球磨转速对Nd:YAG透明陶瓷的显微结构及光学性能的影响

以高纯商业Y₂O₃、α-Al₂O₃和Nd₂O₃粉体为原料, 以TEOS(正硅酸乙酯)和MgO为烧结助剂, 采用固相反应和真空烧结技术制备了1.0at%Nd:YAG透明陶瓷。系统研究了球磨转速(球磨时间10 h)对混合粉体的尺寸以及对陶瓷样品致密化行为、显微结构和光学性能的影响。结果表明: 通过球磨过程可以充分细化原料粉体的颗粒; 随着球磨转速的提高, 陶瓷烧结时样品中的气孔能更好地排除。但是球磨转速过高时, 陶瓷烧结体中存在少量的富铝第二相会降低样品的光学透过率。当球磨转速为130 r/min时, 真空烧结(1760℃×50 h)所得Nd:YAG透明陶瓷的微结构均匀致密, 几乎没有晶界和晶内气孔存在, 样品在1064 nm处的直线透过率高达83%。     

陶瓷的微波烧结及进展

综述了近年来微波技术在陶瓷烧结领域的一些最新研究进展,包括微波加热烧结、微波等离子烧结和微波等离子分步烧结。     

陶瓷低温烧结的研究及展望

综述了实现陶瓷低温烧结的一些方法,包括粉体的制备、处理、成型及烧结工艺,并对其前景进行了展望.     

碳纳米管/石英复合材料的电磁波吸收性能

采用溶胶-凝胶法合成了碳纳米管/石英复合粉体, 复合粉体经热压烧结获得致密的复合材料. 在8.2～2.4GHz波段测试了该复合材料的复介电常数, 发现复介电常数随着碳纳米管含量的增加而大幅度提高, 大的介电常数虚部说明该复合材料具有很大的介电损耗. 采用传输线理论计算了该复合材料对电磁波的反射损耗, 发现复合材料在此波段对电磁波具有吸收效果, 并且反射损耗 与复合材料的厚度、碳纳米管体积含量具有密切的关系. 本文还采用了层状设计的方法提高了复合材料的吸波性能.     

固相反应法制备高浓度掺杂Nd:YAG激光透明陶瓷及其性能

用固相反应和真空烧结技术,成功制备了高质量的4.0%(摩尔分数)Nd:YAG透明陶瓷,并对样品的显微结构、光学透过率、光谱性能和激光性能进行了表征.结果表明:样品的平均晶粒尺寸约为10 μm;样品(厚度为2.8 mm)在1 064 nm处的透过率高达79.5%;主吸收峰位于807 nm处,峰值吸收系数为13.9 cm-1,激光波长1 064 nm处的吸收系数为0.2 cm-1;主荧光发射峰位于1 064 nm处,荧光寿命为102 μs.用激光二极管(808 nm)端面泵浦Nd:YAG陶瓷样品(泵浦源最大输出功率为1 000 mW),获得了波长为1 064 nm的连续激光输出,输出功率17 mW(最大泵浦吸收功率为998 mW),斜率效率为6.1%,激光阈值约733 mW.     

高光输出快衰减Pr:Lu_3Al_5O_(12)闪烁陶瓷的制备和成像

采用真空烧结固相反应法,分别制备了不添加和添加烧结助剂(正硅酸乙酯TEOS和MgO)的Pr:LuAG(Pr:Lu3Al5O12)陶瓷,研究发现添加烧结助剂烧制的Pr:LuAG陶瓷在可见光区的直线透过率可达~80%,不添加烧结助剂的陶瓷光学透过率降低(可见光区~70%,2 mm厚),但光输出提高了5倍(为1196 pe/MeV),衰减快分量比例可达73%,能量分辨率8.4%。将Pr:LuAG陶瓷加工成1.9 mm×1.9 mm×1.0 mm的陶瓷阵列组装探测器模块,用4×4陶瓷阵列单元实现了二维散点图成像,所成散点图清晰可辨。经过平台测试,相同耦合条件下本实验制备的Pr:LuAG陶瓷成像质量优于商用BGO(Bi4Ge3O12)单晶,结果显示Pr:LuAG陶瓷有望应用于PET(Positron Emission Tomography)级别核医学成像系统。     

真空烧结Nd:YAG透明陶瓷的研究

以高纯Al2O3、Y2O3和Nd2O3粉体为原料,少量MgO和SiO2为添加剂,采用真空烧结方法制备了不同掺杂浓度的NdYAG(Y3Al5O12)透明陶瓷,并且对烧成的NdYAG陶瓷的显微结构和光学性能进行了研究.结果发现,真空烧结有利于气孔的排出,从而达到几乎完全致密化;适量烧结助剂的添加,有利于提高陶瓷的烧结活性和透光性;NdYAG陶瓷能够实现高浓度掺杂,但是透过率随着Nd掺杂量的增加有所降低,光吸收随着掺杂量的增加而增加;掺杂浓度升高,发射谱峰出现展宽,并且出现红移现象,当Nd3+的掺杂浓度大于3.0%(原子分数)时,发射强度急剧降低.     

α-Al2O3籽晶对Al2O3晶型转变及形貌的影响

在湿化学法合成的纳米Al2O3前驱体NH4Al(0H)2CO3中添加α-Al2O3籽晶(150nm左右)，研究了α-Al2O3籽晶对Al2O3晶型转变及形貌的影响．结果表明，少量Q—A1203籽晶的添加能降低形核温度，有效的提高相转变速率，在较低的温度下完成θ→α-Al2O3的相转变，同时对聚合生长也产生一定的影响．     

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%.