[發明專利]一種通過合成稀土摻雜Y2O3納米粉體制備稀土摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷的方法

有效

• 申請號: 201210552178.8
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103058644A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 劉永飛;秦曉英;辛紅星;宋春軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/505;C04B35/622
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明主要一種制備稀土摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷的方法，尤其涉及一種通過合成稀土摻雜Y₂O₃納米粉體制備稀土摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷的方法。

背景技術

釔鋁石榴石(YAG)屬于立方晶系，具有良好的光學性能，是一種重要的激光基質材料。YAG單晶中摻雜Nd3+，Ho3+，Tm3+，Cr4+，Yb3+，Eu3+，Er3+，Sm3+，Ce3+?等稀土激活離子可以實現激光輸出。但是YAG單晶材料制備周期長、尺寸較小、摻雜濃度低，使得其應用受到很大限制。與YAG單晶相比，YAG多晶陶瓷的優勢在于能夠做到大尺寸制備并實現高功率激光輸出，能實現激活離子的高濃度、均勻摻雜，未來有望替代單晶材料。1995年，日本的A.Ikesue?等人通過高能球磨來混合亞微米級的Al2O3、Y2O3和Nd2O3?粉體，再利用固相反應法和真空燒結的手段，首次獲得高質量的Nd:YAG?透明陶瓷，實現了激光輸出并獲得了與單晶相近的激光性能（Fabrication?and?Optical-Properties?of?High-Performance?Polycrystalline?Nd-YAG?Ceramics?for?Solid-State?Lasers，J.?Am.?Ceram.?Soc.，1995）。隨后，日本神島化學公司利用化學共沉淀法制備出高活性的YAG納米粉體（Jpn?Patent?10-101333，1998-4-21；Jpn?Patent?10-101411，1998-4-21），結合注漿成型的工藝，獲得了尺寸達到115×115×22mm的大體積的Nd:YAG透明陶瓷（Characterizations?and?laser?performances?of?highly?transparent?Nd3+?:?Y3Al5O12?laser?ceramics，Optical?Materials，2007），實現了67kW的準連續激光輸出。國內在2004年?,東北大學孫旭東教授采用固相反應工藝，得到了高透光的?Nd∶YAG陶瓷?,其在可見光區最大透光率達?63?%?,在紅外光區的透光率接近70?%（Synthesis?of?nanocrystalline?yttria?powder?and?fabrication?of?transparent?YAG?ceramics，J.?Eur.?Ceram.?Soc.,?2004）。上海硅酸鹽研究所通過球磨法也獲得了高質量的稀土摻雜YAG透明陶瓷，并在在國內首次實現?Nd∶YAG透明陶瓷的激光輸出（Fabrication,?Microstructure?and?properties?of?highly?transparent?Nd?:?YAG?laser?ceramics，Optical?Materials，2008）。

目前比較成熟的YAG透明陶瓷的制備方法有固相法和液相法兩種。固相法是指通過高能球磨將氧化物粉末研磨之納米尺寸并充分混合，然后再進行真空固相反應燒結獲得YAG陶瓷；液相法是直接通過共沉淀法制備納米YAG粉末，再進行真空燒結。固相法工藝簡單，利于批量生產，但是固相法需要通過高能球磨來研磨粉體，容易引入大量雜質。液相法制備的粉體分散性好、燒結性高，但是工藝復雜，耗時長，成分容易偏析，制備條件苛刻。

發明內容

本發明目的就是提供一種通過合成稀土摻雜Y₂O₃納米粉體制備稀土摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種通過合成稀土摻雜Y₂O₃納米粉體制備稀土摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷的方法，包括以下步驟：