掺杂Eu3+或Tb3+的(Gd,Lu)2O3粉体的发光性能

采用高温固相法在空气中合成了(Od,Lu)2O3,(Gd,Lu)2O3:Eu3+和(Gd,Lu)2O3:Tb3+系粉体.研究了二元系中Lu2O3的摩尔分数对抑制Gd2O3高温相变、粉体的发光性质和光谱性质的影响.结果表明:在(Gd,Lu)2O3系粉体中,当Lu2O3的摩尔分数(下同)大于40%时,能在煅烧温度不低于1 700℃情况下,抑制Gd2O3的相变得到利于制备透明陶瓷的立方相结构.而且随着Lu3+离子的浓度增加,先后观察到红移和蓝移现象;在(Gd,Lu)203:Eu3+系粉体中,粉体的发光强度随着Lu3+掺杂量增加而减小,Eu3+的最佳掺杂量为7%;在(Gd,Lu)2O3:Tb3+系粉体中,Tb3+离子的最佳掺量为1%.     

稀土助剂Gd2O3对W/Al2O3复合陶瓷烧结性能、力学性能和屏蔽性能的影响

以微米钨粉和α-Al2O3粉为基体,Gd2O3-MgO-SiO2为改性剂,采用常压烧结方式制备了W/Al2O3屏蔽复合陶瓷,并研究了Gd2O3含量及烧结温度对复合陶瓷烧结性能、微观结构、力学性能和屏蔽性能的影响.结果表明:烧结温度为1550℃,引入1.5wt％的Gd2O3可明显提高陶瓷的致密化程度,其力学强度高达276.44 MPa,较未改性陶瓷提高了38％.并且该陶瓷对y射线有优异的屏蔽性能,半衰减厚度值仅为1.49 cm.     

稀土铈离子掺杂镥铝石榴石光学透明闪烁陶瓷

首先简单介绍了国际上目前在闪烁透明陶瓷研究领域所涉及的材料体系、发展水平及存在的主要问题,然后重点介绍中国科学院上海硅酸盐研究所近年来在稀土铈离子掺杂镥铝石榴石(LuAG:Cze)透明闪烁陶瓷的制备、微观结构和光学性能等方面的研究结果。采用高温固相反应和共沉淀方法通过真空烧结工艺可制备透过率达77%的LuAG:Ce透明陶瓷。材料显微结构均匀,平均晶粒尺寸为10μm。在γ射线激发下、在国际上首次成功实现了闪烁输出,光产额为4818光子/MeV,为同样条件下测定的LuAG:Ce单晶的45%,锗酸铋(bismuth germanate,BGO)单晶的60%。最后,指出具有各向同性的立方材料体系、高质量粉体原料的制备以及降低光学散射损耗的有效方法是研制高质量光学透明陶瓷材料的关键因素。     

钇铝石榴石透明陶瓷的生产工艺和性能

叙述了钇铝石榴石透明陶瓷的主要生产工艺：粉末制备,添加剂的引入,成形与烧成,并列出了它的主要性能。     

类蓝宝石立方氧化铝透明陶瓷的冷高压制备、显微结构和光学性能

采用GPa级高压低温烧结制备出立方γ-氧化铝(γ-Al₂O₃)透明陶瓷材料,通过调节温度并研究了立方γ-氧化铝陶瓷在常压和高压下的相变行为、显微结构和掺杂稀土离子(Eu³⁺)的发光特性。结果表明：采用5 GPa压力和温度为300℃所烧结的立方氧化铝透明陶瓷,其直线透过率在可见光和近红外波段达到86%,与蓝宝石单晶体在该波段的透光性能一致,并且其平均晶粒尺寸小于20 nm,Vickers硬度达16 GPa。另外,在立方氧化铝基质中掺入三价稀土Eu³⁺后,三价Eu³⁺能自还原为二价Eu²⁺。当对Eu³⁺掺杂γ-Al₂O₃材料加热至300℃后,其荧光光谱表现出最强的Eu²⁺发射,继续升高温度至1 200℃后,二价Eu²⁺的发射强度降低至最小值,并恢复为三价Eu³⁺的发射。这表明立方氧化铝具有自还原的结构优势,有利于获得低价金属离子掺...     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷

利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术开展对氮化铝透明陶瓷的研究.分析了原料粉的特性,烧结工艺对烧结体的影响以及所制备的氮化铝透明陶瓷的显微结构.     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷的研究

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)技术烧结氮化铝，在不加任何添加剂的条件下，1800℃，4～20min烧结制备了透明的氮化铝陶瓷。XRD，SEM，EPMA和TEM等测试结果表明，制备出的氮化铝陶瓷纯度较高、晶粒细小、结构均匀，具有良好的透光性能。充分说明SPS技术可应用于透明陶瓷的制备。与此同时，测试结果显示，AlN陶瓷中还含有少量的缺陷，包括位错、层错、气孔、第二相包裹体，这些缺陷无疑会对陶瓷的透光性能产生一定的影响。     

分散剂浓度对真空热压烧结Y2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响(英文)

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y₂O₃纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y₂O₃透明陶瓷。沉淀法是制备Y₂O₃粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现象,导致陶瓷的透明性降低。为了解决这一问题,在沉淀溶液中添加了PEG4000作为分散剂,期望改善其粉体的分散性。同时,在真空热压烧结过程中,用钽箔包裹样品,有效地防止了碳污染的发生。本工作研究了PEG添加量对Y₂O₃粉体和陶瓷的影响,并找到最佳工艺参数。结果表明,当PEG添加量为0.9%(摩尔分数),烧结温度为1 500℃时制备的Y₂O₃陶瓷具有最高的透明性,其在1 100 nm处的直线透过率为48.4%,在600 nm处也达到了18.0%。     

95A12O3陶瓷球磨时间与烧结性能研究

通过延长球磨时间,对２μｍ左右的微粉制备的９５Ａ１２Ｏ３陶瓷的生坯密度、颗粒分布及材料的体积密度之间的关系,进行了分析讨论,指出微粉９５Ａ１２Ｏ３材料的低密度值,与粉体坎堆积密度底直接相关。     

钇铝石榴石透明陶瓷的生产工艺和性能

叙述了钇铝石榴石透明陶瓷的主要生产工艺：粉末制备、添加剂的引入、成形与烧成,并列出了它的主要性能。     

AlON透明陶瓷的制备与性能

以碳热还原法制得的氮氧化铝(aluminum oxynitride,Al23O18N5,AlON)粉体为原料,Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结法在1850～1950℃和15～25MPa下制备了AlON透明陶瓷。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱仪分析了AlON陶瓷样品的相组成、显微形貌和红外透过率。结果表明:所制备的AlON透明陶瓷样品未发现杂质相,且晶界处未见明显的玻璃相,晶粒间为直接结合。AlON陶瓷样品的体积密度为3.69g/cm3,约为其理论体积密度的99.5%,弯曲强度为304MPa,断裂韧性为2.14MPa·m1/2;3mm厚透明陶瓷样品的红外透过率达81.3%。而气孔、晶界和第二相杂质等是影响AlON陶瓷透明度的主要因素。     

放电等离子烧结技术制备透明AlN陶瓷

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术,以CaF2为烧结助剂,在1850℃烧结15min,成功制备了透明AlN陶瓷。随着CaF2含量的增加,样品的密实度和透过率都随之提高。在CaF2含量为2．5％(质量分数)的AlN陶瓷样品的透光率最高(56．3％)。继续提高CaF2含量,样品密实度和透过率反而有所下降。SPS制备的纯AlN陶瓷样品中出现了颜色不均匀现象。与传统烧结方法比较,SPS制备的样品具有很高的致密度、纯度和良好的晶体结构。CaF2的加入降低了烧结温度,烧结时间短,提高了AlN陶瓷的透过率。是制备透明AlN陶瓷的有效烧结助剂。     

Bi_2O_3对堇青石陶瓷的烧结行为、相变和热膨胀性能的影响

采用X射线衍射仪、差热分析仪和热膨胀仪等手段研究了由氧化物粉末 (MgO、Al2 O3 和SiO2 )制备堇青石陶瓷时 ,添加Bi2 O3 对堇青石陶瓷相变和性能的影响 ,分析了Bi2 O3 在烧结过程中的作用机理是低温产生液相促进烧结。试验表明 ,Bi2 O3 能明显降低烧结温度 ,在 12 5 0℃烧成 3h后的陶瓷是由α堇青石和少量的 μ堇青石组成。随着Bi2 O3 含量增加 ,陶瓷的致密度和热膨胀系数逐渐升高。Bi2 O3 的添加量 (质量分数 )为 0 .0 4 ,原料相石英消失。Bi-O膨胀系数较Si-O的大和Bi3 + 离子进入堇青石晶格中是引起堇青石陶瓷热膨胀系数升高的主要原因。     

掺Yb3+的氧化镧钇透明激光陶瓷的光谱特性

采用传统陶瓷烧结工艺,在无压还原气氛中低温制备了Yb3 掺杂量高达10%(按摩尔计)的透明性良好的氧化镧钇激光陶瓷,研究了其在室温的吸收光谱、发射光谱以及荧光寿命.结果表明:掺Yb3 氧化镧钇透明激光陶瓷具有宽的吸收和发射光谱以及长的荧光寿命.吸收峰位于902,942nm和968nm处,吸收截面分别为0.31×10-20,0.45×10-20cm2和0.53×10-20cm2;主发射峰位于1 032nm和1 075 nm处,发射截面分别为1.05×10-20cm2和0.87×10-20 cm2,上能级荧光寿命分别为1.17ms和1.04ms.掺Yb3 氧化镧钇透明激光陶瓷大的吸收和发射截面以及长的荧光寿命有利于高效吸收泵浦能量,是一种适合于高效、高功率激光二极管泵浦的固体激光介质.     

La2O3对Nd3+掺杂氧化钇透明陶瓷性能的影响

采用传统无压烧结工艺,在氢气气氛下制备了(Nd0.01Y0.99-xLax)2O3(摩尔含量x=0,0.05,0.10)透明陶瓷,研究了La2O3的含量对其性能的影响。结果表明:随着La2O3含量的增加,陶瓷的晶粒尺寸减小,密度和透过率增大;同时,Raman光谱特征峰发生红移,声子能量略有降低,最大声子能量分别为378,375,372cm-1,半高宽增大,相对强度减小。当La2O3含量继续增加时,样品晶粒尺寸和立方相结构保持不变。当x=0.10时,在烧结温度为1680℃和保温时间为50h的条件下,Nd3+掺杂的氧化镧钇透明陶瓷的直线透过率最高达到80%。     

Sm2O3和Gd2O3＋Nd2O3改性的钛酸铅陶瓷的研制

研究了用氧化钐和氧化钕加氧化钆改性的钛酸铅压电陶瓷的机电性能。实验表明,Sm和(Gd+Nd)取代Pb时,在6—14mol%的范围内,改性钛酸铅陶瓷的钙钛矿结构是稳定的;居里温度随取代量的增加而线性下降。当钐含量为10mol%时,这种材料具有很大的机电耦合各向异性,其K_t/K_p值可大于50。这种材料,在高领阵列换能器方面,有重要的应用价值。     

Nd:YAG透明陶瓷的烧成及其显微结构

由溶胶一凝胶／燃烧合成结合法合成了Nd：YAG(掺钕钇铝石榴石,neodymium—doped yttrium aluminium garnet)粉体,用真空烧结法制备了Nd：YAG透明陶瓷。研究了显微结构随烧结温度和保温时间的变化,并对透明陶瓷的晶界结构和成分分布进行了表征。随着烧结温度的提高和保温时间的延长,Nd：YAG陶瓷的密度增大,晶形发育完整,透过率提高。晶粒内部和晶界的化学组成基本相同。所制备的Nd：YAG透明陶瓷在激光工作波长1064nm的透过率达到75％。     

高含量氧化铝陶瓷的掺杂-低温液相烧结

针对常规烧结制备高含量氧化铝陶瓷均存在烧成温度高的缺点,提出了以掺杂、低温液相烧结结合的方法制备高含量氧化铝陶瓷的方法,并研究了以该方法制备的95瓷微观结构与吸水率、弯曲强度。研究结果表明,掺杂-低温液相烧结的方法可在相同烧成温度下制备出比离子掺杂、低温液相烧结更致密的95瓷,且吸水率小,弯曲强度高于相同温度下采用掺杂和低温液相烧结制备的95瓷。     

透明陶瓷的研究现状与发展

由于透明陶瓷具有优异性能，近年来得到广泛深入的研究，并在实际应用中取得一定突破，有可能成为替代单晶的新一代光学材料。本文重点介绍了透明陶瓷以及制备中出现的新方法和新工艺的发展趋势。