透明陶瓷 论文
透明陶瓷论文
透明陶瓷论文公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]透明陶瓷的制备与用途摘要一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
目前制备透明陶瓷的方法主要有:透明32O Al 陶瓷制备;无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷;32O Y 透明陶瓷等。
主要的制备过程与传统陶瓷基本一致,大体上也要经过原料选择,成型,干燥,烧成等步奏。
透明陶瓷的透光性好,机械强度和硬度都很高,能耐受很高的温度,即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。
电绝缘性能、化学稳定性都很高。
决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛,更先进。
目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜;透光的灯罩;红外测试仪的外壳;ALON 还可以用于防弹材料,超市条码扫描器窗口等方面;我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。
未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。
关键词透明陶瓷;烧结;制备;用途;未来引言一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。
早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。
近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
它对原料以及制造工艺的要求相当严格,例如,原料必须要有很高的纯度和粒度。
因此透明陶瓷的价格很昂贵,是现代陶瓷中的高级制品。
正文1 几种先进的透明陶瓷的制备方法透明32O Al 陶瓷制备的研究进展1.1.1 放电等离子烧结(SPS )透明氧化铝陶瓷的SPS 烧结近几年也得到研究和探索。
Dibyendu 】【1以平均粒径为100 nm 的高纯Al2O3为原料,在不使用任何添加剂的情况下采用SPS 烧结,工艺条件为压力275 MPa ,最高烧结温度1150℃,制备了平均晶粒尺寸为0. 3 μm ,硬度达到23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。
新型建筑材料透明陶瓷的革命
新型建筑材料透明陶瓷的革命近年来,建筑行业迎来了一场革新性的变革,以往常见的建筑材料被一种新型材料所替代,这就是透明陶瓷。
透明陶瓷是一种具有特殊物理和化学性质的材料,其独特的透明度和耐候性使其成为建筑领域的一项重要突破。
透明陶瓷在建筑领域的应用可以追溯到20世纪初,然而,直到最近这种材料才真正开始受到广泛的关注。
相比传统的建筑材料,透明陶瓷具有许多优势。
首先,透明陶瓷的透明度极高,能够使光线更好地穿透建筑物,提供更加明亮和舒适的室内环境。
其次,透明陶瓷具有良好的隔热性能,能够有效地减少室内的能耗,降低空调和供暖的使用频率。
此外,透明陶瓷还具有很高的强度和耐候性,能够抵御自然灾害和外界环境对建筑物的侵蚀。
透明陶瓷在建筑设计中的应用非常广泛。
首先,透明陶瓷可以用于建筑的外墙。
传统的建筑外墙主要采用砖石或玻璃等材料,而透明陶瓷的应用可以使建筑外墙更加透明美观,并增加建筑的整体设计感。
其次,透明陶瓷可以用于建筑的天花板和地板。
透明陶瓷的高透明度使其成为天花板和地板的理想选择,能够创造出通透明亮的室内空间。
此外,透明陶瓷还可以用于建筑的隔断墙和楼梯扶手等部位,使整个建筑更加美观大方。
透明陶瓷的革命性变革不仅改变了建筑物的外观,也对建筑行业产生了深远的影响。
首先,透明陶瓷的广泛应用促进了建筑行业的技术进步和创新。
在透明陶瓷出现之前,建筑行业的材料选择相对有限,而透明陶瓷的应用为建筑师和设计师提供了更多的可能性和创作空间。
其次,透明陶瓷的出现推动了建筑行业的可持续发展。
透明陶瓷的高透光性和隔热性能使建筑物的能耗得到了有效的控制,有助于减少对环境的影响,实现建筑行业的绿色转型。
然而,透明陶瓷的广泛应用也面临着一些挑战。
首先,透明陶瓷的生产成本较高,导致其价格相对较高,限制了其在大规模建筑项目中的应用。
其次,透明陶瓷的施工和维护需要专业的技术和工艺,对建筑行业的从业人员提出了较高的要求。
此外,透明陶瓷在一些特殊环境下可能会出现一些问题,如反射和折射等现象,需要进一步的研究和改进。
透明陶瓷材料
透明陶瓷材料
透明陶瓷材料是一种具有高透明度和优异性能的新型陶瓷材料,它在光学、电子、医疗等领域有着广泛的应用前景。
透明陶瓷的研究和制备已经取得了一系列重要进展,为各个领域的发展提供了新的可能性。
首先,透明陶瓷材料具有优异的光学性能。
其高透明度使得透明陶瓷在光学器件领域有着广泛的应用,比如用于激光器、光纤通信、光学窗口等方面。
透明陶瓷的高透过率和低散射率,使其在光学传感器、摄像头镜头等领域也有着广泛的应用前景。
其次,透明陶瓷材料具有优异的机械性能。
透明陶瓷的硬度和强度远高于普通玻璃,具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,因此在军事防护、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
透明陶瓷的高温稳定性和耐高压性能,也使其在高温高压环境下有着广泛的应用前景。
再次,透明陶瓷材料具有优异的化学稳定性。
透明陶瓷不易受化学腐蚀,具有优异的耐酸碱性能,因此在化学仪器、生物医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
透明陶瓷的生物相容性好,不易引起过敏反应,因此在医疗器械、医用器具等领域也有着广泛的应用前景。
最后,透明陶瓷材料的制备技术不断取得突破。
采用了热等离子体化学气相沉积(PECVD)技术,使得大尺寸透明陶瓷的制备成为可能。
此外,采用了凝胶注模成型技术,使得透明陶瓷制品的制备成本大大降低。
总之,透明陶瓷材料具有广阔的应用前景,其在光学、电子、医疗等领域有着重要的应用价值。
随着制备技术的不断进步,透明陶瓷材料将会在更多领域展现出其独特的优势,为人类社会的发展进步做出更大的贡献。
以“透”为审美元素的陶瓷工艺品的设计探析
以“透”为审美元素的陶瓷工艺品的设计探析【摘要】透明材料一直在陶瓷工艺中扮演着重要的角色,而透明度与审美之间又有着密切的联系。
本文将深入探讨以“透”为审美元素的陶瓷工艺品的设计,并分析透明陶瓷的工艺特点、设计原则,以及透明元素的运用方式。
探讨透明度对陶瓷工艺品的意义以及透明陶瓷工艺在当代设计中的发展趋势。
通过对这些问题的思考和探讨,有助于我们更好地理解透明陶瓷的审美特点,为未来的设计提供新的思路。
透明陶瓷工艺品的设计探析对于推动当代陶瓷艺术的发展具有重要意义,可以为未来透明陶瓷工艺品的发展方向提供借鉴和启示。
【关键词】透明材料, 陶瓷工艺, 审美元素, 设计探析, 工艺特点, 设计原则, 运用方式, 意义, 发展趋势, 重要性, 发展方向, 总结1. 引言1.1 透明材料在陶瓷工艺中的应用透明材料在陶瓷工艺中起着至关重要的作用。
透明陶瓷是指在烧制过程中能够达到透明或半透明状态的陶瓷制品。
通过透明材料的应用,可以使陶瓷制品呈现出独特的光影效果和纹理,增加作品的审美效果。
透明材料通常是由含硼、硅等元素制成的玻璃粉末或釉料,经过高温烧制后能够形成透明的玻璃层。
在陶瓷工艺中,透明材料常常用于制作花瓶、餐具、装饰品等各种器物。
透明陶瓷制品常常展现出高雅、纯净的美感,被广泛应用于家居装饰和艺术创作领域。
透明材料的应用不仅能够增加陶瓷制品的观赏性,还能够提升产品的质感和陶瓷工艺的艺术性。
透明材料在陶瓷工艺中的应用具有重要意义,不仅为陶瓷制品增添了新的表现方式和审美元素,还推动了陶瓷工艺的创新与发展。
透明陶瓷制品在当代设计中越来越受到重视,其独特的魅力和艺术价值将继续吸引着设计者和艺术家的关注和探索。
1.2 透明度与审美之间的关系透明度与审美之间的关系一直是陶瓷工艺领域中值得探讨的话题。
在陶瓷作品中,透明度可以赋予作品更丰富的层次感和空间感,使其看起来更加通透和灵动。
透明度的变化不仅可以体现光线的折射和反射,还可以展现出作品内部的纹理和结构,为作品增添神秘和趣味。
陶瓷论文
透明陶瓷材料的概述王伟弟(陇南师范高等专科学校 742500)摘要本文主要论述了透明陶瓷的分类,性能,制备,应用毅力发展趋势。
关键词:透明陶瓷分类性能制备应用发展趋势1.引言一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
一般陶瓷透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就透明了。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。
早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。
近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
自1962年R.L.Cobl e首次报导成功地制备了透明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。
这种材料不仅具有较好的透光性,且耐腐蚀,机械强度和硬度都很高,能耐受很高的温度,即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。
电绝缘性能、化学稳定性都很高。
决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛,更先进。
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 ]。
近38年来,世界上许多国家,尤其是美国、日本、英国、俄罗斯、法国等对透明陶瓷材料作了大量的研究工作,先后开发出了Al2O3、Y2O3、MgO、CaO、TiO2、ThO2、ZrO2等氧化物透明陶瓷以及AlN、ZnS、ZnSe、MgF2、CaF2等非氧化物透明陶瓷。
2.透明陶瓷材料的分类透明陶瓷材料主要分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷两类。
2.1氧化物透明陶瓷材料对氧化物透明陶瓷的研究早于对非氧化物透明陶瓷的研究,其制备工艺也相对成熟。
第一例透明陶瓷是1962年在美国制备成功的氧化铝透明陶瓷。
之后,日本、俄罗斯、英国、法国等国家相继投入了大量的研究工作,开发了Y2O3、MgO、ZrO2等氧化物透明陶瓷[ 2 ]到目前为止,已经先后研发出了多种材料,以及透明PLZT电光陶瓷、钇铝石榴石激光透明陶瓷和YGO、GGG等透明闪烁体。
YAG透明陶瓷的制备与性能研究
YAG透明陶瓷的制备与性能研究摘要:YAG陶瓷的最大的特点是对可见光和红外光有良好的透过性,此外,具有高温强度大,耐热性好,耐腐蚀性强的特点,广泛应用于照明系统。
本文系统研究了氧化铝原料粉体特征、添加剂的组成及其与氧化铝的混料工艺、烧结制度对透明氧化铝的透光性。
关键词:透明陶瓷YAG 固相反应法化学共沉淀法均相沉淀法正文:钇铝石榴石(简称YAG)具有立方结构,无双折射效应,高温蠕变小,光学性质和力学性能优异,广泛应用于激光器基质材料,还可用于制作高温可见光和红外窗口。
与YAG单晶体相比,YAG透明陶瓷可以满足制备大功率激光器所需的大尺寸样品和更高的掺杂浓度,因此在取代YAG单晶方面已显示出良好的应用前景,并成为近年来材料领域的一个研究热点。
本论文采用价格低廉的金属盐类为原料,合成了YAG超细粉体,并研制出高透过率的YAG透明陶瓷。
固相反应法制备YAG透明陶瓷一般需要较高的烧结温度,因而合成高活性的Y203和A1203粉体对于有效降低烧结温度极为重要。
分别以化学沉淀法和碳酸铝铵热分解法合成了高活性的Y203和α-A1203超细粉,利用固相反应法制备了YAG透明陶瓷。
混合粉体在1300℃煅烧2 h 后,完全转变为YAG相,比常规的YAG相生成温度低200℃。
该粉体经1700℃真空烧结15 h,获得了完全透明的YAG陶瓷,平均晶粒尺寸为12.7μm,在可见光波长范围内透光率达70%。
以上述Y203、α-A1203超细粉和市售高纯Nd203粉体为原料,采用固相反应法制备的1at%Nd:YAG透明陶瓷,可见光区透光率为5 3%。
与YAG陶瓷相比,Nd:YAG陶瓷的晶粒尺寸明显减少,经1700℃烧结15 h后的平均大小为5.8μm。
为进一步提高Nd:YAG的透光率,本文另采用碳酸铝铵分解法合成了活性更高的θ-A1203与γ-A120 3混合粉体,并以此为原料制备出光学性能更加优良的1 at%Nd:YAG 透明陶瓷。
透明陶瓷材料
透明陶瓷材料
透明陶瓷材料是一种具有高透明度的陶瓷材料,通常由氧化铝、氧化锆、氧化
镁等多种氧化物组成。
它具有优异的光学性能和化学稳定性,被广泛应用于光学器件、医疗器械、航空航天等领域。
本文将对透明陶瓷材料的特性、制备工艺以及应用领域进行介绍。
首先,透明陶瓷材料具有优异的光学性能。
它的透光率高达85%以上,甚至有
些特殊的透明陶瓷材料透光率可以达到95%以上,因此在光学器件领域有着广泛
的应用。
透明陶瓷材料还具有较好的抗热性能和化学稳定性,能够在高温或腐蚀性环境下保持稳定的性能。
其次,透明陶瓷材料的制备工艺主要包括干法制备和湿法制备两种。
干法制备
是指通过粉末冶金工艺,将原料粉末进行混合、压制和烧结而成。
湿法制备则是将原料粉末与有机物混合成浆料,通过成型、干燥和烧结等工艺步骤制备而成。
无论是干法制备还是湿法制备,都需要严格控制工艺参数,以确保透明陶瓷材料具有良好的透明性和稳定性。
最后,透明陶瓷材料在医疗器械、光学器件、航空航天等领域有着广泛的应用。
在医疗器械领域,透明陶瓷材料被用于制备人工晶体、牙科修复材料等,具有良好的生物相容性和耐磨性。
在光学器件领域,透明陶瓷材料被用于制备高性能的光学透镜、激光窗口等,能够满足各种复杂环境下的使用要求。
在航空航天领域,透明陶瓷材料被用于制备航天器的外壳、导弹的窗口等,具有良好的耐高温、耐腐蚀等性能。
总之,透明陶瓷材料具有优异的光学性能和化学稳定性,制备工艺严格,应用
领域广泛。
随着科技的不断发展,透明陶瓷材料在更多领域将会有着更广阔的应用前景。
《SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》范文
《SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》篇一SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷一、引言随着科技的不断进步,透明陶瓷作为一种新型材料,因其独特的物理和化学性质,在光学、电子学、热学等领域具有广泛的应用前景。
多晶Si3N4透明陶瓷作为一种典型的代表,其性能的优化与提升一直是研究的热点。
本文将重点探讨SPS烧结技术下,AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷的高质量制备方法及其性能研究。
二、SPS烧结技术及材料掺杂SPS烧结技术(Spark Plasma Sintering)是一种新型的烧结技术,具有烧结温度低、烧结时间短、晶粒细小均匀等优点。
AlN/MgO/La2O3复合掺杂则是为了提高多晶Si3N4透明陶瓷的致密性、透光性以及机械强度等性能。
其中,AlN和MgO作为主要掺杂元素,能够提高陶瓷的硬度与抗腐蚀性;而La2O3的引入则有助于提高陶瓷的烧结性能和透光性能。
三、高质量制备方法1. 材料准备:选用高纯度的Si3N4粉末、AlN、MgO和La2O3作为原料,经过球磨、干燥、过筛等工艺制备成混合粉末。
2. 压制成型:将混合粉末放入模具中,采用冷等静压技术进行压制,得到具有一定形状和密度的坯体。
3. SPS烧结:将坯体放入SPS烧结炉中,在一定的温度、压力和气氛下进行烧结。
通过控制烧结参数,使得晶粒生长均匀,获得高质量的透明陶瓷。
四、性能研究1. 致密性:通过阿基米德排水法测量陶瓷的密度,并与未掺杂的Si3N4陶瓷进行比较,分析复合掺杂对致密性的影响。
2. 透光性:采用紫外-可见-近红外分光光度计测量陶瓷的透光性能,分析掺杂元素及SPS烧结工艺对透光性的影响。
3. 机械性能:通过维氏硬度计和抗压强度试验机测量陶瓷的硬度和抗压强度,评估复合掺杂及SPS烧结工艺对机械性能的改善。
4. 微观结构:利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术观察陶瓷的微观结构和晶相组成,分析晶粒大小、分布及相组成对性能的影响。
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。
Nd_YAG透明陶瓷的研究_王皓
[6] Li J,Wu Y S,Pan Y B,et al. Fabrication,microstructure and properties of highly transparent Nd: YAG laser ceramicsr[J]. Optical Materials,2008,31( 1) : 6 - 17.
2 碳
为了进一步提高陶瓷样品的透明度,我们对原 料 Y2 O3 进行了处理,自制纳米 Y2 O3 原料粉末. 对 商业 Y2 O3 原料粉末,通过使用碳酸氢铵作为沉淀 剂的均匀沉淀法,制备高纯纳米 Y2 O3 粉末. 将制备 获得的 Y2 O3 粉末作为原料,再加以适量的商业氧 化铝超细粉以及 Nd2 O3 粉末,通过固相球磨混合, 粉末经 等 静 压 成 型 后,坯 体 在 1 700 ℃ 真 空 烧 结 10 h,并在 1 450 ℃ 保温退火 20 h,获得高透明 Nd: YAG 陶瓷. 使用自制的 Y2 O3 粉末作为原料而制备 获得的 Nd: YAG 透明陶瓷透光率有所提升,在1 064 nm 处的光线直线透过率高达 78% ,透明陶瓷样品 照片及透过率曲线如图 2 所示.
华南师范大学学报( 自然科学版)
Journal of South China Normal University( Natural Science Edition)
快报
2015,47( 1) : 127 - 128 doi: 10. 6054 / j. jscnun. 2014. 12. 008
透明陶瓷材料制备工艺的透光率与热处理性能优化
透明陶瓷材料制备工艺的透光率与热处理性能优化透明陶瓷材料制备工艺的透光率与热处理性能优化透明陶瓷材料是一种具有良好光学性能的材料,广泛应用于光学器件、光学传感器和高温窗口等领域。
然而,现有的透明陶瓷材料在透光率和热处理性能方面仍然存在一定的局限,需要通过优化制备工艺来提高其性能。
透光率是透明陶瓷材料的重要性能之一,它决定了材料在光学传感器和光学器件中的应用范围。
传统的透明陶瓷材料制备方法使用高温烧结工艺,但这种方法容易导致材料晶界的界面反射和散射,从而降低了透光率。
因此,通过控制材料的微观结构和晶界组织,可以提高透光率。
一种优化透明陶瓷材料制备工艺的方法是采用等离子烧结技术。
该技术通过在烧结过程中施加直流电场,可以促使陶瓷颗粒的快速烧结,从而降低材料的烧结温度和时间。
同时,等离子烧结技术还可以控制材料的晶界结构和晶体取向,提高透光率。
研究表明,使用等离子烧结技术制备的透明陶瓷材料,其透光率可达到90%以上。
除了透光率,热处理性能也是透明陶瓷材料的关键性能之一。
透明陶瓷材料常常需要在高温环境下使用,因此需要具有良好的耐热性。
然而,传统的陶瓷材料往往由于晶粒尺寸和晶界强化效应的限制,而在高温下容易出现晶粒长大和晶界松弛等问题,导致材料的热处理性能下降。
为了优化透明陶瓷材料的热处理性能,可以采用生长晶种的方法。
该方法通过在材料生长过程中引入微晶颗粒,可促进晶粒的匀细化和晶界的增多,从而提高材料的热处理性能。
此外,还可以通过添加界面活性元素或控制材料的配比,来调控材料的晶界强化效应,在热处理过程中减少材料的晶粒长大和晶界松弛现象。
综上所述,透明陶瓷材料制备工艺的透光率与热处理性能可以通过一系列的优化方法来提升。
采用等离子烧结技术可以提高材料的透光率,而生长晶种的方法和界面活性元素的添加可以改善热处理性能。
这些方法的应用将有助于开发出具有优异性能的透明陶瓷材料,推动其在光学传感器和光学器件等领域的应用。
透明陶瓷材料是一类广泛应用于光学领域的材料,具有良好的机械性能、化学稳定性和高热传导性能。
透明陶瓷
透明陶瓷摘要:一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。
早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。
近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
关键词:陶瓷,材料,透明,新型透明陶瓷性能优异,应用广泛,是一类备受关注的新型材料。
目前已经成功开发的透明陶瓷有氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷以及PLZT电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等。
本文介绍了几种透明陶瓷的研究进展以及性能和应用,并且对透明陶瓷的研究趋势提出展望。
一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。
早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。
近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
用途最早是使用在灯具上。
高压钠灯是一种发光效率很高的电光源,但在钠蒸气放电时产生1000℃以上的高温,具有很强的腐蚀性,玻璃灯管根本没法耐受,所以高压钠灯一直没能问世,直到有了透明陶瓷,高庄钠灯才得到实际应用,除高压钠灯外,透明陶瓷还使用于其它新型灯具,如艳灯、铷灯、钾灯等。
向尾蛇导弹头部的红外探测器,外面有一个整流罩,它不仅要有足够的强度,还要能透过红外线,以确保导弹能跟踪敌机辐射的红外线。
担当此任的材料只有透红外陶瓷,响尾蛇导弹的整流罩就是用透红外陶瓷做的。
Yb∶CaF2透明陶瓷的制备与性能研究
第49卷第5期人工晶体学报Vol.49No.5 2020年5月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS May,2°2°Yb:CaF2透明陶瓷的制备与性能研究刘强1,刘阳V,韦家U2"3,谢腾飞2,李江2"3(1.江苏大学材料科学与工程学院,镇江212013;2.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201899;3.中国科学院大学,材料与光电中心,北京100049)摘要:采用共沉淀法合成5w%Yb:CaC2纳米粉体。
该粉体为纯立方CaC2相,平均颗粒尺寸为45nm&Yb:CaC2纳米粉体呈立方体状,具有较好的分散性。
通过真空预烧结合热等静压烧结(HIE)后处理制备5w%Yb:CaC2透明陶瓷,研究了真空预烧温度对陶瓷物相、致密度、显微结构及光学透过率的影响。
结果表明,不同温度真空预烧的陶瓷均为纯立方相,在650i真空预烧的5w%Yb:CaC2陶瓷经H:处理后具有最好的光学质量,其在1200nm处的直线透过率达到87%(厚度为3mm)。
关键词:Yb:CaF'透明陶瓷;显微结构;光学透过率中图分类号:TQ174文献标识码:A文章编号:1OOO-985X(2O2O)O5B799B5 Preparation and Properties of Yb:CaF2Transparent CeramicsLIU Qiang1,LIU Yang1,2,WEI Jiabei,XIE Tengfe2,LI Jiang"2,3(1.Co a e geooMateooaasScoence&Engoneeoong Joangsu Unoveosoty Zhenaoang212013%Chona;2.Key Labo oato oy o oToanspaoentOpto-Functoon InooganocMateooaas ShanghaoInstotuteooCeoamocs ChoneseAcademyooScoences Shangha o201899%Chona;3.CenteoooMateooaasScoenceand OptoeaectoonocsEngoneeoong UnoveosotyooChoneseAcademyooScoences Be oaong100049%Chona)Abstract:5at%Yb:CaC2nano powders were synthesized by the ce-precipitaCon method.The powder is pure cubic CaC2phase and the average particle size was about45nm.Meanwhile,the Yb:CaC2nano powders arc well-distributed and the shape of small particles is close to cubic.5at%Yb:CaC2transparent ceramics were fabricated by vvcuum sinCring combined with hot isostatic pressing(HIE)post-treatment.The Oeuences of vvcuum pre-sintering temperature on the phase,densification,microstructure and opPcai transmission of the ceramics were studied.The results show that all the ceramics pre-sintered in vacuum at dOerent temperatures are still pure cubic phase.After HIE post-Ceatment,5at%Yb:CaF2ceramics with the thickncs of3mm pre-sintered a-650i under vacuum have the best optical quality and the in-line transmittance reaches 87%at1200nm.Key worlp Yb:CaC2;transparent ceramics;microstructure;optical transmission0引言随着固体激光器的不断发展,其应用范围也不断拓宽&激光增益介质材料作为固体激光器的核心部件,其应用性能要求也随之提高*T&Yb:CaF2材料具有较高的热导率和宽的发射带,有利于超短脉冲激光的产生和放大。
陶瓷透明釉本科毕业论文
陶瓷透明釉本科毕业论文陶瓷透明釉是陶瓷工艺中的重要组成部分,它能够使陶瓷制品表面呈现出光滑、透明的效果,提高了陶瓷制品的美观度和触感,因此在陶瓷行业中被广泛应用。
本文旨在探讨陶瓷透明釉的制作工艺及其影响因素,并对透明釉的应用进行分析。
一、陶瓷透明釉的制作工艺1.材料准备陶瓷透明釉的主要原料包括石英、长石、粘土和助熔剂等。
其中,石英和长石是主要的玻璃形成物,粘土用于调节釉料的黏度和增加陶瓷制品的机械强度,助熔剂用于降低熔融温度。
2.釉料混合将事先称好的原料按照一定的比例加入到搅拌机中,搅拌均匀,使各种原料充分混合。
3.烧制混合好的釉料放入炉中进行烧制。
烧制的温度和时间是影响透明釉质量的重要因素。
通常情况下,烧制温度在1200℃到1400℃之间,烧制时间在2到6小时之间。
4.冷却和破碎烧制完成后,将陶瓷透明釉取出,放置在通风处进行自然冷却。
冷却完成后,将釉料破碎成粉末,以备后续的使用。
二、陶瓷透明釉的影响因素1.原料的选择不同的原料组成和比例会直接影响到透明釉的质量。
一般来说,石英和长石的比例应该合适,并且助熔剂的添加量要控制好,以确保釉料能够熔融得均匀。
2.烧制温度和时间透明釉的烧制温度和时间对其质量也有较大的影响。
过高的温度可能导致釉料过分熔化,形成气泡或烧结,而过低的温度则不能使釉料完全熔融,影响透明度。
3.破碎粒度透明釉的破碎粒度直接影响到其分散性以及上釉过程的均匀性。
适当调节破碎粒度可以使釉料更好地涂抹在陶瓷制品表面。
三、陶瓷透明釉的应用陶瓷透明釉的应用范围广泛,涉及到日常生活的诸多领域,例如餐具、花盆、建筑材料等。
在餐具领域,陶瓷透明釉为陶瓷碗碟提供了光滑的表面,使得食物容易放置和清洗,提高了使用体验。
在花盆领域,透明釉能够保护陶瓷花盆不易生锈、易清洗,同时还能起到装饰作用,增加花盆的美观度。
在建筑材料领域,陶瓷透明釉常常用于瓷砖的制作,能够使得瓷砖的表面光滑、易清洁,提高了瓷砖的使用寿命。
透明陶瓷范文
透明陶瓷范文透明陶瓷透明陶瓷(Transparent ceramics)是一种具有高透明性的陶瓷材料,可以透过大量的光线而不产生散射和吸收。
透明陶瓷的出现,使得在光学、电子、航空航天等领域有了更多的应用前景。
在本文中,我们将介绍透明陶瓷的特点、制备方法以及应用领域。
首先,透明陶瓷具有以下特点:1.高透明性:透明陶瓷能够透过大量的光线,使其具有高透明性。
相比于传统的玻璃材料,透明陶瓷更加坚硬和耐用。
2.高硬度:透明陶瓷的硬度通常比金属和塑料高,具有较好的抗磨损性能。
因此,透明陶瓷在高温、高压和强酸碱环境下的应用非常广泛。
3.耐高温性:透明陶瓷具有很好的耐高温性能,能够在高温环境下长时间工作而不退化。
这使得透明陶瓷成为许多高温应用领域的重要材料,例如热敏液晶显示器和高温光学窗口。
4.优异的光学性能:透明陶瓷具有优异的光学性能,包括较低的散射和吸收率,以及较高的折射率和透过率。
这使得透明陶瓷在光学器件领域有着广泛的应用,如激光器、光纤放大器等。
在制备透明陶瓷时,主要有两种方法:热压烧结法和溶胶-凝胶法。
1.热压烧结法:这是一种传统的透明陶瓷制备方法。
通过将陶瓷粉末加热到高温并施加高压使其烧结并形成致密的结构。
这种方法适用于制备一些较大块体的透明陶瓷。
2.溶胶-凝胶法:这是一种比较新的透明陶瓷制备方法。
首先,将陶瓷粉末溶解在适当的溶剂中形成溶胶。
然后,在适当的条件下,通过溶胶的凝胶过程,使其形成凝胶体。
最后,通过热处理使凝胶体转变为透明的陶瓷材料。
这种方法适用于制备一些薄膜和复杂形状的透明陶瓷。
透明陶瓷在许多领域有着广泛的应用,例如:1.光学器件:透明陶瓷具有优异的光学性能,使其成为制备激光器、光纤放大器和光学窗口等光学器件的重要材料。
2.电子器件:透明陶瓷具有较高的电绝缘性能和耐高温性能,使其成为制备高频电感器、电容器基板和集成电路封装材料的良好选择。
3.航空航天领域:透明陶瓷具有较高的硬度和耐磨损性能,可以应用于飞机和火箭的舷窗、引擎喷嘴等高温高压环境下的部件。
《2024年SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》范文
《SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》篇一SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷一、引言近年来,透明陶瓷技术在材料科学领域引起了广泛关注,其中Si3N4陶瓷因具有良好的物理、化学和机械性能,广泛应用于各类工程领域。
本文旨在研究SPS(Spark Plasma Sintering)烧结技术下,AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷的性能。
我们将探讨这种材料的光学性能、结构特点及其制备过程中的工艺优化,以进一步拓宽其在现代工业及科学研究中的应用范围。
二、实验方法我们采用了SPS烧结技术制备了AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷。
首先,将原料粉末(Si3N4、AlN、MgO 和La2O3)进行混合和球磨,经过干燥后得到均匀的混合物。
接着,通过压制法将混合物成型为所需的形状,并采用SPS烧结技术进行烧结。
我们通过调整烧结温度、压力和时间等参数,优化了陶瓷的制备工艺。
三、结果与讨论1. 光学性能通过SPS烧结技术制备的AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷具有良好的光学性能。
在可见光波段,其透光率较高,表明该材料具有较好的光学透过性。
此外,我们还发现该材料具有较高的折射率和良好的光学稳定性。
2. 结构特点通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,我们观察到该陶瓷具有多晶结构,且AlN、MgO和La2O3成功掺杂到Si3N4基体中。
掺杂元素在基体中分布均匀,有助于提高陶瓷的力学性能和光学性能。
3. 工艺优化在SPS烧结过程中,我们通过调整烧结温度、压力和时间等参数,优化了陶瓷的制备工艺。
适当提高烧结温度有助于提高陶瓷的致密性和力学性能,而合适的压力和时间则有助于保证陶瓷的均匀性和稳定性。
通过工艺优化,我们成功制备出了高质量的AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷。
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。
本人授权中国科学院上海硅酸盐研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。
透明陶瓷论文.docx
透明陶瓷的制备与用途摘要一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
目前制备透明陶瓷的方法主要有:透明Al 2O 3陶瓷制备;无水乙醇注浆成型制备YAG透明陶瓷; Y2 O 3透明陶瓷等。
主要的制备过程与传统陶瓷基本一致,大体上也要经过原料选择,成型,干燥,烧成等步奏。
透明陶瓷的透光性好,机械强度和硬度都很高,能耐受很高的温度,即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。
电绝缘性能、化学稳定性都很高。
决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛,更先进。
目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜;透光的灯罩;红外测试仪的外壳;ALON还可以用于防弹材料,超市条码扫描器窗口等方面;我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。
未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。
关键词透明陶瓷;烧结;制备;用途;未来引言一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。
早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇 - 二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。
近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
它对原料以及制造工艺的要求相当严格,例如,原料必须要有很高的纯度和粒度。
因此透明陶瓷的价格很昂贵,是现代陶瓷中的高级制品。
正文1几种先进的透明陶瓷的制备方法透明 Al 2O 3 陶瓷制备的研究进展 1.1.1 放电等离子烧结( SPS )透明氧化铝陶瓷的 SPS 烧结近几年也得到研究和探索。
Dibyendu【1】以平均粒径为 100 nm 的高纯 Al2O3 为原料,在不使用任何添加剂的情况下采用 SPS 烧结,工艺条件为压力 275 MPa ,最高烧结温度 1150℃,制备了平均晶粒尺寸为 0.3μ m ,硬度达到 23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。
《2024年SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》范文
《SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷》篇一SPS烧结AlN-MgO-La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷一、引言近年来,透明陶瓷技术迅速发展,因其独特的光学性能和机械性能在诸多领域如光学、电子、热学等领域展现出广阔的应用前景。
多晶Si3N4透明陶瓷作为一种重要的陶瓷材料,其性能的优化与提升一直是研究的热点。
本文针对SPS烧结AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷进行深入研究,旨在提升其质量与性能。
二、材料制备与烧结技术SPS烧结技术作为一种先进的陶瓷烧结技术,通过在短时间内产生高热和高压,能够有效地提高材料的致密性和光学性能。
本研究中,采用SPS烧结技术制备AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷。
在材料制备过程中,精确控制各元素的掺杂比例,是保证陶瓷性能的关键。
三、AlN/MgO/La2O3复合掺杂的作用AlN、MgO和La2O3的复合掺杂对多晶Si3N4透明陶瓷的性能有着显著影响。
AlN的引入可以提高陶瓷的硬度与耐磨性;MgO的添加有助于提高陶瓷的抗热震性能;而La2O3的掺入则能够改善陶瓷的光学性能,提高其透光性。
三种元素的协同作用,使得复合掺杂的多晶Si3N4透明陶瓷具有更优异的综合性能。
四、SPS烧结过程及影响因素SPS烧结过程中,温度、压力、时间等参数对最终产品的性能有着重要影响。
适当的烧结温度可以促进晶粒的生长和致密化,而过高的温度则可能导致晶粒异常长大和性能下降。
同时,合理的压力和烧结时间能够保证陶瓷的致密性和透光性。
通过优化这些参数,可以获得高质量的SPS烧结AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷。
五、性能分析与结果讨论经过SPS烧结后,所制备的AlN/MgO/La2O3复合掺杂多晶Si3N4透明陶瓷具有较高的致密性、良好的透光性和优异的机械性能。
通过对陶瓷的微观结构进行分析,发现复合掺杂元素在晶界处形成了稳定的化合物,有效提高了材料的性能。
陶瓷材料论文
透明陶瓷的研究现状与发展展望摘要:透明陶瓷以其优异的综合性能已成为一种新型的、备受瞩目的功能材料。
综述了透明陶瓷的分类,探讨了透明陶瓷的制备工艺,并展望了透明陶的应用前景。
关键词:透明陶瓷透光性制备工艺应用前言:自1962年R.L.Coble首次报导成功地制备了透明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。
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〕。
近38年来,世界上许多国家,尤其是美国、日本、英国、俄罗斯、法国等对透明陶瓷材料作了大量的研究工作,先后开发出了Al2O3、Y2O3、MgO、CaO、TiO2、ThO2、ZrO2等氧化物透明陶瓷以及AlN、ZnS、ZnSe、MgF2、CaF2等非氧化物透明陶瓷.透明陶瓷的分类透明陶瓷材料主要分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷两类。
1氧化物透明陶瓷对氧化物透明陶瓷的研究早于对非氧化物透明陶瓷的究,其制备工艺也相对成熟。
到目前为止,已经先后研发出了多种材料:Be()、ScZ()3、Ti认、ZK):、Ca(〕、Th(矢、A12()3仁5·6〕、Mg()、AI()NL,」、YZ03[8·”〕、稀土元素氧化物、忆铝石榴石(3Y203·SA12()。
)仁’0,”】、铝镁尖晶石(Mg()·A一2()。
)〔’2,’3]和透明铁电陶瓷pLZ子川等。
其中AiZ姚、M四、YZ姚以及忆铝石榴石以其自身优异的综合性能,现已经得到广泛的应用。
2非氧化物透明陶瓷对非氧化物透明陶瓷的研究是从20世纪80年代开始的。
非氧化物透明陶瓷的制备比氧化物透明陶瓷的制备要困难得多,这是由于非氧化物透明陶瓷具有较低的烧结活性、自身含有过多的杂质元素(如氧等),这些都成为制约非氧化物透明陶瓷实现成功烧结并得到广泛应用的主要因素。
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透明陶瓷的制备与用途摘要一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
目前制备透明陶瓷的方法主要有:透明32O Al 陶瓷制备;无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷;32O Y 透明陶瓷等。
主要的制备过程与传统陶瓷基本一致,大体上也要经过原料选择,成型,干燥,烧成等步奏。
透明陶瓷的透光性好,机械强度和硬度都很高,能耐受很高的温度,即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。
电绝缘性能、化学稳定性都很高。
决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛,更先进。
目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜;透光的灯罩;红外测试仪的外壳;ALON 还可以用于防弹材料,超市条码扫描器窗口等方面;我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。
未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。
关键词透明陶瓷;烧结;制备;用途;未来引言一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。
一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。
早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。
近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
它对原料以及制造工艺的要求相当严格,例如,原料必须要有很高的纯度和粒度。
因此透明陶瓷的价格很昂贵,是现代陶瓷中的高级制品。
正文1 几种先进的透明陶瓷的制备方法透明32O Al 陶瓷制备的研究进展1.1.1 放电等离子烧结(SPS )透明氧化铝陶瓷的SPS 烧结近几年也得到研究和探索。
Dibyendu 】【1以平均粒径为100 nm 的高纯Al2O3为原料,在不使用任何添加剂的情况下采用SPS 烧结,工艺条件为压力275 MPa ,最高烧结温度1150℃,制备了平均晶粒尺寸为0. 3 μm ,硬度达到23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。
Jiang 等】【2采用高纯纳米32O Al 粉( > 99. 995%) , wt% MgO( 以3)NO (Mg 形式加入) 作为烧结助剂,SPS 烧结工艺为真空条件下90 MPa 压力,在3min 内温度从室温升至600 ℃,然后快速升温至1300 ~ 1700℃,保温3 ~ 5 min 。
结果表明,1300 ℃ × 5 min 条件SPS 烧结的试样达到完全致密化,晶粒尺寸仅为0.5 ~ 1μm ,在中红外区透光率可达85%,而经1700 ℃ × 3 min 条件下SPS 烧结试样,晶粒尺寸迅速增大至5μm 左右。
Michael 等】【3同样采用SPS 烧结制备了透明氧化铝陶瓷,并研究SPS 过程中添加剂种类及含量对32O Al 透光性的影响。
研究发现使用Mg 、Y 、La 三元复合添加剂,总质量为450 ppm 时,32O Al 陶瓷的直线透光率能达到57%。
1.1.2 微波快速烧结微波烧结是利用材料在微波电磁场中的介电损耗使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度而实现致密化的快速烧结技术。
微波烧结速度快、时间短,从而避免了烧结过程中陶瓷晶粒的异常长大,最终可获得高强度和高致密度的透明陶瓷。
Cheng 等】【4研究发现微波烧结氧化铝在加入百分比为0.05% 氧化镁烧结助剂的条件下烧结45 min 就可以得到密度为3. 97 /cm3,平均粒径为40 μm 透明性能优异的氧化铝陶瓷。
但是,微波烧结有其本身的问题,如控温准确度,温度场均匀性等,这往往会产生氧化铝晶体晶粒尺寸的差别非常大,从而影响材料质量的稳定性。
无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷实验所用原料为纯度%的国产微米32O Y 粉和亚微米32O AL 粉.实验流程如图1 所示, 精确称量(精确到32O Y (33.8715g)和32O AL (25.4903g)粉体, 把称量的粉体放入干净的装有Al2O3 磨球(球料比2:1)的32O AL 球磨罐中. 把%的正硅酸乙酯(TEOS, 分子式i S (52H OC )4)滴入28mL 无水乙醇中, 然后倒入球磨罐中, 封紧后以120r/min 的速度球磨12h. 球磨结束后打开球磨罐滴入一定量的氨水, 调节pH 值至9(32O Y 和32O AL 的等电点), 然后继续球磨10min 以混合均匀. 把球磨后的浆料倒入石膏模具中在低温下干燥48h, 随后在空气气氛下于600℃煅烧 2h, 除去残留的TEOS. 把得到的素坯置于真空炉中进行烧结,以10℃/min 升温至1800℃并于10?3Pa 下保温20h, 然后以10℃/min 冷却至室温. 把烧结后的样品放入马弗炉中, 在空气气氛下1450℃保温10h 进行退火处理以消除真空烧结过程中产生的氧空位.XRD 物相分析采用日本Rigaku 公司的D/Max-2550V 型X 射线衍射仪, 测试条件为: CuKα 射线, λ=, 2θ 角扫描范围为10οο70~, 狭缝宽度为0.3mm. 直线透过率测试所用设备为瓦里安公司的VARIAN CARY 5000 分光光度计, 所有测试均在室温下进行. 测试前, 样品先经过双面抛光处理, 最后一道抛光工序使用μm 的金刚石研磨膏.采用日本JEOL 公司的JSM-6700F 型场发射电子扫描电镜(FESEM) 观察陶瓷热腐蚀后的表面形貌, 热腐蚀过程如下: 把双面抛光后的样品清洗干净, 然后在空气气氛下于1500℃热处理1~3h, 直到在光学显微镜下能观测到清晰的晶界为止】【5.32O Y 透明陶瓷的研究进展1.3.1 粉体的合成方法固相化学反应法 将O H 6)Y (NO 233•与乙二酸按1 ∶2 (物质的量比) 混合,在玛瑙研磨钵中研磨分散后放入玛瑙球磨罐中,用球磨机球磨 3 h 至反应完全。
产物经过滤、干燥、热分解,制得32O Y 纳米粉末】【6。
1.3.2 成型双向压制是对单向压制的改进,坯体的密度分布为两边大中间小。
采用这种方式宜采用“一轻、二重、慢提起”的加压方式,对操作人员技术要求较高。
即开始加压时压力应小些,以利于空气排出;然后短时间内释放此力,使受压气体逸出。
初压时坯体松,空气易排,可稍快加压;当用高压使颗粒靠拢后,必须缓慢加压,以免残余空气无法排出,在释放压力后,空气膨胀,回弹产生层裂。
当坯体较厚或粉料颗粒较细,流动性低时,则宜减慢加压速度,延长保压时间。
为提高压力的均匀性,宜采用多次加压。
最后提起上模时要轻缓,防止产生裂纹。
1.3.3 高温烧结热等静压集热压和等静压的优点于一身,施加压力高,并且使粉体受到各向同性的压力,因而制备出的陶瓷显微结构均匀,产品致密化程度高,性能优良。
其烧结机理与HP 一样与物质的黏性流动和塑性流动有关。
HIP 的缺点是设备昂贵、生产效率低】【7。
2 透明陶瓷的用途用途广泛的透明铁电陶瓷随着陶瓷科技的发展,透明陶瓷家族中又诞生了一个多能的宠儿——透明铁电陶瓷。
它除了像玻璃般的透明外,还有一般铁电陶瓷的特征。
它一问世,就引起了世界各界的高度重视。
那么,透明陶瓷究竟是什么东西?“透明”无需多加解释了。
铁电陶瓷却不能简单地说它是含铁的陶瓷,一般铁电陶瓷本身都不含铁,而透明铁电陶瓷一旦含有少量的铁就会大大改变它的光学性能,稍多一点就会使它不透明了。
“铁电”二字的由来只是因为它具有和铁磁体相对应的一些性能。
众所周知,磁铁具有磁性,进一步研究指出,磁铁的磁性是因为在磁铁中存在磁畴,磁畴是由许多小的磁矩按相同方向排列组成的区域,这些磁畴能在外磁场的作用下,按外磁场的方向转动方向。
在铁电体中,存在着有许多小的电矩按相同方向排列组成的区域,与磁畴十分相似,人们称之为电畴。
电畴能在外电场作用下转向,当外电场取消后,已转向的电畴并不全部回复到原来的位置,表现有剩余的极化,电畴在外电场作用下的转向也会引起铁电体的机械形变——电致伸缩。
由于这些电性与电磁体的磁性几乎一一对应,人们就称它为铁电体。
而透明性铁电陶瓷,就是一种透明的多晶铁电体。
工业生产中,可用作生产防止电焊强光的护目镜;军事上,也可生产防止爆【8。
炸产生的强光的透明陶瓷护目镜,目前已被光放使用】目前最先进的透明陶瓷的用途最早是使用在灯具上。
高压钠灯是一种发光效率很高的,但在钠蒸气放电时产生1000℃以上的高温,具有很强的腐蚀性,玻璃灯管根本没法耐受,所以高压钠灯一直没能问世,直到有了透明陶瓷,高庄钠灯才得到实际应用,除高压钠灯外,透明陶瓷还使用于其它新型灯具,如艳灯、铷灯、钾灯等。
向尾蛇导弹头部的红外探测器,外面有一个整流罩,它不仅要有足够的强度,还要能透过红外线,以确保导弹能跟踪敌机辐射的红外线。
担当此任的材料只有透红外陶瓷,响尾蛇导弹的整流罩就是用透红外陶瓷做的。
美国空军研究实验室与美国Surmet公司一起对以特殊透明陶瓷为基础的新型防弹护板进行了试验,最近几年Surmet公司一直坚持研究这种透明陶瓷。
新型材料进入市场的商标为ALON,它是“氮氧化铝”的缩写,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。
在最近的试验中由几层ALON、玻璃和聚合物组成的双层中空玻璃出色地经受了从7.62毫米口径手枪连续射出的穿甲弹,同时双层中空玻璃的重量比普通防弹玻璃轻一半。
ALON可以在各个领域找到广泛应用,例如利用它可以制成特别耐磨损的超市条码扫描器窗口。
但是要大量推扩应用ALON的障碍是其价格比传统防弹玻璃贵3~5倍,此外还需要对建造新型炉子进行大量投资,以便能制取在工业规模中应用的大量材料。
但是ALON的低重量与高强度比产品的价格更为重要,它已经显示出其不可替代的优点。
中国研制的用于军事的激光透明陶瓷中科院上海硅酸盐研究所自主研制成功的激光透明陶瓷, 标志着我国在激光材料方面的研究取得重大突破, 成为世界上仅有的几个掌握这一尖端技术的国家之一。
据中科院上海硅酸盐研究所潘裕柏研究员介绍, 透明陶瓷采用高纯原料, 在真空或氢气条件下烧结制成, 其相对理论密度通常高达%。
隔着透明陶瓷看报纸,白纸黑字一清二楚。
与透明的玻璃材料相比, 透明陶瓷具有高强度、高硬度等优点, 抗表面损伤性能好。
在军事领域, 它可用在护目头盔和坦克、飞机等的窗口材料上。
美国空军以此为基础合成的透明防弹护板, 经受住了连续射出的枪弹考验, 重量却比普通防弹玻璃轻一半。
在民用领域, 日本已用透明陶瓷制【9。
成照相机内的组合镜片, 使变焦镜头体积减少约20%】3 透明陶瓷的未来由于透明陶瓷种类不多,制备过程繁琐,生产成本较高,所以透明陶瓷多用于军事或少数工业生产中。