宽光谱透过Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷的制备与性能研究

MgAl₂O₄透明陶瓷具有优异的光学性能, 但其较差的机械性能和成型过程中的水解问题限制了实际应用, 通过组成设计MgAlON四元尖晶石可以有效调节其综合性能。本研究采用凝胶注模成型、无压烧结和热等静压处理制备了一种具有宽光谱透过范围的新型Mg_0.9Al_2.08O_3.97N_0.03透明陶瓷, 系统比较其与MgAl₂O₄透明陶瓷的光学性能和机械性能, 分析了低应力下裂纹的缓慢扩展并预测使用寿命。研究表明：固相体积分数为50%的陶瓷浆料粘度最低, 为124 mPa·s, 满足凝胶注模成型的需求; 2 mm厚的Mg_0.9Al_2.08O_3.97N_0.03透明陶瓷样品在3.7 μm处的直线透过率达86.2%, 光学透过范围与MgAl₂O₄相比拟, 折射率和阿贝数略高于MgAl₂O₄; 同时, 该陶瓷具有和MgAl₂O₄相近的Weibull模数, 尽管裂纹缓慢扩展系数比MgAl₂O₄小, 但特征强度(210.6 MPa)和惰性强度(227.5 MPa)均高于MgAl₂O₄。包含少量N的MgAlON尖晶石较好地克服了陶瓷粉体的水解问题, 并在保持优越光学性能的前提下显著提高了透明陶瓷的机械性能。本研究为尖晶石型透明陶瓷的制备与性能的改善提供了新的途径。     

基于键价模型的MgAl2O4透明陶瓷热机械性能预测

尖晶石型陶瓷具有优异的热机械性能, 在高温结构材料领域具有良好的应用前景。本研究将键价模型与高温机械性能理论表征模型相结合, 建立了从变温晶体结构出发预测尖晶石型陶瓷高温热机械性能的方法, 阐明了晶体结构与高温热机械性能之间的关系。采用该方法预测了MgAl₂O₄透明陶瓷的高温断裂强度和断裂韧性, 其预测结果与实验值吻合。研究表明, MgAl₂O₄中阳离子反位率、化学键硬度和体模量随温度的变化在800 ℃上下存在显著差异, 然而由于配位多面体的耦合作用, 阳离子反位的温度效应不会显著影响MgAl₂O₄透明陶瓷的高温热机械性能。     

Al2O3透明陶瓷显微结构的研究

采用高纯Al2O3(＞99.9%)粉末为原料,用无压烧结工艺制备Al2O3透明陶瓷.研究了添加剂Y2O3、烧结温度、保温时间等对Al2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响.实验结果表明,适量的Y2O3能够抑制Al2O3晶粒的生长,改善烧结性能,但添加量过多会使Al2O3陶瓷气孔略有增加.在1800℃烧结的样品密度接近理论密度,具有较好的光学性能.延长保温时间能够使晶粒长大的同时有效排除晶界处少量气孔.     

MgAl2O4纳米透明陶瓷的制备及其透明机理

用传统合成金刚石用的六面顶压机，使用工艺简单的高温焙烧法得到的MgAl2O4纳米粉体，采用超高压烧结法分别在较低温度800-1100℃和较高压强3—5GPa下尝试进行了纳米透明陶瓷的制备，得到了平均粒径约为50—75nm的MgAl2O4纳米透明陶瓷，发现烧结陶瓷的最佳温度为1000℃，最佳压力为4GPa．样品的密度直接决定样品的透明度，粉体的性质对透明度也有很大的影响，透明陶瓷的纳米化使其在光学透过率方面具有独特优势．     

SA型透明尼龙热机械性能研究

采用无侧基的脂肪族混合二元胺(二元酸)、对苯二甲酸、间苯二甲酸等为单体,通过多元无规共缩聚方法制备了半芳香(SA)透明尼龙,研究了SA型透明尼龙的静态热机械性能和动态力学性能。实验结果表明,玻璃化转变温度随着升温速度的增大而提高,而随压力的提高而降低;在玻璃化转变温度以下有β、γ和δ等三个次级转变。     

激光透明陶瓷的研究进展

综述了Nd:YAG和高熔点稀土倍半氧化物激光透明陶瓷的研究进展.激光透明陶瓷作为激光增益介质,已显示出潜在的性能优势,Nd∶YAG透明陶瓷激光器的输出功率已超过1kW,Yb2+∶Y2O3稀土倍半氧化物陶瓷激光器的输出功率也达到10W.介绍了激光陶瓷制备工艺和激活离子的能级结构,比较了普通陶瓷和激光陶瓷的显微组织,指出完美的显微组织是获得激光输出的关键,最后展望了该领域的发展前景和研究趋势.     

镍离子注入对Al2O3陶瓷机械性能的改善

离子注入工艺是一种新兴的束流表面强化技术,离子注入陶瓷材料可改变陶瓷材料的表面硬度、表面断裂韧度、抗弯强度等机械性能.本文在不同工艺条件下,观察Al-2O-3陶瓷表面注入镍离子后机械性能的变化,发现最佳注入离子剂量5×1016ioncm-2时机械性能有很大改善.结合应力分析,发现陶瓷表面压应力对机械性能的改善有很大贡献.     

透明氮化铝陶瓷研究的新进展

氮化铝（AIN）陶瓷是近年来受到广泛关注的新一代先进陶瓷,有着广泛的应用前景．由于AIN陶瓷的高热导性和低电导率、介电常数和介电损耗,使之在大功率微电子领域成为高密度集成电路基板和封装的理想候选材料,具有巨大的潜在应用市场．但是普通AIN陶瓷因为相对低的纯度和烧结性而不能满足高热导的期望．国际上关于AIN透明陶瓷的报道极少[1,2],而国内尚未见报道．最近我们开展了透明氨化铝陶瓷材料的烧结及其热性能和结构的表征研究．从研究氨化铝低温烧结所需的烧结助剂出发,根据在不同烧结助剂体系下,氨化铝表现出的不同烧结行…     

添加Y2O3对复相Sm—Sialon陶瓷反应过程和材料机械性能的影响

在有关相关系研究基础上，设计和制备具有不同ａ－Ｓｉａｌｏｎ．β－Ｓｉａｌｏｎ比例的单稀土Ｓｍ复相Ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料，研究Ｙ２Ｏ３的添加对Ｓｍ－Ｓｉａｌｏｎ复相陶瓷反应生成过程和致密化性能影响。结果表明：添加剂Ｙ２Ｏ３能促进ａ－ｓｉａｌｏｎ生成及反应过程中间产物（Ｙ，Ｓｍ）－黄长石消失，有利于材料的致密化和机械性能提高。     

Nd:YAG透明陶瓷的制备与激光输出

成功制备了高质量的Nd:YAG透明陶瓷, 激光测试样品的尺寸为3mm×3mm×3mm, 双面抛光、未镀膜, 最高连续输出能量为1003mW, 斜率效率为14%.     

高阻隔透明陶瓷膜蒸镀技术

对高阻隔透明陶瓷膜的发展概况及应用进行了综述,介绍了陶瓷膜的真空蒸镀技术、PECVD蒸镀技术的原理、特点和应用,并对陶瓷膜蒸镀技术的发展趋势进行了展望.     

飞秒激光烧蚀MgAl2O4透明陶瓷的实验研究

实验研究了800nm飞秒激光与MgAl2O4透明陶瓷的相互作用，得到其在单脉冲、多脉冲情况下的损伤阈值和损伤面积，用CCD成像技术和扫描电镜观察了烧蚀点的形貌特征，用显微红外光谱仪测试了烧蚀区域的透过光谱．结果表明；单脉冲烧蚀条件下，烧蚀面积与脉冲能量近似为线性关系，而在多脉冲烧蚀条件下，烧蚀面积随着脉冲数量的增加呈近似波尔兹曼（Boltzmann）增大；当激光功率接近损伤阈值时，烧蚀后的区域在波数为2500-7000cm^-1范围内的红外透过率由82％提高到86％，当激光功率超过损伤阈值后，透过率降低20％左右．     

PMN—PT透明光电陶瓷材料的特性及制备技术

以传统的光电材料铌酸锂晶体和透明光电陶瓷材料PLZT（镧改性的锆钛酸铅固熔体）作为比较，介绍了铌镁酸铅（PMN）-钛酸铅（PT）（简称PMN-PT）光电透明陶瓷的结构和性能优势，主要介绍了PMN-PT各种粉末的制备方法、烧结工艺方法及其各自的特点，同时对影响陶瓷透明的因素和基于该材料的器件和应用进行了简要介绍。     

MgO·1.5Al2O3透明陶瓷的无压/热等静压烧结制备

镁铝尖晶石透明陶瓷是典型的结构功能一体化材料, 具有优异的光学和机械性能。实验合成了颗粒细小、均匀的单相MgO·1.5Al₂O₃陶瓷粉末, 并且利用XRD全谱拟合软件Fullprof和尖晶石位置分配程序SIDR两步法确定其晶体结构为(Mg_0.46Al_0.54)^IV[Mg_0.26Al_1.64□_0.09]^VIO₄。再通过真空无压烧结结合热等静压烧结制备出了高性能的透明陶瓷, 热等静压18 MPa下1850℃烧结4 h所得样品的致密度达到99.75%, 厚度为2 mm的烧结样品可见光透过率达到65%, 红外波段透过率达到80%以上, 维氏硬度为(12.75±0.12) GPa, 杨氏模量为277 GPa。     

MgO和烧结温度对Al_2O_3透明陶瓷显微结构和性能的影响

采用高纯Al2O3粉末为原料,在氢气气氛中烧结了氧化铝透明陶瓷。研究了添加剂MgO和烧结温度对Al2O3透明陶瓷致密化过程、显微结构和性能的影响。实验结果表明,适量掺杂MgO能够抑制晶粒生长,改善烧结性能,提高致密度,0.05%(质量分数)是MgO最佳含量;随着烧结温度的升高,晶粒发育完全,透光率增加,1850℃为最佳烧结温度;在最佳条件下获得的氧化铝透明陶瓷,相对密度为99.72%,平均晶粒尺寸约20μm,总透光率达到93%,显微硬度(HV5)为20.75GPa,抗弯强度达到320MPa。     

高透光率Nd:YAG透明陶瓷的制备与性能研究

以Y(NO₃)₃·6H₂O、Al (NO₃)₃·9H₂O、(NH₄)₂SO₄和Nd(NO₃)₃为原料, NH₄HCO₃为沉淀剂, 以TEOS作为添加剂, 采用共沉淀法制备出Nd:YAG前驱体粉体; 前驱体经过1200℃煅烧5h后, 得到分散性好, 颗粒近似球型、纯YAG立方相的Nd:YAG纳米粉体, 其平均粒径约为100nm. 煅烧后的粉体压制成素坯, 在1700～1800℃煅烧10h, 可获得透光性良好的Nd:YAG激光透明陶瓷, YAG晶粒的平均尺寸为15μm, 晶界处和晶粒内没有杂质、气孔存在, 无散射中心. 1.5mm厚的样品在近红外波长为1064nm处透过率为83.5%, 基本接近于透明Nd:YAG晶体的理论值.