钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的制备.pdf

青岛科技大学硕士学位论文钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的制备姓名:王桂素申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:李霞 20110611 青岛科技大学研究生学位论文钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的制备摘要钇铝石榴石(YAG)单晶具有优异的化学稳定性和光学性能,是一种重要的固体激光器的基质材料,广泛应用于科研、军事、工业、医疗等各个领域。但是, 由于单晶的生产成本高、生长周期长、掺杂浓度低且分布不均匀等因素使得其应用受到限制。与YAG单晶相比,YAG陶瓷激光材料具有以下优势,即:(1)%lJ备工艺简单;(2)可实现大尺寸制作和高浓度掺杂;(3)成本低:(4)可以制造多层和多功能的陶瓷结构;(5)大规模生产等。高度透明的陶瓷材料将在光学材料领域占据非常重要的位置。近年来,透明陶瓷技术受到国内外研究者的广泛关注,研究热点主要集中在粉体合成和陶瓷制备工艺上。本文采用共沉淀法制备YAG纳米粉体,当选择以NH4HC03作为沉淀剂时, 可获得化学组成为Y2(C03)3。Im20和NHAl0(OH)HC03的混和产物。所得前驱体在900℃下煅烧2 h后可直接由不定形态转变为YAG晶相,无中间过渡相或其它杂质相产生。,可使Al”优先于Y3+ 形核,Y3+沉积在A13+的沉淀物上,形成特定的包裹结构,获得组分均匀的前驱体。选择低浓度原液,可获得粒径分布窄、分散性好的纳米粉体,平均颗粒尺寸小于 100nnl。为减少团聚体的产生,还对沉淀物进行了反复的水洗和醇洗。分别采用等静压成型和双向干压成型,结果表明,同样的压力(100MPa)条件下,等静压成型样品疏松、多孔,陶瓷断面呈蜂窝状。而采用双向干压成型时, 在30MPa下保压2 min就能获得显微结构均匀、致密性好的坯体。同时,还研究了压力大小及保压时间、加压速度、粉体含水量、粉体性能等对成型效果的影响。所得坯体经1750℃下真空煅烧5 h后获得YAG透明陶瓷。为探索粉体性能的影响,采用了固相法合成的粉体作对比。结果表明,沉淀法中获得的粉体颗粒细小、分散性好,烧结活性高。为进一步提高陶瓷的透明度,还从原料纯度、烧结工艺、显微结构等方面进行了探讨。制备透明陶瓷的关键因素首先在于高性能粉体的合成,因为粉体的性能会直接影响到后续的成型和烧结效果。制备工艺、材料性能、显微结构间相互影响。因此,在分别探索三部分的影响因素时,还需考虑其内在联系,选择适合的条件才能获得致密度高、光学性能好的透明陶瓷。钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的制备关键词:钇铝石榴石透明陶瓷纳米粉体共沉淀法干压成型真空烧结青岛科技大学研究生学位论文 PI迮PARATION OFYTTRIUM ALUMINUM (YAG)TRANSPARENT CERAMICS ABSTRACT Yttrium aluminum (YAG)single crystal has excellent chemical stability andoptical properties,which isimportant solid-state laser hostmaterial,and widely used inscientificresearch,military,industrial ,the higll costofproduction,the long growth cycle and low doping concentration,all of these factorslimitedtheapplication pared toYAG single crystal, YAG ceramic lasermaterial hasseveraladvantages,namely:(1)Ease offabrication; (2)Fabrication oflarge sizeandhi曲neodymium concentration;(3)Less expensive; (4)Multilayer and multi-functionalceramicstructure;(5)Massproduction, transparent ceramicmaterialswillplay avery important roleinoptical recentyears,transparent ceramics havereceived much attention,researchesmainly focus onthepreparation ofpowders andceramictechnology. Inthispaper,YAG