稀土离子掺杂的透明陶瓷制备工艺及其性能研究

透明陶瓷是一类通过玻璃的受控晶化而形成的由特定纳米晶相和玻璃基体构成的复合材料。近年来,因其在光通讯、激光、固态三维显示和太阳能电池等领域具有广阔的应用前景而成为光学材料领域的研究热点之一。本文研究了透明陶瓷的制备工艺,并采用熔体急冷法及后续热处理方法分别制备了稀土掺杂的含CaF2和YF3纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷材料,通过热分析、X射线粉末衍射、高分辨电子显微镜、吸收光谱和荧光光谱等技术系统地研究了所得材料的晶化行为、显微结构和光谱性能。     

钇铝石榴石(YAG)激光透明陶瓷研究进展

钇铝石榴石(YAG)激光透明陶瓷由于具有单晶、玻璃激光材料无可比拟的优势而成为研究热点,并得到迅速发展,高性能的稀土元素掺杂YAG透明激光陶瓷被相继报导.本文综述了近年来国内外关于YAG激光透明陶瓷的最新研究成果.主要包括YAG微细粉体合成、烧结添加刺及多晶YAG透明陶瓷的致密化烧结技术,并对比了YAG透明陶瓷相对于Y...     

电子陶瓷和器件的低温共烧技术

较系统地介绍了电子器件用低温共烧陶瓷(low temperature cofired ceramics,LTCCs)材料,探讨了其工艺中的若干问题。电子器件用低温共烧陶瓷材料包括:玻璃/陶瓷复合材料、结晶化玻璃、晶化玻璃/陶瓷复合材料以及液相烧结陶瓷,其中典型的和最为常用的LTCCs为玻璃/陶瓷(特别是氧化铝)复合材料。正在研究的一些陶瓷介质材料中,Bi基介质材料引起了人们的关注。玻璃/陶瓷复合材料的制备工艺中,应当着重关注和加深了解玻璃的流动性和结晶性、玻璃的起泡、玻璃和陶瓷颗粒间的反应、共烧材料的匹配等问题,从优选材料配方和优化工艺着手,从而获得优质可靠的材质和器件。     

ZnS透明陶瓷的研究进展及其应用

硫化锌(ZnS)透明陶瓷在可见光至长波红外波段(0.36～12μm)都具有很高的透过率,且拥有较好的力学和热学综合性能,在红外窗口、中红外激光增益介质等方面具有广泛的应用。本文梳理了ZnS透明陶瓷的研究进展,并分析了热压烧结、化学气相沉积和放电等离子烧结等制备工艺对ZnS透明陶瓷光学性能和力学性能的影响,对ZnS透明陶瓷的发展进行了总结和展望。     

反应析晶烧结法制备硅灰石玻璃陶瓷

本文提出了一种直接利用废玻璃制备硅灰石玻璃陶瓷的新工艺:反应析晶烧结法。将高岭土和碳酸钙为主要原料合成的析晶促进剂加入到废玻璃粉末中烧结,通过两者间的反应析出硅灰石。研究了析晶促进剂含量和烧结温度对硅灰石玻璃陶瓷的组织、烧结和性能的影响,结果表明:随着析晶促进剂含量的增加,玻璃陶瓷的体密度和开孔隙率增加,强度先增后降。提高烧结温度促进反应析晶,并导致玻璃陶瓷的体密度、开孔隙率和强度降低。析晶促进剂含量为15%,烧结温度为850℃时,制得的硅灰石玻璃陶瓷的力学性能最佳。     

高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成

提出以玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂,低温液相烧结复合氧化物陶瓷的技术思路。研究了BaO–Al2O3–SiO2(BAS)玻璃的高温黏流特性和降温析晶特性,以确定其液相烧结工艺。以BAS玻璃作为烧结助剂,由液相烧结制备了Y2Si2O7,Y2SiO5,3Al2O3·2SiO2或La2Zr2O7复合氧化物陶瓷。结果表明:采用钡长石玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂,可实现高熔点复合氧化物陶瓷的低温烧成,能制备以设计的复合氧化物为主晶相,母体玻璃析晶得到钡长石为次晶相的复合氧化物陶瓷。     

反应析晶烧结法制备可加工氟闪石玻璃陶瓷致密化研究

采用两种加热方式对氟云母晶体和普通钠钙玻璃混合粉末进行烧结,用扫描电镜观察烧结过程中玻璃陶瓷的组织演变,结合样品收缩率和密度的变化,研究了玻璃陶瓷的致密化行为.研究结果表明,致密化是通过玻璃的粘性流动实现的,氟云母加入对玻璃粘性流动有阻碍,降低了烧结驱动力.加热至850 ℃,氟云母与玻璃发生反应析晶形成氟闪石,对致密化影响很大.反应析晶发生前,玻璃陶瓷的密度随温度升高和等温时间延长而提高;反应析晶发生后,逐渐形成密集的相互交织的氟闪石晶体骨架对玻璃粘性流动产生严重阻碍,玻璃陶瓷的密度随温度升高略有下降.     

激光陶瓷的研究进展

随着透明陶瓷制备技术的不断发展,使得部分透明陶瓷成功用作激光放大介质,这为透明陶瓷的应用开辟了新的领域,即用作激光陶瓷.本文对激光陶瓷的研究现状和发展作了综合评述.     

晶化温度对钢渣玻璃陶瓷显微结构的影响

本文以钢渣为主要原料制备玻璃陶瓷。用DTA、XRD和SEM研究晶化温度范围并鉴定玻璃陶瓷主晶相与显微结构。探讨了不同晶化温度时玻璃陶瓷显微结构的影响。研究表明：钢渣玻璃陶瓷主晶相为透辉石，晶化温度提高导致晶体长大并增多，抗弯强度、晶相含量也随之增大。     

反应析晶烧结法制备透辉石-钠长石玻璃陶瓷

以滑石、高岭土和化学试剂合成了两种析晶促进剂,加入到废玻璃粉末中烧结制备成透辉石-钠长石玻璃陶瓷。研究了析晶促进剂的组成和加入量对玻璃陶瓷析晶和性能的影响。结果表明,在烧结过程中,析晶促进剂和玻璃发生反应,析出透辉石和钠长石。析晶促进剂的组成和加入量对反应析晶有一定影响,随析晶促进剂加入量的增加,玻璃陶瓷密度和强度先增后降,存在一最佳加入量,这时烧结的玻璃陶瓷有较高的密度和强度。     

超低温烧结微波介质陶瓷制备工艺的研究进展

传统方法制备微波介质陶瓷通常需要1 000℃以上高温，不仅工艺周期长、能量消耗高，而且难以实现多种材料体系的集成共烧。如今，无线通讯技术的不断革新和蓬勃发展对微波器件小型化、集成化提出了更高要求，低温共烧陶瓷/超低温共烧陶瓷技术被开发和广泛应用。研究烧结温度更低、烧结效率更高，且微波介电性能优异的节能环保型绿色制备工艺，已经成为全球范围内研究热点之一。液相烧结、热压烧结、微波烧结、放电等离子体烧结、闪烧等烧结工艺的提出促进了低温烧结微波介质陶瓷的发展。最近，又出现了一种新的超低温烧结工艺—冷烧结技术。冷烧结具有极低的烧结温度(一般≤300℃)、可在短时间内实现陶瓷高致密化，且在物相稳定性、复合共烧以及晶界控制等方面有着优势，为超低温烧结工艺以及微波介质材料体系的开发提供了新的契机。     

烧成温度对反应析晶法制备可加工氟闪石玻璃陶瓷的影响

将氟云母晶体粉末与普通窗玻璃粉末直接混合后烧结制备出可加工氟闪石玻璃陶瓷,与传统的玻璃陶瓷制备工艺不同的是:氟闪石晶体不是从母相玻璃中直接析出,而是通过氟云母和玻璃间的反应析出.用X射线衍射、扫描电镜分析了氟闪石的反应析晶和玻璃陶瓷的组织,研究了烧成温度对玻璃陶瓷密度、可加工性和抗压强度的影响.结果表明:随着烧成温度的提高,氟闪石反应析晶速度加快,玻璃陶瓷加工性得到改善,但密度和强度下降.900℃烧结2h制备的玻璃陶瓷具有良好的可加工性和较高的强度.     

掺杂玻璃助剂的Ba5Nb4O15陶瓷烧结特性及介电性能

引入玻璃烧结助剂,采用液相烧结手段制备了低温烧结Ba5Nb4O15微波介质陶瓷.采用X射线衍射和扫描电子显微技术分析了陶瓷的物相组成和微观形貌.研究表明:陶瓷主晶相为Ba5Nb4O15,铋硅酸盐玻璃在陶瓷中以液相形式存在,促使陶瓷烧结温度从1300℃降至1100℃.添加4wt.％铋硅酸盐玻璃的Ba5Nb4O15陶瓷在1100℃烧结,具有良好的微波性能:相对介电常数εr=39.01,品质因子Q × f=12214GHz.     

Nd:YAG透明陶瓷制备技术的研究进展

掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)透明陶瓷是新一代固体激光材料。同Nd：YAG单晶和钕玻璃相比，Nd：YAG透明陶瓷及其制备技术具有许多优点，例如可获得掺杂浓度更高、尺寸更大的材料，可实现多层、多功能陶瓷复合结构，同时成本较单晶生长低，可实现大规模生产等，因而受到广泛重视。文中对近年来Nd：YAG透明陶瓷激光材料的研究进展、制备技术及其激光器的发展进行了综合评述，并展望了其应用前景。     

玻璃陶瓷的研究与发展

玻璃陶瓷是通过控制玻璃体析晶而获得的多晶陶瓷材料。笔者针对玻璃陶瓷的功能、种类及应用领域,介绍了玻璃陶瓷的典型结构和性能特点,研究了玻璃陶瓷的配方及合成工艺,阐述了玻璃陶瓷的制备方法及其典型应用,指出了玻璃陶瓷的应用发展前景。     

废玻璃粉反应析晶制备枪晶石玻璃陶瓷性能研究

将废玻璃粉与钙铝黄长石、氟化钙混合,使用反应析晶烧结法制备出主晶相为枪晶石的玻璃陶瓷.研究了钙铝黄长石和氟化钙含量、烧结温度对玻璃陶瓷晶相、相对密度、烧结率、吸水率及力学性能的影响.结果表明,加入15％(质量分数,下同)钙铝黄长石和6％氟化钙时,玻璃陶瓷中析出的主晶相为枪晶石.提高钙铝黄长石或氟化钙含量有硅灰石析出.在850℃和900℃烧结后,玻璃陶瓷的相对密度和烧结率都随钙铝黄长石或氟化钙含量的升高而降低,其中,提高氟化钙含量比提高钙铝黄长石含量对烧结阻碍作用更大;吸水率随钙铝黄长石或氟化钙含量的升高而升高;玻璃陶瓷的强度随钙铝黄长石或氟化钙含量提高而降低,随温度升高而变大.和850℃相比,900℃烧结后,枪晶石玻璃陶瓷的强度最大可提高51％.     

读者信箱

问：透明陶瓷的应用领域有哪些？其研究进展和发展现状如何？ 答：1简介 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷或钠灯灯管等制品像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就变得不透明。如果选用高纯原料，并通过一定的工艺方法排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用此方法得到透明的氧化铝陶瓷，后来研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇一二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。     

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/SiO2高膨胀低温共烧陶瓷研究

用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃与二氧化硅复合的方法制备了高膨胀系数低温共烧陶瓷。实验首先制备一组玻璃材料,通过热膨胀测试、DTA等方法研究了玻璃的热学性能,然后用玻璃与石英、方石英和鳞石英晶体按一定比例复合制得高膨胀低温共烧陶瓷。通过烧结试验、XRD等分析方法研究了复相陶瓷材料的烧结收缩性能、晶相组成、热膨胀系数和介电常数。结果表明:50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃具有较低的转变温度(520℃)。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,850℃/10min烧结可以获得热膨胀系数为12.18×10-6K-1、介电常数为5.37的低温共烧陶瓷。     

Si3N4-MgO-CeO2陶瓷烧结中的致密化与自动析晶

用等离子放电烧结的方法制备了Si3N4-MgO-CeO2陶瓷，用排水法测定了密度，用X射线衍射的方法测定了物相变化。发现在烧结过程中，高于l450℃时,MgO-CeO2就会与氮化硅粉末表面的SiO2反应形成硅酸盐液相，促进烧结致密化，冷却后形成玻璃相留在晶界，氮化硅的致密化在l500℃接近完成。但高于l550℃烧结，MgO反而会析晶，提高氮化硅陶瓷的高温性能。     

加入片状晶种的氧化铝粉体的烧结研究

以熔盐法制备的片状α-AI2O3单晶颗粒作为晶种,CaO-AI2O3-SiO2体系为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了氧化铝陶瓷.通过对陶瓷密度的测定和显微结构的分析,研究了烧结温度和晶种加入量对坯体烧结致密化和显微结构的影响.研究结果表明,在低温区烧结体的密度随着晶种量的增加而增加,当烧结温度大于1500℃后,晶种的引入对烧结体的密度影响不大,在1575℃达到致密化,且陶瓷中出现了明显的柱状晶,柱状晶的长径比随着晶种量的增加而减小.加入10%晶种时柱状晶的数量和长径比都达到较大值.