共沉淀法合成Yb 3+:Y2O3 纳米粉及透明陶瓷的性能
Y2O3透明陶瓷的性能及应用概述
广摇 州摇 化摇 工 Guangzhou Chemical Industry
Vol郾 46 No郾 6 Mar郾 2018
Y2O3 透明陶瓷的性能及应用概述*
解伟峰, 李亚洲, 王摇 静
( 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽摇 淮南摇 231001)
摘摇 要: 立方结构的 Y2 O3 材料无双折射效应, 有利于透明陶瓷的制备, Y2 O3 陶瓷的光学透明性范围较宽, 声子能量较低,
XIE Wei-feng, LI Ya-zhou, WANG Jing ( College of Materials Science and Engineering, Anhui University of Science
and Technology, Anhui Huainan 231001, China)
1摇 Y2 O3 的陶瓷的发展
图 1摇 Y2 O3 晶体结构示意图 Fig郾 1摇 The structure of Y2 O3 host lattice
Y2 O3 的作为基体的优势和特点主要包括: 光学透明性范
摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇
1966 年, Brissette 等[3] 首次采用热机械形变的方法制备出 Y2 O3 透明陶瓷; 1967 年, Lefever 等[4] 采用真空热压烧结的方 式制备 Y2 O3 透明陶 瓷, LiF 作 为 烧 结 助 剂, 过 程 保 温 温 度 为 950 益 , 时 间 48 h, 压 力 69 ~ 83 MPa; 1973 年, Greskovich 等[5] 采用 ThO2 为烧结助剂, 制备高透过率 Y2 O3 陶瓷, 但是陶 瓷的晶粒尺寸多大(100 ~ 150 滋m) , 致使陶瓷的机械性能较差; 1981 年, Rhodes[6] 合成了含有烧结助剂 8mol% ~ 12mol% La2 O3 的 Y2 O3 透明陶瓷, 并阐述了烧结机制为瞬时液相烧结机制, Wei 等[7] 制备了 La2 O3 增韧的 Y2 O3 透明陶瓷, 证明其在红外 截止波长要大于其他的材料, 见表 1, 但是其热导率有所下降;
共沉淀法制备Nd
共沉淀法制备Nd:YAG纳米粉体及其性能表征摘要掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)透明陶瓷因其优异的光学性能和制备工艺方面的优势而成为极具潜力的激光材料,合成烧结性能良好的Nd:YAG纳米粉体为制备其的关键因素。
本文研究了共沉淀法制备Nd:YAG透明陶瓷的前期原料粉体的工艺,并对Nd:YAG纳米粉体的性能进行了探讨。
利用DX-2700X型X射线衍射仪(XRD)、RF-5301PC型荧光分光光度计、扫描电子显微镜等测试手段分析了产物的结构和形貌。
得到了适合制备Nd:YAG透明激光陶瓷的原料粉体,并确定了共沉淀法制备Nd:YAG纳米粉体的最佳条件。
关键词:透明激光陶瓷 Nd:YAG纳米粉体共沉淀法荧光性质目录论文总页数:16页1 引言 (2)2 国内外对三氧化钼纳米颗粒的研究进展............................................... 错误!未定义书签。
2.1纳米M O O3的基本性质..................................................................... 错误!未定义书签。
2.2纳米材料的特性及纳米M O O3颗粒的研究..................................... 错误!未定义书签。
2.2.1 纳米材料的特性......................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.2 纳米MoO3颗粒的研究 ............................................................. 错误!未定义书签。
2.3纳米M O O3的制备方法..................................................................... 错误!未定义书签。
功能材料 透明陶瓷(与“陶瓷”有关文档共12张)
而成,因其具有较高的机械强度、良好的化学稳定性和电物理性能,被 认为是有希望的新一代固体激光材料。
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陶瓷材料的透光性受其气孔率、晶体结构、原料与添加剂、烧成 气氛和表面加工光洁度等因素的影响
透明陶瓷制备技术关键在于排除陶瓷材料内部大量的气孔,以达
到陶瓷材料的气孔率为零或接近为零。根据透明陶瓷的类型不同,制 备工艺差别较大。
1 850 ℃烧结不第8同页,时共12间页。后样品的显微结构
从结构分析可知:样品基本达到
了理论密度,而且晶界平直,晶界不 存在杂质相,因此,降低了因残余气 孔和晶界引起的散射,使得材料有 较高的透过率。
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透明陶瓷材料不仅具有较好的透明性、耐腐蚀性,能在高温高压下工作, 而且还有许多其他材料无可比拟的性能,如:强度高、介电性能优良、 电导率低、热导性好等。
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PLZT电光陶瓷是一种典型的透明铁电陶瓷, 这种材料具有较高的光 透过率和电光效应,人工极化后还具有压电、光学双折射等特性。 主要用于制作光调制器、光衰减器、光隔离器、光开关等光电 器件,也可制成PLZT薄膜,在电光和光学方面具有较多的应用。
钇铝石榴石激光透明陶瓷最初是以Al2O3、Y2O3、Nd2O3 为基体制备
目前已经开发的透明陶瓷有氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氧 化锆透明陶瓷以及电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等。 第一例透明陶瓷是明陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料。将MgO、ZnO、 NiO、La2O3 等添加剂掺入高纯细散的Al2O3 粉末中压制成型,并在 氢气保护下或真空中焙烧,即可完全消除气孔,制得具有较高透明度的 陶瓷材料。
氨水共沉淀法制备Nd∶Y2O3透明陶瓷纳米粉体
氨 水共 沉淀 法 制备 N : 0 透 明陶瓷 纳米粉体 dY2 3
王 能利 张希 艳 刘全 生 米 晓 云 王 晓春
f 长春 理 工大学光 电功 能材 料教 育部工程研 究 中心 , 吉林 10 2 ) 30 2
摘 要 :以 Y0 , 9 、dO 、硝 酸 和 氨 水 为 原 料 ,通 过 共 沉 淀 法 制 备 了 N : 明 陶瓷 纳 米 粉 体 ,利 用 热 重/ 热 分 析 (G 2,t N :, 1 d O透 Y 差 T/ D A 、 外 光谱 (rR 、 末 X 射 线 衍 射( D 、 射 电镜 (E 以 及能 谱 分 析 (D ) T )红 F I)粉 T xR )透 T M) E s等方 法 对 合 成 的 N : 米 粉 体 进行 了表 dYO 纳
WAN e gL Z A G X — a LU Q a —h n MI i — u WA G X a— h n G N n —i H N i n Y I u nS eg aYn X o N i C u o
(nier gR sac etrfo t l t n u co a Ma r s e n £ o d c i , E g ei eerhC ne po e r i F nt nl t i t f E ua o n n o ecoc i ea o h l f t n C ag h nU i ri c neadTc nl y C agh n10 2) hn cu n ’syo S i n eh o g, h c u 30 2 t tf e e c o n
关键 词 : d 2 3 纳 米 材料 ; 沉 淀 法 ;陶 瓷 N:O; Y 共
中 图分 类 号 : 6 43+: 6 43 : B 8 0 1, 5 0 1. 3 2 T 33
Y2O3对烧结透明MgO陶瓷性能的影响
Y2O3对烧结透明MgO陶瓷性能的影响周佳芬; 路贵民; 于建国【期刊名称】《《材料科学与工程学报》》【年(卷),期】2019(037)005【总页数】5页(P731-735)【关键词】MgO陶瓷; 真空烧结; Y2O3; 致密性; 透光性【作者】周佳芬; 路贵民; 于建国【作者单位】华东理工大学资源与环境工程学院国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心上海 200037【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75+8.111 前言MgO透明陶瓷是MgO单晶的替代品,具有优越的机械性能、较小的理论密度、较高的红外透过性、较好的碱金属蒸汽有耐腐蚀性、耐高温、高绝缘等优点[1-2]。
同时,MgO是立方晶体结构,具有光学各向同性[3],在光学应用方面有很大潜能,是稀缺的高性能材料,可用作红外窗口和传感器的保护材料等。
但是,制备高致密透明MgO陶瓷需要很高的烧结温度。
在陶瓷生产中,烧结温度越高,烧结时间越长,能耗便越高[4]。
因此研究在较低烧结温度下制备高致密透明MgO陶瓷对陶瓷制备工艺的发展具有重要意义。
国内外对MgO陶瓷的制备进行了一定的研究,Chen等[5]以纳米MgO为原料,使用无压烧结法,通过控制烧结工艺制备出半透明MgO陶瓷。
Fang等[6]使用热压烧结法,以LiF为烧结助剂,制备出高致密半透明的MgO陶瓷。
Rice[7]以NaF、LiF为添加剂,利用热压烧结技术,制备出半透明MgO陶瓷。
Xie等[8]研究了掺杂活性炭对烧结MgO的影响,发现通过活化烧结可以在较低温度下得到体积密度达3.50g/cm3的高致密MgO陶瓷。
Lee等[9]研究了TiO2对MgO致密化的影响,通过添加0~10wt%的TiO2作为烧结助剂,发现添加0.3wt% TiO2可以与MgO形成第二相Mg2TiO4,从而可以显著降低烧结温度,促进MgO陶瓷烧结致密化。
张骋等[10]以高纯MgO为原料,加入稀土氧化物为添加剂,使用无压烧结方法制备出致密的MgO陶瓷。
Y_2O_3添加剂对SiC复相多孔陶瓷烧结性能和力学性能的影响
【摘 要】利用添加造孔剂法制备SiC 复相多孔陶瓷。
研究了Y 2O 3添加剂对SiC 复相多孔陶瓷的烧结温度及烧结体力学性能的影响机理。
结果表明:Y 2O 3的加入大大降低了SiC 复相多孔陶瓷烧结温度,样品的力学性能有所提高,抗弯强度提高18.46%,稀土氧化物占总质量3%时能提高SiC 复相多孔陶瓷的抗氧化性,氧化速率降低了66.7%。
YAG 相在SiC 晶界均匀分布,细晶,裂纹偏转及晶界桥联是SiC 复相多孔陶瓷的增韧的机理。
【关键词】稀土氧化物,多孔陶瓷,碳化硅中图分类号:TQ174.4+7 文献标识码:A0 引 言SiC 是共价键性极强的化合物,在高温状态下仍能保持高的键合强度,且热膨胀系数小、较强的抗酸碱能力、具有较高的热传导性,故SiC 多孔陶瓷是高温过滤器件、高级保温材料、污水净化分离、生物催化剂载体等应用最有希望的生态环保材料之一。
SiC 多孔陶瓷又存在着烧结困难,高温氧化的缺点。
为了提高SiC 多孔陶瓷的应用范围必须要克服这些缺陷。
目前有关SiC 多孔陶瓷烧结的报道多采用添加粘土来降低烧结温度,但其中引入的杂质不可避免的会影响SiC 多孔陶瓷的优良性能,所以粘土的添加量是有限的[1]。
由于稀土元素具有4fx5d16s2 电子层结构,电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质,故在特种陶瓷及功能材料方面具有广阔的发展前景[2]。
采用高岭土和Al 2O 3、Y 2O 3为烧结助剂,采用添加造孔剂法常压烧结得到SiC 多孔陶瓷,并分析了物相组成和微观结构。
1 实 验实验采用纯度为99.9%的碳化硅,粒径为75μm,造孔剂为石墨(粒径为165μm)占5~10%,烧结助剂为高岭土、氧化铝及稀土氧化物,PVA 为瞬时粘结剂。
碳化硅占65~75%,高岭土与氧化铝占15~20%(Al 2O 3 ∶SiO 2≈3∶1)。
1#、2#、3#、4#配方中分别放0%、1%、3%、5% 的Y 2O 3。
【精品文章】一文了解透明陶瓷材料
一文了解透明陶瓷材料
透明陶瓷具有陶瓷固有的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性,又具有玻璃的光学性能,在照明技术、光学技术、特种仪器制造、无线电子学、信息探测、高温技术以及军事工业等领域应用前景广阔。
目前,透明陶瓷得到了广泛研究,下面对几种透明陶瓷及其应用作具体介绍。
一、光学窗口用透明陶瓷
红外窗口材料广泛应用于军事,航天及工业等多个领域,可用于制造透明装甲、导弹头罩、高温观察窗口以及航空窗口等。
光学窗口用透明陶瓷主要有:红外透明Y2O3-MgO纳米复相陶瓷、MgAl2O4透明陶瓷、MgO 透明陶瓷、AlON透明陶瓷等。
图1 光学窗口用透明陶瓷性能要求
1、红外透明Y2O3-MgO纳米复相陶瓷
Y2O3陶瓷具有紫外–可见–红外的宽波段透过性能,高温下适中力学性能以及抗热震性,特别是Y2O3具备极低的高温辐射系数,但传统制备过程中高温烧结会导致晶粒异常长大,影响其高温力学性能以及抗热震性,限制了Y2O3在高马赫数导弹红外窗口/整流罩上的应用。
在MgO–Y2O3体系中,常压且低于2110℃时为稳定的两相混合物,因此在烧结过程中MgO- Y2O3纳米复相陶瓷中Y2O3相和MgO相的晶界相连,充分利用两相晶粒的钉扎效应来抑制晶粒的生长,减少了因两相折射率不同而产生的散射,从而获得出色的中波红外透过率及透过范围,此外,MgO–Y2O3纳米复相陶瓷拥有极低的高温辐射系数、高温下优良的机械性能、适中的热学性能以及仅次于蓝宝石的抗热震性。
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。
碳酸盐沉淀法合成Nd 3+:Y2O3激光陶瓷纳米粉体
J OURNA OF YNT T C L S HE I CRYS A S T L
Vo . 7 No 6 13 . D c mb r 2 0 e e e .o 8
碳 酸 盐 沉 淀 法合 成 Nd +: 2 3 Y 03激 光 陶瓷 纳米 粉体
引
言
自 19 95年 日 电器通信大学的 Ie e 本 ks 等…制备出高透明的 N ¨: A u d Y G陶瓷 , L 用 D端泵浦首次获得了 激光输出以来 , 掺杂三价稀土离子的多晶透明陶瓷由于其有利于成为激光工作介质的光谱特性而引起人们 日益广泛的兴趣 。这其 中, d :: 。 N ¨ Y O 透明陶瓷由于其具备作为高效 四能级激光器工作介质 的潜力而备 受重视 。与 N ¨ :A d Y G陶瓷相 比, d :: 。 N ¨ Y O 透明陶瓷具有更优 良的力学和热力学特性 , 以及优异的热 化学稳定性 。Y O 的热导率是 Y A ( A ) 2 , S ( , F热导率 的 1 :, ,1 O Y G 的 倍 是 r P0 ) 0多倍 , 可以最大限
d a tr eld s e s d,a d i s i b e frt e f r ai n o a s a e t a e e a c . imee ,w l ip re n s u t l o a i t ft n p r n s rc r mis a h b c o r l Ke r s Nd : 2 ;ta s a e tls rc r mis o p e ii t n p o e s a o o e y wo d : “ Y 03 r n p n a e e a c ;c — r cp t i r c s ;n n p wd r r ao s
二氧化锆的制备及其性能检测
摘要本文简要介绍目前二氧化锆的制备方法(共沉淀法、溶胶—凝胶法、喷雾热解法、金属有机物水解法、水热法、反向胶团法等),主要以水热法为例,详细介绍其制备过程及步骤,并检测制得二氧化锆的各项性能(红外、XRD)。
本文采用水热法制备氧化钇稳定氧化锆(YSZ )纳米粉术,以Zr 4+和Y 3+的氢氧化物为热前驱体,氢氧化钾和碳酸钾作矿化剂,研究水热处理温度、PH 值和矿化剂浓度对水热合成纳米氧化锆晶型结构的影响。
实验的各项性能结果表明:高的反应温度有利于立方氧化锆的生成,矿化剂的加入对合成产物晶化度和晶粒大小有显著的影响,体系pH 值会影响水热前驱体的结构,进而影响水热合成纳米氧化锆的晶型.在Y 2O 3 掺杂量比较大的时候,PH 值的变化对氧化锆晶型的影响不明显,晶型由掺杂量决定。
在本文中还附有二氧化锆制备步骤及其性能检测的各种实验数据,用到的实验仪器,可操作性强,从而为制备粒度和晶型可控的纳米二氧化锆粉末提供实验依据.关键词: 二氧化锆 制备方法 水热法 性能检测Title Preparation and properties of zirconium dioxide detectionAbstractThis paper introduces the preparation methods of the present zirconia(Coprecipitation、Sol - gel method、Spray pyrolysis、Hydrolysis of metal organic、Hydrothermal、Reverse micelles and so on). Case Study of the main hydrothermal. Details of their preparation process and steps,and detection system was the performance of zirconia (XRD). In this paper, hydrothermal yttria stabilized zirconia nano—powder technique to Zr4+ and Y3+in the hydroxide precursor for the heat,potassium hydroxide and potassium carbonate as a mineralizer of hydrothermal treatment temperature,PH value and mineralizer concentration on the hydrothermal synthesis of nano-zirconia crystal structure。
Ce~(3+)掺杂YAG透明陶瓷的制备与光性能研究
Ce~(3+)掺杂YAG透明陶瓷的制备与光性能研究石云;潘裕柏;冯锡淇;李江;郭景坤【摘要】采用高纯微米级商业原料(≥99.99%)α-Al_2O_3、Y_2O_3和CeO_2,用固相反应法制备了0.3at%Ce~(3+):YAG透明陶瓷.粉体经行星式球磨,陶瓷素坯在1750℃真空烧结10h,真空度10~(-3)Pa,双面抛光后,厚度为1.2mm的透明陶瓷试样在可见光区500~900hm的直线透过率可达80%左右,光学均匀性良好.荧光光谱分析表明,发射峰位于500~700nm之间,这是Ce~(3+)的特征发射.结果表明,Ce:YAG透明陶瓷的发光性能与相应的单晶相当,有望作为闪烁材料应用于中低能量射线(α、β粒子等)的探测.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】4页(P125-128)【关键词】固相反应法;Ce:YAG;闪烁透明陶瓷【作者】石云;潘裕柏;冯锡淇;李江;郭景坤【作者单位】中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050;中国科学院,上海硅酸盐研究所,透明光功能无机材料重点实验室,上海,200050【正文语种】中文【中图分类】TQ174Abstract:0.3at%Ce∶YAG(Y3Al5O12)transparent ceramics was fabricated by a solid state reaction method,with the high pure(≥99.99%)commercial powders α-Al2O3,Y2O3,CeO2using as raw materials.The ceramic green bodies were sintered in 1750℃for 10h in vacuum.The linear transmissionof the prepared Ce∶YAG ceramics in visible range 500-900nm reaches about 80%homogeneously(1.2mm thick,doublepolished).Photoluminescence properties show that the emitting band ofthe Ce∶YAG ceramics lies in 500-700nm,which is the characteristic emitting of Ce3+.It is concluded that the Ce∶YAG transparent ceramics isa promising scintillator materials especially for middle-low energy ray detecting.Key words:solid state reaction method;Ce∶YAG;scintillator transparent ceramics透明陶瓷是近年来广受关注的一类新型光功能材料,它可作为灯管和窗口材料[1-2]、激光材料[3]、闪烁体材料[4]等,应用前景广阔.其中,钇铝石榴石(Y3Al5O12,简写为YAG)是各向同性的立方晶体结构,可以减少对入射光的散射,且其机械、热学和力学性能优异,是制备透明陶瓷的理想基体.透明陶瓷在激活离子高浓度均匀掺杂方面相对单晶具有一定优势,通过不同种类和浓度稀土离子在其中的掺杂,可实现各种光功能的设计与调控.Ce3+具有4f15d电子组态,是稀土离子中荧光效率较高的激活离子,Ce3+的5d→4f的电子跃迁中,由于5d能级中的电子寿命很短,因此Ce3+还具有快衰减的优点,在各种基质中被广泛研究.Ce3+在YAG基质中的发光峰值位于550nm左右,能与硅光二极管很好地耦合,且具有衰减时间快(~65ns)、光产额高的特点,目前,稀土离子Ce掺杂的YAG是在中低能量粒子射线(电子、α、β粒子等)探测领域具有重要应用前景的闪烁材料,Ce∶YAG单晶已经作为扫描电镜SEM显示部件,实现商品化应用[5].国际上,Zych等[6]报道了采用热压法制备了0.5at%Ce3+∶YAG透明陶瓷.Yanagida等报道了真空烧结制备了掺杂浓度分别为0.005at%、0.05at%和0.5at%的Ce3+∶YAG透明陶瓷,在500nm以上可见光波长范围的透过率接近80%,他们报道的Ce∶YAG陶瓷的闪烁性能与单晶相当[7].但是目前国内尚未见Ce∶YAG透明陶瓷制备方面的报道.固相反应法制备的粉体具有颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点,是粉体制备常用的方法.本工作采用行星式球磨对商业原料进行充分混合粉碎,结合真空烧结,制备了高光学质量的0.3at%Ce∶YAG闪烁透明陶瓷,对材料的发光性能进行了研究.采用高纯商业粉体,α-Al2O3(99.99%,0.3μm),Y2O3(99.99%,5.0μm),和CeO2(99.99%,0.1μm),按照[Y(1-x)Cex]3Al5O12的化学配比称量粉体.以正硅酸乙酯TEOS做为烧结助剂,无水乙醇做球磨介质,在行星式球磨仪上经球磨混料10h 后,将浆料置于温度为100℃的干燥箱中充分干燥,经过筛和冷等静压制成φ20mm×2mm的素坯,在真空炉中1750℃保温10h,真空度10-3Pa,最后将试样在1450℃空气氛中退火10h,以消除真空烧结过程中可能引入的内应力和氧空位. 用日本R IGAKU公司的D/Max-2550V X射线衍射仪对试样进行物相分析,采用CuKα射线,λ=0.15406nm,2θ=10°~80°;透明陶瓷试样的光学透过率测试在日本SH I MDZU公司的UV-2501PC紫外-可见分光光度计上进行,测试前试样经双面抛光;在日本SH I MDZU公司的RF-5301PC荧光光谱仪上进行Ce∶YAG透明陶瓷的光致荧光谱分析;X射线激发发射谱在本所自行搭建的X射线激发发射仪上测试.图1为制备的透明陶瓷试样照片,素坯经1750℃真空烧结10h后,由于烧结致密化,存在一定程度的收缩,线收缩率约为20%,试样经1450℃空气气氛退火10h后,呈明亮的黄绿色.图2为试样的XRD图谱,样品的衍射峰与标准谱图(33-0040)一致,说明烧结后的试样为纯的YAG相,无明显的第二相生成.由图3可知,制备的Ce∶YAG透明陶瓷在500~900nm可见光区的透过率达80%左右,光学均匀性良好.由Ce∶YAG透明陶瓷的激发光谱和发射光谱图4表明,采用350nm波长激发时,在530nm左右处有一明显的激发发射峰,峰形不对称,可根据高斯(Gaussin)分布分解为2个峰,分别对应于Ce3+离子最低5d激发态到4f基态的两个Stark分裂能级(2F5/2和2F7/2)的跃迁.发射波长为530nm时,Ce∶YAG透明陶瓷激发波长分别为342nm和480nm处,其中480nm左右处的吸收波段较宽,这可能与透明陶瓷内部缺陷分布有关,如晶界的组分、厚度和微气孔等.Ce3+掺入YAG中,其5d能态被劈裂为5个子能级,在单晶中,通常有峰值波长分别为223、340及460nm的三个特征吸收峰.Blasse等[8]的研究认为,223、340及460nm三个吸收峰对应于Ce3+离子的4f到5d子能级的跃迁,本实验制备的Ce∶YAG陶瓷也观察到了相近的吸收峰,这表明,以CeO2形式掺入的Ce离子,以Ce3+的形式固溶进YAG晶格中,实现受激发光.图5对比了1.0at%Ce∶YAG单晶与本文工作中的Ce∶YAG透明陶瓷的光致激发荧光光谱,可以看到,Ce∶YAG透明陶瓷与单晶相比,发射谱仍为一宽的发射带,但是发生了20nm左右的红移,这可能是由于陶瓷作为多晶材料,存在晶界等散射中心,在受激辐射过程中,存在发光弛豫,引起能量损失,并且对发射光存在一定散射损耗,同时在受激发光的能量传输过程中,晶界成为新的发光弛豫中心,这与单晶的发光过程不同,这也有可能是目前闪烁陶瓷研究中存在的陶瓷发光强度高于单晶,但是光产额却较低,并且衰减时间较长的原因.从图6可以看到,在X射线激发下,Ce∶YAG透明陶瓷的发光范围在500~675nm之间,也由两个分支组成,可分别对应于2F5/2和2F7/2的能级跃迁,与光致发光谱相比,Ce∶YAG透明陶瓷的X射线激发的发射光谱仍为一宽的发射带,但是发生了20nm左右的红移,Moszynski等在Ce∶YAG单晶中也观察到了X射线激发下的发光峰相对光致激发的发光峰的红移现象[8-9],这可能与光致发光和X射线激发发光过程中,电子空穴对的能量转移过程差异导致的发光机制不同有关.在710nm处的微小发光峰,可能与制备过程中引入陶瓷内部的杂质离子有关.X射线激发的发射光谱的主发射峰位于550nm处,与硅光电二极管的探测灵敏区(500~1000nm)匹配,因而有望作为闪烁材料,在粒子和射线探测领域得到应用.采用固相反应法,在1750℃真空烧结10h,制备了0.3at%Ce∶YAG透明陶瓷,在500~900nm可见光范围的直线透过率可达80%左右,光学均匀性良好.光致荧光谱和X射线激发的发射光谱的分析表明,在350nm波长激发下,制备的Ce∶YAG陶瓷在500~700nm范围有一个宽的发射峰带,且峰形不对称,根据Gaussin分布可将此发射峰分解为两个峰,分别对应于Ce3+离子最低5d激发态到4f基态的两个Stark分裂能级(2F5/2和2F7/2)的跃迁,认为是Ce3+的特征发射峰. 比较Ce∶YAG陶瓷和单晶的光致激发荧光谱,及Ce∶YAG透明陶瓷的X射线激发下的发射峰值与光致发光的峰值,发现存在20nm左右的红移,这与陶瓷内部的晶界、微气孔等缺陷有关,它们有可能在电子空穴对的能量转移和光传输过程中,作为发光弛豫中心和散射中心对发光过程产生影响.在550nm左右处观察到Ce3+的特征发射,与硅光电二极管的探测灵敏区(500~1000nm)匹配,Ce∶YAG陶瓷的发光性能与相应的单晶相当,是一种有潜力的中低能量粒子射线探测用闪烁材料.致谢感谢中国科学院上海光学精密机械研究所的赵广军副研究员为本文对比测试实验提供的1.0at%Ce∶YAG单晶试样.【相关文献】[1] Coble R L.Transparent Alumina and Method ofPreparation.U.S.Patent,No.3026210,1962.03.20.[2] Johnson C D.The Development and Use of Alumina Ceramic FluorescentScreens.European Laboratory for Particle Physics ReportCERN/PS/90-42(AR).[3] Ikesue A,Lin Aung Yan.Synthesis and performance of advanced ceramicslasers.J.Am.Ceram.Soc.,2006,89(6):1936-1944.[4] Greskovich C,Duclos S.Ceramic scintillators.Annu.Rev.Mater.Sci.,1997,27:69-88.[5] Bhattacharjee T,Basu S K,Dey C C,et parative studies of YAG(Ce)andCsI(Tl)scintillators.Nucl.Instr.Meth.in Phys.Res.A,2002,484(1/2/3):364-368.[6] Zych E,Brecher C.Temperature dependence of host-associated luminescence from YAG transparent ceramic material.J.Lum i.,2000,90(3/4):89-99.[7] Yanagida T,Takahashi H,Ito T,et al.Evaluation of properties of YAG(Ce)ceramic scintillators.IEEE Trans.Nucl.Sci.,2005,52(5):1836-1841.[8] Blasse G,BrilA.Investigation of some Ce3+-activatedphosphors.J.Chem.Phys.,1967,47(12):5139-5145.[9] Moszynski E,Ludziejewski T,Wolsk i D,et al.Properties of the YAG∶Cescintillator.Nucl.Instr.M eth.in Phys.Res.A,1994,345(3):461-467.。
激光透明陶瓷研究的历史与最新进展
综合评述硅酸盐学报· 476 ·2009年激光透明陶瓷研究的历史与最新进展杨秋红(上海大学材料学院,上海 200072)摘要:由于透明陶瓷具有许多比单晶优越的性能,因此透明多晶陶瓷激光器成为近年来二极管泵浦固态激光器领域的研究焦点。
目前,在Nd:YAG 陶瓷激光器中,已获得高于1kW的高激光输出功率和高于65%的斜率效率,在Yb掺杂的倍半氧化物陶瓷激光器中,实现了二极管泵浦的超快飞秒锁模激光输出以及82.4%的所有陶瓷激光器中最高的斜率效率。
报道了中国近来在Nd:YAG和Yb/Nd掺杂的氧化镧钇透明陶瓷方面的研究进展,由中国科学院上海硅酸盐研究所制备的Nd:YAG陶瓷激光器最大激光输出斜率效率为23.2%,由上海大学制备的一种新的Yb:Y1.8La0.2O3 陶瓷激光器最大激光输出斜率效率达到52%。
关键词:激光透明陶瓷;钇铝石榴石;倍半氧化物;氧化镧钇;激光输出;斜率效率;综述中图分类号:TF122.1 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2009)03–0476–09THE RESEARCH HISTORY AND RECENT PROGRESS OF LASER TRANSPARENT CERAMICSYANG Qiuhong(School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract: Many recent studies on diode-pumped solid-state lasers have focused on polycrystalline ceramic lasers, because they have numerous advantages over single crystals. Now high laser power output (over 1kW) and high slope efficiency (over 65%) have been obtained in Nd:YAG ceramics lasers. A diode-pumped ultrafast femtosecond mode-locked laser and the highest ceramic laser slope efficiency of 82.4% were achieved in Yb-doped sesquioxides ceramic lasers. There has also been research progress recently in Nd:YAG and Yb/Nd doped yttrium lanthanum oxide transparent ceramics in China. The maximum laser output slope efficiency of Nd:YAG ceramics fabricated by the Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences is 23.2%, while that of a new Yb:Y1.8La0.2O3 ceramics fabricated by Shanghai University is 52%.Key words: laser transparent ceramics; yttrium aluminum garnet; sesquioxide; yttrium lanthanum oxide; laser output; slope efficiency;review透明陶瓷是在20世纪50年代末、60年代初发展起来的。
功能陶瓷的制备方法、性能及应用
气相法
• 蒸发凝聚法:将原料加热气化并急冷,即获超细粉(粒径
为5~100nm),适于制备单一或复合氧化物,碳化物或金属 的超微细粉。使金属在惰性气体中蒸发-凝聚,通过调节气 压以控制生成的颗粒尺寸。
• 气相反应法:如气相合成法、气相氧化法、气相热分解反
应法等,其优点有:1) 容易精制提纯、生成物纯度高,不 需粉碎,粒径分布均匀;2) 生成颗粒弥散性好;3) 容易 控制气氛;4) 通过调节气压以控制生成的颗粒尺寸
(2) 功能陶瓷超微细粉的常用制备方法(三种)
固相法:一般是把金属氧化物或其盐按照配方充分混合、 研磨后进行煅烧。 粉碎方法有化学法与机械法。 化学反应有氧化还原法、固体热分解法、固相反应法。
(2) 功能陶瓷超微细粉的常用制 备方法(三种)
固相法:一般是把金属氧化物或其盐按照配方充分混合、 研磨后进行煅烧。 粉碎方法有化学法与机械法。 化学反应有氧化还原法、固体热分解法、固相反应法
二次反应烧结
其他
二、功能陶瓷的性能
功能陶瓷中包括电磁功能、光学功能和生物-化学功能等陶瓷制品
和材料,此外还有核能陶瓷和其它功能材料等。
性能 :耐高温、耐磨、耐腐蚀、高硬度、高强度及 其它特殊性能(压电性、磁性和光学性能),但脆性大
日用陶瓷-餐具
建筑陶瓷-地砖
电瓷
功能陶瓷性能的举例
电绝缘陶瓷
• 介电常数小 • 介电损耗要小Байду номын сангаас• 介电强度 • 体积电阻率要大
均匀沉淀:不外加沉淀剂,而是 在溶液中生成。
水解法:1) 醇盐水解法,是制备高纯的超微细粉的 重要方法;2) 金属盐水解法 溶胶-凝胶(sol-gel)法:是将金属氧化物或氢氧化物浓 的溶胶转变为凝胶,再将凝胶干燥后进行煅烧,然后 制备氧化物的方法。利用该法制备 ZrO2 超微细粉, 其成型体可在1500º C烧成。 溶剂蒸发法:把金属盐混合溶液化成很小的液滴, 使盐迅速呈超微细颗粒并且均匀析出,如喷雾干燥法 、冷冻干燥法。
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。
3Y-TZP-Al2O3复相陶瓷的力学性能研究
3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的力学性能研究摘要ZTA复相陶瓷具有良好的性能,在许多领域都得到广泛的应用。
本实验以纳米3Y-TZP 和微米Al2O3为主要原料,采用常压烧结法制备致密的纳米ZTA复相陶瓷材料。
分别探讨不同氧化锆含量对材料致密化、相组成、显微结构以及力学性能的影响。
实验结果表明,ZTA复相陶瓷的相对密度会随着3Y-TZP含量的升高而先上升后降低。
纳米3Y-TZP颗粒能够分布在基体颗粒的晶界,从而使试样的相对密度升高。
当3Y-TZP 含量为30wt%时,其相对密度达到最高,如烧结温度为1400℃,试样的相对密度高达96.35%。
若继续提高3Y-TZP含量,其相对密度因过多的纳米颗粒团聚而下降。
并且在一定的烧结温度范围内,ZTA复合陶瓷的相对密度会随着烧结温度的升高而增大。
经机械混合后的粉料的晶相组成主要为α-Al2O3和t-ZrO2。
而经过高温烧结后,试样中的晶相组成为α-Al2O3、t-ZrO2和一定量的m-ZrO2。
在烧结温度范围内,试样中的颗粒会随着烧结温度的升高而增大,Al2O3颗粒随着3Y-TZP含量的增加而变小。
纳米级的3Y-TZP颗粒会形成“內晶型”结构。
在烧结温度为1450℃时,含30wt%3Y-TZP的试样抗弯强度高达441.22MPa。
纳米颗粒抑制颗粒的长大,细晶能够阻碍裂纹的扩展,而提高试样的力学性能。
关键词:3Y-TZP,复相陶瓷,力学性能Reseach of Mechanical Properties for the 3Y-TZP/Al 2O 3Composite CeramicsAbstractZTA composite ceramics have been widely used in many areas with the good performance. In the experiment, 3Y-TZP and Al 2O 3 as raw materials, the dense nano ZTA composite ceramics were prepared by pressureless sintering. Effects of different zirconia content on the densification, microstructure, phase composition and mechanical properties of 3Y-TZP/Al 2O 3 composite ceramics were investigated.The results show that density of ZTA composite ceramics will first increase and then decrease when the 3Y-TZP content increase. 3Y-TZP nano-particles can be distributed over particles in the matrix grain boundaries, so that the sample density increased. When the 3Y-TZP content was 30wt%, its highest density, such as sintering temperature is 1400℃, the density as high as 96.35%. If you continue to improve the content of 3Y-TZP, the density will decline due to the excessive nano-particle agglomeration. And in a range of Sintering temperature, ceramic density will increase with the increase of sintering temperature. The phase of powder with mechanical mixture mainly composed of α-Al 2O 3 and t-ZrO 2. With high temperature sintering, the phase in specimen is α-Al 2O 3, t-ZrO 2 and m-ZrO 2. In the sintering temperature range, particles will become lager with sintering temperature increasing, and be smaller with content of 3Y-TZP increasing. The nano-particles of 3Y-TZP will be to form the "crystal" structure. When the sintering temperature being 1450℃, bending strength of the specimen containing 30wt% 3Y-TZP up to 441.22MPa. Nano-particles can inhibit the grain growth, grain can hinder crack extension, and improve the mechanical properties.Keywords :3Y-TZP , composite ceramics, mechanical properties目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷(ZTA) (1)1.2.1 陶瓷基复相陶瓷 (1)1.2.2 氧化铝的性质与应用 (2)1.2.3 氧化锆的性质与应用 (3)1.2.4 ZTA复相陶瓷的发展 (4)1.3 ZTA复相陶瓷的增韧机理 (4)1.3.1 相变增韧 (4)1.3.2 颗粒弥散增韧 (5)1.3.3 晶须补强增韧 (5)1.3.4 纳米复合陶瓷增韧 (6)1.4 ZTA陶瓷的制备 (6)1.4.1 ZTA复合粉体制备 (6)1.4.2 复合陶瓷成形 (7)1.4.3 复合陶瓷烧结 (7)1.5 研究意义及内容 (7)第2章实验内容与过程 (8)2.1实验原料及设备 (8)2.1.1 实验原料 (8)2.1.2 实验设备 (8)2.1.3 试样的配方 (9)2.2 试样的制备工艺 (9)2.2.1 纳米3Y-TZP粉体的制备 (9)2.2.2 配料 (10)2.2.3 球磨混合 (10)2.2.4 干燥 (10)2.2.5 压制试样 (10)2.2.6 烧结 (11)2.2.7 取样 (11)2.3 测试 (11)2.3.1 体积密度和相对密度的测试 (11)2.3.2 物相组成分析 (12)2.3.3 SEM分析 (13)2.3.4 抗弯强度测试 (13)2.3.5 硬度测试 (13)第3章实验结果与分析 (14)3.1 相对密度 (14)3.2 XRD分析 (16)3.3 SEM分析 (18)3.4 抗弯强度 (20)3.5 硬度 (21)结论 (23)参考文献 (24)致谢........................................................................................................... 错误!未定义书签。
钇铝石榴石( YAG)激光透明陶瓷研究进展
钇铝石榴石( YAG)激光透明陶瓷研究进展作者:谢志鹏,薄铁柱来源:《佛山陶瓷》 2011年第1期谢志鹏,薄铁柱摘要: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、烧结添加剂及多晶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YAG单晶的优势,最后对YAG激光陶瓷的应用进行了展望。
关键词:激光透明陶瓷;钇铝石榴石;激光输出;烧结技术;应用1前言第一个透明激光陶瓷材料是在1966年由真空热压烧结制得的掺Dy的CaF2(Dy2+:CaF2)陶瓷,并实现激光振荡,激光波长是2.36μm。
随后在1973~1974年间C.Creskovich等又研制出Nd:Y2O3-ThO2透明激光陶瓷。
自80年代中期,人们开始重点关注和研究钇铝石榴石(YAG)掺Nd3+、Yb3+、Ln3+、Er3+、Tm3+等稀土离子的激光透明陶瓷材料与器件。
1984年,荷兰Philips研究实验室的DeWithG等采用硫酸钇和硫酸铝的混合溶液作为初始原料,利用喷雾干燥法制得YAG先驱体,先驱体在1300℃煅烧分解得到单相YAG粉末;以SiO2和MgO为烧结助剂,经冷等静压成形,在真空条件下于1800℃烧结出YAG透明陶瓷,其相对密度接近100%,透光率在50%~80%,随后SekitaM采用均相共沉淀法,以尿素作为沉淀剂制备出Nd3+:YAG粉末,用冷等静压成形和真空烧结工艺制得不同掺Nd3+量的YAG陶瓷,其中1%Nd:YAG陶瓷的光谱性能与采用提拉法以及区熔法生长出来的单晶几乎一致。
但上述在初期制备的Nd:YAG陶瓷由于存在大的背景吸收而没能获得激光输出,并且在许多性能上也不能与相应的Nd:YAG单晶和钕玻璃激光器相比。
直到1995年,日本科学家IKesueA等在透明激光陶瓷这一领域取得重要突破。
Eu掺杂的Y3Al5O12(YAG)纳米粉的低温合成及荧光性质
Eu掺杂的Y3Al5O12(YAG)纳米粉的低温合成及荧光性质[摘要] 本文以复分解/熔融盐和共沉淀/熔融盐两种方法在350℃条件下制备了Y3Al5O12(YAG)纳米粉和YAG:Eu3+。
使用XRD、TEM、Raman、IR、荧光等方法进行表征,显示出两种方法制得的微晶大小分别为23-31nm和51nm;Raman和IR显示500℃制备的结晶度好;荧光发射光谱显示强高敏感度的5D0→7F2跃迁和磁偶极5D0→7F1跃迁较强。
制得的YAG:Eu3+的发射性能与大块YAG有显著不同。
复分解/熔融盐法属于室温下机械力诱发的固体间化学反应,适用于制备稀土掺杂的YAG,具有工艺简单,成本低廉的特点,适用于大规模工业化生产。
[关键词] 低温固相反应;机械化学反应;助熔剂;稀土发光材料;1.序言1.1低温固相反应法低温固相反应法是近年来发展起来的一种合成材料的新手段。
与高温固相反应法(反应温度要在600℃以上)相比,低温固相法更适合合成低温条件下稳定的介稳态化合物以及动力学控制的化合物,高温固相反应法只能合成热力学稳定的化合物。
1.2机械力诱导的低温固相反应原理低温固相反应法的基本原理为:形成冷溶熔层—原子扩散—合成反应—形核—长大。
具体是以下三步:(1)反应物颗粒在机械研磨作用下混合均匀,由于颗粒自身带有结晶水,因此在反应初期阶段可以在外表面上形成一层薄薄的冷溶熔层;(2)反应物原子通过在表面冷溶熔层扩散发生化学反应,生成目标产物。
一般来说,表面冷溶熔层可以看做一个微反应区,原子在微反应区内扩散并发生化学反应,生成目标产物;(3)反应过程中继续研磨,这样颗粒表面的冷溶熔层就会在外力的作用下不断脱落,颗粒表面又可以形成新的冷溶熔层;相应的,已合成的产物形核与长大过程也随之进行,并最终合成出所需物相。
在最初反应时期,颗粒之间存在着固相界面,该界面对反应物的原子扩散有阻碍作用,外部条件(如机械研磨、提高反应温度)改变时固相接触面形成冷溶熔层;在冷溶熔层中,扩散阻力减小,参加反应的原子增多,反应速度加快;与此同时,一定量的原反应物中的结晶水以极高的速度被释放,有利于更多的微量溶剂进入反应区,形成新的冷溶熔层。
Y2O3透明陶瓷的研究进展
晶 的 可替 代 材 料 。介 绍 了 Y。 。 明 陶瓷 的研 究进 展 , 0 透 阐述 了 Y 0。 明 陶 瓷 的粉 体 合 成 、 体 成 型 、 。 透 坯 高 温烧 结 和 机 械 加 工 的 制 备 工 艺 , 分 析 了 成 型 时 坯 体 开 裂 的原 因 。 并 关键 词 : 化 钇 氧 透 明陶瓷 纳米 粉 坯体开裂 综 述
t e ma r p ri s No d y ,i h s b c me t e r p a i g ma e i l fsn l r s a .Ac o d n O s me f r i n a d d me tc h r lp o e te . wa a s t a e o h e lc n t ra ig e c y t 1 o c r i g t o o eg n o s i r s a c r is h e e r h p o r s ft a s a e tY2 e a c s b ify i t o u e e e r h f ut ,t e r s a c r g e s o r n p r n c r mis i r l n r d c d,i cu ig p wd rs n h ss o p c 03 e n l d n o e y t e i ,c m a — t n,sn e i g a d ma h n n . F b ia in p o e s s o r n p r n e a c r l b r t l e c i e .Th e s n o i o it r n c i ig n a rc to r c s e ft a s a e t Y2 03 c r mi sa e e a o a ey d s rb d era o s fr c a k n n p wd r c mp c r x a it d o . r c ig i o e o a ta e e p ta e n Ke r s y wo d :Ytr ti a;Tr n p r n e a is a s a e tc r m c ;Na o o e s;Gr e o y c a k n n p wd r e n b d r c i g;Re iw ve
掺杂Er(3+)、Yb(3+)玻璃陶瓷发光性质及其影响因素
玻 璃 陶瓷 又 称 为微 晶玻 璃 ,是 在 制 得 玻 璃 体 后 , 通 过一 系列 复杂 的热 处理 工艺 (包括 晶体 的形 核 以及 控 制其 晶粒 大小 )而获得 的一 种 既含 有 大量 微 晶又 含 有 一定 量 的玻 璃 相 的 固体 材 料 口]。与单 晶相 比 ,玻 璃 陶瓷 的制备 工艺 相对 简单 ,制备 周期 较短 ,并且 玻璃 陶 瓷 可 以同 时具有 玻璃 (成分 均匀 、透 明度 高)和陶瓷 (致 密度 高 、具有 晶体 结构 )的特点 ]。
同时 ,玻 璃 陶瓷存 在化 学和 机械 稳定 性好 、热导 性 和软 化 温度好 等 优点 ,因 而在相关 研 究领 域很 受欢迎 。
因此 ,从性 能 、制 备工 艺 和 成本 的角 度 考虑 ,探 索制 备 透 明度 高 和光学 性能 良好 的玻璃 陶瓷 。通过对 透 明的 玻 璃进 行热 处理 ,得 到具 有 不 同结 晶率 和 透 明度 的玻 璃 陶 瓷 ,探讨 热处 理 工 艺 以及 掺 杂元 素 对 玻璃 陶瓷 光 学 性 能 的影 响成 为学 术界 的研究 热点 。
1 掺 杂 Er计 、Yb。+玻 璃 陶 瓷 的 发 光 机
理
不 同稀 土离 子上 转 换 过程 有 一 定 的 区别 ,但 一 般 而言 ,上转换 发光 都包 括 中心 的双光子 吸收 、激 发态 吸 收 ,能 量传递 和光 子 雪 崩 4个 主要 的 过程 。由 于光 子 雪 崩过 程 比较复 杂 ,笔 者 的研 究 中并未 涉及 ,因此仅 讨 论 前 3个过 程 。中心 的双光 子 吸收指 的是一个 发光 中
Lum inescent Properties & Influencing Factores of Er” 、Yb” Co— doped Glass Ceramics
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第2 4卷 第 2期
20 0 8年 2月
无
机
化
学
学
报
Vo. . 1 24 No2
C NE E J HI S 0URNAL OF I N0RGANI HE S RY CC MI T
2 0 24 6—6
共沉 淀 法合 成 y 3Y 03 米 粉及 透 明 陶瓷 的性 能 b+ 2 纳 :
罗军明 1 李永绣 2 邓莉 萍 1 ,
(南 昌航 空大 学材料 科 学 与工程 学院 , 昌 3 0 6 ) 。 南 3 0 3
(南昌大学稀土与微纳功能材料研 究中心, 30 3) 2 南昌 30 1
摘 要 :以 YO 为 基 质 材 料 , 杂 不 同 含 量 的 Y 采 用 共 沉 淀 法 制 备 出性 能 良好 的 Y Y O 纳米 粉, 粉 体 在 17 0℃和 真 空 z 掺 b, b :z 将 0 度 为 l l P 下 烧 结 5h得 到 Y Y O 透 明 陶瓷 。 X D、E U i、L分 别 对 样 品 的 结 构 、 貌 和 发 光 性 能 进 行 了研 究 。 x0 a b :z 用 R T M、 V VsF 形
 ̄ eerhC nefr a ats R sac etro r Er &Mir N n u t ndMa r l N n hm nvri, ac ag3 0 3 1 Re h co aoF n i e t i s ac r gU i sy N n hn 3 0 1 / c o ea e t
Ab t a t s r c :Yb Y O3n n c y tl n o e a r p r d b O p e i i t n meh d u i g a ma r t r lo : 2 a o r sal e p wd r w s p e a e y C - r c p t i t o sn t x mae a f i ao i i Y2 o e t i e e t c n e tai n f Yb ,a d t e Yb Y2 r n p r n e a c s fb c td b 03 d p d wi d f r n o c n r t s o ¨ h o n h : 03 ta s a e t c r mis wa a r a e y i v c u sn e i g a 0 a u m i t r t 1 0 o ~ P r5 h T e sr c u a , r h l gc la d l mi e c n e p o e t s o e n 7 C.1 l x O af . h t trl o u mo p o o i a n u n s e c r p r e ft i h s mp ewe e c a a trc e y XR T a l r h r c e iz d b D。 EM, l o e c n e a a y e . h e u t s o h t d s o v sc mp e ey f rse c n lzr T ers l h w ta u s Yb is l e o l tl i h 03c b c p a e h a t l s o : O3a e n a l p e ia t a' W sz it b t n a d t e n t e Y2 u i h s ,t e p ri e f Yb Y2 r e r s h r lwi n l O ie d s u i n h c y c h T i r o a e a e d a tr o h a t l s i i h a g f 4 6 m.T e r l t e d n i f Yb Y2 r n p r n v r g i me e f t e p ri e s n t e r n e o 0~ 0 n c h e a i e st o : 03 t s a e t v y a c r mis i 9 . % , h a s t n e o e Yb : O3t n p r n e a c x e d 0 a h v l n t a g e a c s 9 7 t e t n mi a c ft Y2 a s a e tc r mi se c e s 8 % tt e wa e e g h r n e r t h r
L u — n UO J n Mig
L n — u DE IYo gXi NG iPn 。 L- ig
( colfMa r l S i c n nier g N nhn nvr o A rn ui l N n hn 3 0 3 ho S o t i s c nea dE gnei , ac agU i s f eo at o ac a g3 0 6 ) ea e n e c,
结 果 表 明 : b 完 全 固 溶 于 Y O 的立 方 晶 格 中 , b : z 体 大 小 均 匀 , 似 球 形 , 寸 约 4 — 0n Y Y Y O 粉 近 尺 0 6 m。Y  ̄Y O 透 明 陶 瓷相 对密 b . z 度 为 9 . , 波 长 6 0 8 0n 范 围 内 其透 光率 达 到 8 %。Y  ̄Y O 透 明 陶 瓷 在 9 0n 处 吸 收 线 宽 达 到 2 m, 1 3 m 97 在 % 0 ~ 0 m 0 b .z3 5 m 6n 在 1 0 n 和 1 7 m 处 的发 射 线 宽 分 别 为 1 m 和 1 m。 6n 0 3n 7n
S n h sso : 03 n c y t ln y Co p e i i t n y t ei fYb Y2 Na o r sal eb - r cp t i i a o M eh d a d t ePr p r iso a s a e tCe a is t o n h o e te fTr n p r n r m c
关 键 词 : 沉 淀 ; b :z3 透 明 陶瓷 共 Y YO ;
中图 分 类 号 : 6 4 4 ; 6 43* ; F 2 O 1. 6 O 1 . 2 T 13 3 2
文献标识码 : A
文 章 编 号 : 0 1 6 (0 80 .2 00 10 48 1 0 )20 6 —5 2