France. https://www.fibercryst.com/

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. The scheme of growing sapphire fiber by the Stepanov/EFG method: 1– crystal; 2 – seed; 3 – melt; 4 – shaper.

Baixar (160KB)
Metadados
3. Fig. 2. Growing fibers in a group way: a – with a circular arrangement of capillary channels of the shaper: 1 – seed crystal, 2 – fibers; b – with a linear arrangement of channels.

Baixar (339KB)
Metadados
4. Fig. 3. Sapphire fibers with a diameter of 200 microns grown at a pulling rate of 300 (a) and 125 mm/h (b).

Baixar (344KB)
Metadados
5. Fig. 4. Sapphire fiber grown without using a diameter stabilization system.

Baixar (287KB)
Metadados
6. Fig. 5. The principle of operation of the fiber diameter stabilization system (a) and the fiber grown using this system (b).

Baixar (379KB)
Metadados
7. Fig. 6. Surface roughness of sapphire fibers grown in the usual mode (a) and using a diameter stabilization system (b). Pt is the sum of the height of the largest protrusion and the depth of the largest depression of the surface relief.

Baixar (403KB)
Metadados
8. Fig. 7. Test results of a batch of fibers: the dependence of the ultimate deformation during fracture and the strength of the fibers on the length and diameters of the cross section (indicated in the graph field) (a); fiber after testing (b), the arrows show fiber fractures.

Baixar (443KB)
Metadados
9. Fig. 8. The dependence of the ultimate deformation and strength of fibers on the length of an ordinary fiber (●) and a fiber grown with a diameter stabilization device (o).

Baixar (118KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».