透明尖晶石陶瓷的透过性能研究

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尖晶石在陶瓷材料中的作用

尖晶石在陶瓷材料中的作用尖晶石是一种常见的矿物，也是一种重要的陶瓷材料。

它具有多种功能和应用，对陶瓷材料的性能和品质有着重要影响。

尖晶石可以提高陶瓷材料的硬度和耐磨性。

尖晶石的硬度非常高，仅次于金刚石和刚玉。

通过将尖晶石添加至陶瓷材料中，可以显著提高材料的硬度，使其更加耐磨和耐刮擦。

这使得陶瓷制品能够在长时间的使用中保持良好的表面光洁度和完好性，延长了陶瓷制品的使用寿命。

尖晶石还可以增加陶瓷材料的热稳定性和耐热性。

尖晶石的熔点较高，能够承受高温环境下的热膨胀和热冲击。

当尖晶石添加到陶瓷材料中时，可以提高材料的热稳定性，使其在高温下不易变形和破裂。

这使得陶瓷制品能够在高温环境下使用，例如高温炉具、烧瓷器等。

尖晶石还可以改善陶瓷材料的导热性和导电性。

尖晶石具有良好的导热性和导电性，当其添加到陶瓷材料中时，能够提高材料的导热性和导电性。

这对于一些需要良好导热性和导电性的陶瓷制品非常重要，例如陶瓷散热片、陶瓷电子元件等。

尖晶石还能够改善陶瓷材料的化学稳定性和抗腐蚀性。

尖晶石具有较高的化学稳定性，能够抵抗酸碱等化学物质的侵蚀。

当尖晶石添加到陶瓷材料中时，可以提高材料的耐腐蚀性，使其在恶劣的化学环境下更加稳定和耐用。

这使得陶瓷制品能够在化学工业等领域中得到广泛应用。

尖晶石还可以改善陶瓷材料的导热性能和热膨胀系数。

在一些需要导热性能好、热膨胀系数低的场合，尖晶石的添加可以改善陶瓷材料的性能，使其更加适用于高温环境下的使用。

尖晶石在陶瓷材料中具有多种作用。

它可以提高材料的硬度和耐磨性，增加热稳定性和耐热性，改善导热性和导电性，提高化学稳定性和抗腐蚀性。

这些作用使得陶瓷制品在各个领域中得到广泛应用，例如建筑、化工、电子等。

尖晶石的应用为陶瓷材料的性能和品质提供了重要支持，推动了陶瓷行业的发展。

γ辐射及退火MgAl2O4透明陶瓷光谱特性研究

ｉａｉｅｇｂ４ｅａｃｐｏｕｅｒｄｏｔａａｓｐｏａｄｃｎｅｄａ３０ｍｗｉｕｒｄａｄＭＡ０ｒｌ￥ｒｃｄｔｂｏｐｃ－ｂｏｔｎｂｎｅｔｅｔ７ｒｈｃｉｄｅｔｒｔｃ￣ｄｉａｔｉｌｒｉｒｉｈｓｏ
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维普资讯
第３卷第ｌｌ期２００２年２月
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Ｆｂｕｒ．０２ｅｒａｙ２０＂
辐射及退火ＭｇＩ透明陶瓷光谱特性研究Ａ２Ｏ４
红外单晶材料由于其尺寸及机械强度的限制，已远不能满足现代军事和航空航天发展需要而红外陶
ｉａｉｔｎｔｅｓｍｌｓｈｖｅｎａｎａｅｏｈｏａｌ．ｈｐｉｌｓｅｔａｅｂｅｔｄｅｙＵＶＩｎｒｄａｉ．ａｐｅａｅｂｅｎｅｌｄｉｃｒｎｌＴｅｏｔａｐｃｒｈｖｎｓｉｂＶ．ＳａｄｒｏｈｓｖｃａｅｕｄＶＦＩＢｆｒｒａｉｔｎｔｅｅｉｎａｓｒｔｎｐａｔ３０ｍＭｉｈｉｎｕｅｙｔｅ－Ｒ．ｅｏｅｉｄａｉｈｒｓａｂｏｉｅｋａ６ｅｒｏｐｏ３ｌｃｓｉｄｃｄｂｈｃｎｅ．ｒｙｅｔｒａｓ

尖晶石型AlON透明陶瓷的结构与性能

尖晶石型AlON透明陶瓷的结构与性能姓名：卢刚班级：材研1005 学号：104972100244摘要：尖晶石型氮氧化铝（AlON)是A12O3-AlN体系的一个重要的单相、稳定的的固溶体陶瓷，它以其独特的性能成为颇具潜力的新材料。

AlON陶瓷具有优良的光学、物理、机械和化学性质，特别是它所具有的各向同性，高温烧结可制成透明陶瓷，因而是耐高温红外窗和罩的优选材料。

本文介绍了AlON陶瓷的研究进展、组成与结构、以及AlON陶瓷的相关性能。

关键词：氮氧化铝；透明陶瓷；尖晶石型；研究进展；组成与结构；性能Abstract：T he spinel aluminum oxynitride (AlON) is an important single-phase ,stable solid solution ceramic of A12O3-AlN system, and has become a quite potential new material with unique performances . there are some excellent optical ,physical, mechanical and chemical properties of AlON ceramics, in particular which can be sintered into the transparent one for its isotropy, it is the optimum material for the infrared windows and covers to resist high temperature.In this paper, the research progress、composition、structure、and the properties of AlON ceramics are introduced.Key words: aluminum oxynitride transparent ceramics spinel research progress composition structure properties1 透明AlON陶瓷的研究进展尖晶石型氮氧化铝(AlON)是A1203-AlN体系的一个重要的单相、稳定的的固溶体陶瓷，氮氧化铝的诸多特点决定了它是制备透明陶瓷难得的材料。

透明陶瓷学术报告

透明陶瓷学术报告摘要：透明陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有优异的光学透明性和高强度。

本文将对透明陶瓷的制备方法、特性以及应用领域进行综述，旨在为读者提供对透明陶瓷的基本认识和深入了解。

1. 引言透明陶瓷是一种以非晶态或微晶态为基底的陶瓷材料，具有高度的透明性和优异的力学性能。

由于其特殊的结构和性质，透明陶瓷在光学、电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

2. 制备方法制备透明陶瓷的主要方法包括热压烧结法、热等静压法、溶胶-凝胶法等。

其中，热压烧结法是最常用的方法之一，通过高温下的压力和烧结过程，将陶瓷粉末结合成致密的透明陶瓷。

3. 特性透明陶瓷具有多种优异的特性，如高透明度、高硬度、高强度、耐热性和耐腐蚀性等。

其中，高透明度是透明陶瓷的最大特点之一，能够在可见光和红外波段范围内实现较高的透射率。

4. 应用领域由于其独特的性能，透明陶瓷在众多领域中得到广泛应用。

在光学领域，透明陶瓷可用于制作光学镜头、激光器窗口、红外传感器等。

在电子领域，透明陶瓷可用于制作电子器件的外壳、基板等。

此外，透明陶瓷还可以应用于航空航天领域的高温部件、防弹玻璃等。

5. 发展趋势随着科技的不断进步，透明陶瓷的制备工艺和性能也在不断提升。

未来，透明陶瓷有望在更多领域中得到应用，如能源领域的太阳能电池、医疗领域的人工晶体等。

此外，透明陶瓷的制备方法也将更加多样化和高效化。

结论：透明陶瓷作为一种具有特殊性能的陶瓷材料，具有广阔的应用前景。

通过不同的制备方法，可以获得具有高透明度和优异性能的透明陶瓷。

随着科技的进步，透明陶瓷在光学、电子、航空航天等领域的应用将不断拓展，并将在未来发挥更加重要的作用。

ALON

左边是AION1.6 英寸厚的金属
铝
三、AlON透明陶瓷的性能
影响因素
陶瓷是一种多晶材料，其性能不仅与材料的组成有关，而且与材料的显微结构有密切关系。
微观结构：气孔，缺陷，晶界，第二相等
制备工艺：粉体的制备会直接影响烧结，而烧结过程直接影响陶瓷的显微结构的晶粒尺寸和分布，气孔尺寸和分布，以及晶界体积分数等参数，进而对性能产生重要影响。因此制备工艺从粉体制备到最后抛光打磨处理对AlON透明陶瓷的性能有着不可忽视的影响，要想获得性能优异的AlON透明陶瓷必须在每一道工序上都要认真设计。
后处理工艺 04
二、AlON透明陶瓷的制备工艺
粉体制备
透明陶瓷粉体制备要求:高纯,超细,粒径分布范围窄,颗粒大小均匀。
制备AlON粉体的方法有：一是AlN和 Al2O3直接反应合成的固相反应法;二是氧化铝还原氮化法，其还原剂通常有C、 Al、N H3和H2;三是使金属Al粉和氮的氧化物通过燃烧反应生成AlON（自蔓延法）;四是利用气态AlCl3和其它气体通过气相反应获得。
一、AlON透明陶瓷简介源自ALON是一种多晶体，并且完全是透明的，其晶粒大小为80～250微米。从外表看 ALON板就像蓝宝石，ALON的化学公式为 Al(64+x)/3O32-xNx ，式中的 X 可以从 2 到5。
二、AlON透明陶瓷的制备工艺
粉体制备 01
成型工艺
02
烧结工艺
03
其他
由于其耐磨性，可用作超市及零售店的POS机扫描窗口用材料；由于其抗化学腐蚀性，可用作半导体工艺设备用陶瓷材料，以及导弹电磁导航系统、热喷涂层材料和大口径大炮的点火装置等。
四、AlON透明陶瓷的应用与发展

尖晶石材料的应用研究

尖晶石材料的应用研究一、引言尖晶石材料是一种重要的功能材料之一，由于其具有优异的物理、化学、电学、光学等性质，被广泛地应用于诸多领域中。

本文将对尖晶石材料的应用进行深入研究和探讨。

二、尖晶石材料的基本概念尖晶石是一类矿物，化学式为AB2(XO4)4，其中A、B表示金属离子，X表示氧离子。

在实际应用中，尖晶石材料往往是指一种具有尖晶石结构的化合物，主要成分为氧化物和硅酸盐，如MgAl2O4、ZnAl2O4、MnFe2O4等。

尖晶石材料具有许多独特的性质，如高温稳定性、高硬度、高绝缘性、较好的导电性等，因此被广泛地应用于各行各业。

三、尖晶石材料在电子领域的应用尖晶石材料在电子领域中应用广泛，主要用于制造半导体器件、光电子器件、传感器等方面。

1、半导体器件尖晶石材料中的MgAl2O4具有良好的绝缘性能和高硬度，可用于制造高频功率电子器件中的绝缘材料。

此外，尖晶石材料还能用于制造LED器件中的n型GaN基底，可以提高器件的性能。

2、光电子器件尖晶石材料由于具有较高的折射率和较低的色散，被广泛应用于光电子器件中。

例如，ZnAl2O4可以作为发光材料，制造红外线LED和激光器，MgAl2O4可用于制造磷光材料，制造白光LED等。

3、传感器尖晶石材料的导电性能和化学稳定性都很好，可作为传感器中的电极、氧化物、电解质等材料。

例如，CuCr2O4被用于氧气传感器的电解质中，可以提高传感器的灵敏度和响应速度。

四、尖晶石材料在材料领域的应用尖晶石材料在材料领域中也有广泛的应用，在制造纤维增强塑料、复合材料、高温结构材料等方面都有所涉及。

1、纤维增强塑料尖晶石材料的硬度和耐热性能较好，因此可用于制造纤维增强塑料。

例如，MgAl2O4可以作为纤维增强材料，与热塑性树脂结合制成强度较高、耐热性能较好的复合材料。

2、复合材料尖晶石材料还具有较好的抗热膨胀性能和抗氧化性能，可用于制造高温结构复合材料。

例如，Al2O3/MgAl2O4复合材料可以用于制造高温氧化铝陶瓷，MnFe2O4/Al2O3复合材料可用于制造磁性陶瓷复合材料等。

透明AlON陶瓷研究现状及应用

陶瓷透明ＡｌＯＮ陶瓷研究现状及应用田庭燕杜洪兵孙峰姜华伟陈广乐刘妍彭珍珍（北京中材人工晶体有限公司北京１０００１８）摘要主要介绍透明氮氧化铝（Ａｌ（）Ｎ）陶瓷的研究进展。

对Ａｌ（）Ｎ的制备方法和应用傲了综述翱介绍‘．并对其发展前景和存在的问题作了展望与分析。

关键词透明陶瓷ＡＩ（）Ｎ制备应用ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓＱｕｏｏｆｔｈｅＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＡＩＯＮＣｅｒａｍｉ缁ａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ【ＴｉａｎＴｉｎｇｙａｎ，ＤｕＨｏｎｇｂｉｎｇ，ＳｕｎＦｅｎｇ，ＪｉａｎｇＨｕａｗｅｉ．ＣｈｅｎＧｕａｎｇｌｅ。

ＬｉｕＹａｎ．ＰｃｎｇＺｈｅｎｚｈｅｎ（ＢｅｉｊｉｎｇＳｉｎｏｍａＳｙｎｔｈｅｔｉｃＣｒｙｓｒａｃｓＣｏ，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００１８）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔＡｌｕｍｉｎｕｍｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ（ＡＩ（）Ｎ）ｃｅｒａｍｉｃｓ，ｉｎｅｌｕｄｉｎｇｏｆｌｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＡＩ（）Ｎ．．ＡｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＡＩＯＮａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：“Ｆｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｅｒａｍｉｃｓ；Ａｌｕｍｉｎｕｍｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ；Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ１９８０年美国Ｒａｙｔｈｅｏｎ公司在军方资助下研制出透明ＡｌＯＮ陶瓷材料，作为一种日益引起人们广泛重视的新兴透明陶瓷材料，ＡｌｏＮ具有很好的光学透明性，从近紫外（Ｏ．２肛ｍ）到中红外（５．０弘ｍ）的平均光学透过率大予８０％；在毫米波频段，具有优良的介电性能（介电常数小于１０），损耗角正切小（在１ｍｎｌ波长处为０．０００２）；男外还具有优良的抗渣侵蚀性和抗渣渗透性［Ｊ一；良好的耐高温性，抗热震性和抗侵蚀性能。

所以在导弹窗口和头罩材料等领域获得日益广泛的应用。

功能材料透明陶瓷2

长方向移动, 即所谓的红移趋
11
1. 光学透明性的影响因素

随着温度上升, 折射率增大, 透过率逐渐减少, 所以折射率随温度的变化而影响到透过率。
温度、透过率与折射率之间的关系
12
1. 光学透明性的影响因素
对于透明材料的红外截止波段, 随着温度的升高而使原子能量增大, 原子的振动频率增大, 因而共振吸收截止频率增大, 因此红外截止波长缩短, 具有蓝移的趋势。
折射率不连续界面的散射系数(图c所示)。
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1. 光学透明性的影响因素
1.4 显微结构的影响 1.4.1 气孔率对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率,可更细分为气孔尺寸、数量、种类。普通陶瓷即使具有高的密度, 往往也不是透明的, 这是因为其中有很多闭口气孔, 陶瓷体中闭口气孔率从0.25%变为0.85%时, 透过率降低33%。根据平均气孔的大小, 产生的影响也不同: 在气孔直径小于光波波长λ/3时, 会产生Rayleigh 散射; 当气孔直径与光波波长λ相接近时, 会产生Mie散射; 当气孔直径大于光波波长λ时, 会产生反散射折射。
对于透明陶瓷材料, 可理解为通过晶界把晶体颗粒方向无序结合在一起的多晶体, 因此透明陶瓷的透过率可按照单晶体进行参照分析。对于有些材料如半导体材料, 如果环境温度升
高到足够的程度, 在导带中的热激发电子能够吸收较少的能量,
从而在带内进入更高的能态, 使得电子在足够的温度下能够有
更多的机率进入导带, 这就使得紫外截至波段随着温度向长波
在本征吸收带, 非金属材料对于光子的吸收有如下3种机理: 电子极化; 电子受激发吸收光子而跃迁禁带; 电子跃迁进入位于禁带中的杂质或缺陷能而吸收光子。

AlON透明陶瓷研究进展

AlON透明陶瓷研究进展作者：石坚波来源：《江苏陶瓷》2015年第02期摘要透明氮氧化铝（AlON）陶瓷具有优异的光学、力学、热学综合性能，在国防和商业众多领域内具有广阔的应用前景。

本文对AlON陶瓷的性能、合成方法和制备工艺、应用等方面的研究进展进行了综述，并对其未来的研究发展方向进行了展望。

关键词氮氧化铝（AlON）；透明陶瓷；制备进展；0 引言氮氧化铝（γ-AlON，简称AlON）是一种透明多晶陶瓷，它是一种全新的多晶红外材料，在可见光至中红外具有高的光学透过性能[1]。

它最大的优点是具有光学各向同性，且在中红外波段具有良好的透光率（在波长0.2 ～6.0 μm范围内透光率80%以上），且具有良好的物理、机械和化学性质，因而透明AlON陶瓷是导弹整流罩、红外窗口材料和防弹装甲材料的优选材料[2-3]。

基于AlON陶瓷在军事领域及商业领域中巨大的应用前景，AlON陶瓷材料开发研究已成为透明陶瓷材料研究开发的热点之一，美国已将AlON多晶陶瓷列为二十一世纪重点发展的光功能透明材料之一。

1 AlON陶瓷的性能AlON、蓝宝石（sapphire）和尖晶石（MgAl2O4）三种常用的中红外材料的性能对比如表1所示，可以看出，AlON陶瓷的光学性能与蓝宝石、尖晶石、氧化钇相当（中红外透光率>80%），而抗弯强度与蓝宝石接近（300MPa），明显高于尖晶石（190MPa）和氧化钇（160MPa）。

由于蓝宝石单晶窗口材料的制备成本非常高，且大尺寸很难制备，而AlON陶瓷则可以通过先进陶瓷制备方法实现大尺寸及复杂样品的制备，并具有光学各向同性的优点，因此AlON陶瓷已成为高性能双模天线罩和中红外窗口的首选材料。

剂通常有C、Al、NH3和H2，而Al2O3碳热还原氮化法制备AlON粉末是一种最常用方法，其化学反应式如式（2）所示：Al2O3（s）+C（s）+N2→AlON（s）+CO （2）Zheng J[6]和Maguire[7]选用合适的氧化铝与碳的配比，通过两步法升温合成了纯相AlON 粉体。

透明陶瓷的透明原理

透明陶瓷的透明原理透明陶瓷是一种具有优秀透光性能的陶瓷材料，能够让可见光尽可能地透过而不发生散射或吸收。

其透明原理主要涉及材料的组成和微观结构，下面将从这两个方面展开讨论。

首先，透明陶瓷的透明性与其组成有关。

通常，透明陶瓷是由无机晶体材料制成的，如二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）等。

这些无机晶体材料具有高度有序的结构，其原子或分子排列非常规律，从而使得透明陶瓷具有透明度高的特性。

例如，二氧化硅在固态中由均匀紧密排列的SiO4四面体构成，这种有规则的排列能让可见光在材料之间自由传播。

而切割成薄片后，透明陶瓷材料能够让可见光透过，使得我们能够清晰地看到透明陶瓷的内部情况。

其次，透明陶瓷的透明性与其微观结构以及光与物质相互作用有关。

透明陶瓷中的晶体在微观上呈现出较小的晶粒尺寸和较少的晶界，这种结构有助于减少杂质的存在，从而减小光的散射和吸收。

另外，透明陶瓷材料通常具有较高的密度，使得光子在材料中传播时与材料发生的相互作用较少。

例如，氧化铝由高纯度的氧化铝粉末烧结而成，其晶体内部几乎没有气孔和缺陷，因此能够实现良好的透明性能。

此外，透明陶瓷材料还可以通过改变其化学成分和制备工艺来调节透明性能。

例如，在氧化铝陶瓷中引入不同的掺杂物或改变烧结温度可以控制晶体的尺寸和形状，从而影响其对光的散射和吸收。

此外，还可以通过热处理和物理外场处理等方法来提高透明陶瓷材料的透明性。

总之，透明陶瓷的透明原理主要涉及其组成和微观结构。

透明陶瓷由有序排列的无机晶体材料构成，其微观结构特点使得光能够在其中自由传播，从而实现高透明度。

此外，改变化学成分和制备工艺也可以调节透明陶瓷的透明性能。

这些透明原理的理解对于研发和应用透明陶瓷具有重要的意义。

ALON陶瓷透光性研究

ＫｅｒｓＡＬｙｗｏｄ：ＯＮ；ａｓａｅｔｃｒｍｉｓＩｒｎｍｉａｃＴｒｎｐｒｎｅａｃ；Ｒｔａｓｔｎｅｔ
照片见图１尺寸为直径１０ｍｍｌ其１ｍ红外透，０ｘｌｍ５ｉ，厚ｍ
前言
由于立方尖晶石结构的ＡＯＬＮ透明陶瓷有各向同
透明化。烧结ＡＯＬＮ透明陶瓷时，必须控制升温速度，以保证整个坯体均匀加热，制晶粒生长速度和晶粒控尺寸，达到消除气孔的目的。冷却制度的确定以陶并
均匀性，降低其透光性能。所以，尽可能提高ＡＯ应ＬＮ
粉的纯度，减少第２相的析出和各种结构缺陷的产生，
从而提高ＡＯＬＮ的透明度。在保持ＡＯＬＮ粉体颗粒高
度分散和较高成形密度的前提下，料的粒度越小，原颗
・
８・
陶瓷
２１．ｏ３００Ｎ．
ＡＯＬＮ陶瓷透光牲研究
田庭燕杜洪兵孙峰姜华伟张微吕科
（北京中材人工晶体有限公司北京１０１）００８
摘要简要介绍了本实验室ＡＯＬＮ透明陶瓷的制备技术，同时探讨了原料、结过程、观结构以及试样表面光洁度等烧微
强度Ｉ：为
／１．、２．
本实验室采用碳热还原法制备了ＡＯＬＮ粉，物其相分析、粒度分析及ＳＭ照片见图３图４和图５所制Ｅ、，备的粉体纯度较高，本上没有杂质相，度分布较基粒窄，均粒径约为２１ｍ晶粒发育比较完善、体平．。粉

透明陶瓷

透明陶瓷鲁成强（山东轻工业学院）摘要：简要地介绍了透明陶瓷的研究现状，同时探讨了透明陶瓷透光的原理以及影响透明性能的主要因素，叙述了透明陶瓷的制备方法，并展望了透明陶瓷研究发展趋势。

关键字：透明陶瓷现状原理制备发展趋势1透明陶瓷的现状透明陶瓷是二十世纪50年代末发展起来的。

经过几十年的发展，已制备了一系列的透明陶瓷。

如氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷以及电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等。

所谓透明陶瓷就是能透过光线的陶瓷。

通常陶瓷是不透明的，其原因是陶瓷材料内部含有的微气孔等缺陷对光线产生折射和散射作用，使得光线几乎无法透过陶瓷体。

1959年通用电气公司首次提出了一些陶瓷具有可透光性,随后美国陶瓷学家R.L.Coble制备得到透明氧化铝陶瓷证实了这一点。

这种材料不仅具有较好的透明性，且耐腐蚀，能在高温高压下工作，还有许多其他材料无可比拟的性质，如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等，所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用[1]。

2影响透明陶瓷性能的主要因素2.1气孔率对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率。

普通陶瓷即使具有很高的致密度，往往也不是透明的，这是因为其中有很多封闭的气孔。

文献指出,总气孔率超过1%的氧化物陶瓷基本是不透明的，因为气孔的折射率非常低(约为1.0)，这些气孔在光线传播的过程中会使光线发生多次反射，从而大大降低材料的透明度。

陶瓷内部的气孔可存在于晶体之间和晶体内部。

晶体之间的气孔处于晶界上容易排除，而晶体内部的气孔即使是小于微米级的也很难排除。

因此晶体内部气孔对于获得透明陶瓷是最危险的。

因此要从每一个工艺阶段：原料粉体的制备、预烧、烧成。

来防止气孔的产生。

2.2晶界结构首先，晶界是破坏陶瓷体光学均匀性、从而引起光的散射、致使材料的透光率下降的重要因素之一。

当单位体积晶界数量较多，晶体配置杂乱无序，入射光透过晶界时，必然引起光的连续反射、折射，这样其透光率也就降低。

镁铝尖晶石透明陶瓷

镁铝尖晶石透明陶瓷简介镁铝尖晶石（MgAl2O4）是一种非常特殊的陶瓷材料，具有出色的透明性和机械性能。

它的独特性能使其在许多领域都得到了广泛应用，如光学仪器制造、激光技术、高温窗口、红外透镜等。

本文将介绍镁铝尖晶石透明陶瓷的概述、特性以及应用领域的一些案例。

概述镁铝尖晶石是一种具有比较高的折射率和较小热膨胀系数的透明陶瓷材料。

其晶体结构由镁离子（Mg2+）和铝离子（Al3+）构成，并通过氧离子（O2-）进行连接。

这种特殊的结构赋予了镁铝尖晶石优异的物理和光学性能。

特性1. 透明性镁铝尖晶石透明陶瓷在可见光和红外光区域都表现出良好的透过性。

它的透明度比一般的玻璃高出数倍，使得它成为优秀的光学窗口材料。

其低吸收和低散射特性也使得它在激光技术中有着广泛的应用。

2. 机械性能镁铝尖晶石透明陶瓷具有优异的机械性能，包括高硬度、高强度和良好的耐磨性。

它的硬度接近蓝宝石，使得它能够抵抗一些恶劣环境下的冲击和磨损。

这种特点使得它在高温高压环境下仍能保持稳定的性能。

3. 抗腐蚀性镁铝尖晶石透明陶瓷具有较高的化学稳定性，能够抵抗一些酸性和碱性环境的侵蚀。

这使得它在化学实验室和酸碱性气体环境中有着广泛的应用。

4. 热稳定性镁铝尖晶石透明陶瓷具有较低的热膨胀系数，能够在高温下保持较好的稳定性。

这使得它成为一种理想的高温窗口材料，用于各种高温实验和工业应用。

应用领域1. 光学仪器制造镁铝尖晶石透明陶瓷的高透明度和优异的光学性能使得它成为光学仪器制造领域中重要的材料之一。

它可用于制造高清晰度的光学窗口、透镜和棱镜，广泛应用于航天、航空、光电子和光通信等领域。

2. 激光技术镁铝尖晶石透明陶瓷具有优异的激光特性，例如较低的非线性光学系数和较小的热光效应。

这使得它在激光器件制造中具有广泛的应用，包括激光雷达、激光器、激光放大器等。

3. 高温窗口由于镁铝尖晶石透明陶瓷具有良好的热稳定性和化学稳定性，因此它被广泛应用于高温环境下的窗口材料。

透明陶瓷

第七讲透明陶瓷
1962年美国GE公司的R.L.Coble首次报导成功地制备了透明Al2O3陶瓷（商品名称为Lucalox）。
透明陶瓷
透明性原理和关键工艺因素
1
氧化铝透明陶瓷
2
氧化镁透明陶瓷
3
氧化钇透明陶瓷
4
镁铝尖晶石透明陶瓷
5
YAG透明激光陶瓷
6
氮化铝透明陶瓷
7
赛隆和阿隆透明陶瓷
先进陶瓷材料
透明性原理和关键工艺因素
添加剂包括LiF、Nd2O5、Yb2O3、ThO2、Er2O3、La2O3等。LiF、 Er2O3、La2O3、ThO2均是制备高透光性Y2O3透明陶瓷的有效添加剂，而且Nd-Y2O3、Yb-Y2O3可望作为激光材料，
先进陶瓷材料
1500℃（a）与1625℃（b）HIP烧结后的试样照片先进陶瓷材料
透明氧化铝陶瓷
先进陶瓷材料
制备透明氧化铝陶瓷的工艺要点
α-Al2O3粉末的细度一般控制在0.3μm以下，并且分散性好、无团聚、特别是不能有硬团聚，纯度需在99.9%以上。这类α-Al2O3粉目前大多采用硫酸铝铵或碳酸铝铵热解法制得。
为了使Al2O3陶瓷体烧结成没有气孔的完全致密体，必须在Al2O3粉中加入微量的烧结助剂，通常加入MgO、还可采用Y2O3、La2O3、ZrO2、ThO2等，宜可将这些氧化物与MgO 混合使用。
制备透明陶瓷的关键工艺因素
陶瓷粉体：粒径、纯度、分散性和烧结活性。烧结助剂：固溶于主晶相；促进致密化，减少气
孔，抑制晶粒长大等。特种烧结技术：氢气，真空热压，气氛热压，热
等静压等。
先进陶瓷材料
1
透光率的表征与测试
透光率是指在一定波长范围内的光通过该材料后的光强度占原始光强度的百分率，即 I / I0（%）。

透明尖晶石陶瓷的透过性能研究

第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月＼V bl．36Su D pl em e n t Inf l．a脚and Las er Engi nee r i ng Sep．2007透明尖晶石陶瓷的透过性能研究雷牧云1～，洪冬梅3，闻芳2，黄存新2，宋庆海2，孙加林1女(1．北京科技大学材料学院，北京100083；2．烁光特晶科教有限公司，北京100018；3．华北光电技术研究所，北京100015)摘要：采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料，用真空热压烧结结合热等静压法制备出透明尖晶石陶瓷制品，制品抛光后在3。

5¨m波段的透过率最高达到86％以上。

通过酸碱腐蚀和高温退火对材料进行耐腐蚀和耐高温性能研究。

实验结果表明，该工艺制备的透明尖晶石陶瓷有较好的耐酸碱腐蚀性能和耐高温性能。

通过镀膜可提高制品中波红外透过率，单面镀增透膜后制品3～5¨m 透过率最高可到92％。

结合其他性能数据，简要介绍透明尖晶石陶瓷已经取得的应用和在基片、窗口材料等方面潜在的应用。

关键词：透明尖晶石陶瓷；耐腐蚀性能；耐高温性能；红外透过率；应用中图分类号：TQ l74文献标识码：A文章编号：1007．2276(2007)增(探测与制导)．0620．04 nanspar ent pr ope硝y of t r anspar e nt cer am i c s pi nelLE I M u—yun1一，H O N G D ong—m．e i3，、ⅣE N Fang2，H U A N G C un．xi n2，S O N G Q i ng—hai2，SU N J i a．1i n1(1．Sch00l of M at c血1sci encc姐dEngi nccr i ng，ul l i V er snyof sci∞ce锄dl kt l nol ogyB e司i ng，B e面i ng100083，cll i Il a；2．Br!ightC对s t al s lkhnology'I nc，B ei ii ng100018，Chi皿；3．N硎l cI I i naResear chI I Is廿tI l t e of el ec协睁。

镁铝尖晶石的塑性域磨削

镁铝尖晶石的塑性域磨削马振芳;王丽;姜雪;董连和【摘要】为了避免和减小镁铝尖晶石在研磨工艺中产生的亚表面损伤,研究了合理控制磨削参数,实现镁铝尖晶石塑性域磨削的方法.分析了镁铝尖晶石的脆塑转变机理,采用不同尺寸规格的金刚石砂轮磨粒和改变砂轮进给量等参数进行了大量实验,探索了镁铝尖晶石的塑性磨削条件及影响因素,实现了镁铝尖晶石的塑性域高精度磨削.采用VG401MKII型超精密磨床和3000#金刚石砂轮,设定砂轮速度为20m/s,工件速度为0.3 m/s,进给量为0.5~3 μm/r进行了磨削实验.结果显示:当金刚石砂轮磨粒的平均尺寸小于8 μm时可以实现镁铝尖晶石的塑性磨削,其表面粗糙度Ra可以达到2.291 nm,透光率可提高17%.研究结果表明,砂轮的平均磨粒尺寸和砂轮进给量对镁铝尖晶石材料的表面加工质量影响很大,该结果为研究磨削高质量镁铝尖晶石表面提供了依据.%To avoid and reduce the subsurface damage generated in grinding process of MgAl2O4 spinel, a ductile grinding method of MgAl2O4 spinel by reasonably controlling grinding parameters was proposed.The brittle-ductile transition mechanism for the MgAl2O4 spinel was analyzed , and a lots of experiments were performed by using abrasive particles of diamond wheel with different dimensions and changing the load of grinding wheel and other parameters.The ductile grinding conditions and effect factors of the MgAl2O4 spinel were explored and a higher precision ductile grinding for the MgAl2O4 spinel was implemented.By adopting the VG401MKII precision grinder with 3000# diamond wheel, a grinding experiment was carried out under the condition of a wheel speed of 20 μm,a workpiece speed of 0.3 m/s and thefeed load of 0.5-3 μm/r.The experimental results show that the ductile grinding of MgAl2O4 spinel could be achieved when the average dimension of abrasive particles for the diamond wheel is less than 8 μm, its surface roughness could reach Ra 2.291 nm, and light transmittance can be improved by 17%.The research results show that the average dimension of abrasive particles for the grinding wheel and the feed load of grinding wheel have great influence on the quality of finished surfaces.It provides references for the study of grinding high-quality surfaces ofMgAl2O4spinel.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)004【总页数】6页(P963-968)【关键词】镁铝尖晶石;塑性域磨削;金刚石砂轮;表面粗糙度【作者】马振芳;王丽;姜雪;董连和【作者单位】长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130022;中国兵器东北工业集团有限公司;长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130022;中国兵器东北工业集团有限公司;长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TQ174.758.23;TN305.2镁铝尖晶石(MgAl2O4)透明陶瓷是一种从紫外、可见光到中红外及毫米波段均有着良好透过率的光学材料[1-2]，能够在高温、强腐蚀、高磨损、强冲击的环境下工作，还具备强度高、硬度高和电绝缘性良好等性能，目前被广泛地应用在特殊光学仪器、耐高温的无线电设备等技术领域[3-4]。

镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究

10博士学位论文镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究作者姓名：韩丹指导教师: 王士维研究员中国科学院上海硅酸盐研究所章健研究员中国科学院上海硅酸盐研究所学位类别: 工学博士学科专业: 材料学培养单位: 中国科学院上海硅酸盐研究所2018年6 月Preparation and properties of transparent spinel ceramicsA dissertation submitted toUniversity of Chinese Academy of Sciencesin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofDoctor of Philosophyin Materials ScienceBy Dan HanProfessor Shiwei WangSupervisor:Professor Jian Zhang[Shanghai Institute of Ceramics, ChineseAcademy of Sciences]June 2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：日期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，同意中国科学院上海硅酸盐研究所保留并向国家有关部门和机构送交论文的复印件和电子版，允许该论文被查阅和借阅。

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