[發明專利]一種微波燒結低溫制備Y2O3和MgO共摻ZrO2透明陶瓷的方法

無效

• 申請號: 201310186810.6
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN103265286A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 羅軍明;徐吉林
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種微波燒結制備透明陶瓷的方法，尤其涉及微波燒結低溫制備Y₂O₃和MgO共摻雜ZrO₂透明陶瓷的方法。?

背景技術

透明陶瓷作為一種新興材料除了本身具有寬范圍的透光性外，還具有高熱導性、低電導率、低介電常數和介電損耗、高硬度、耐摩擦等一系列優異的綜合性能，可廣泛用于光學、高溫技術、電子技術、航空航天以及國防工業等領域。與透明玻璃材料相比，透明陶瓷除具有高強度、高硬度等優點，還具有更高的韌性，更好的抗表面損壞性能，可用在飛機、護目頭盔和坦克等的窗口材料上。另一方面，自1960?年第一臺激光器誕生以后，透明陶瓷作為潛在的新型固體激光材料，有可能彌補單晶和玻璃的某些不足，從而在固體激光領域獲得重要應用，如透明防彈護板，照相機內的組合鏡片，三維立體顯示、生物分子熒光標記、遠程溫度傳感、上轉換防偽等。?

世界各國包括我國在透明陶瓷領域都正在進行大量的研究工作，尤其是一些西方發達國家軍方投入大量資金在這一方面進行深入研究，并將一些成果開始應用在航空、航天以及國防領域。如美國空軍以此為基礎合成的透明防彈護板，經受住了連續射出的槍彈考驗，重量卻比普通防彈玻璃輕一半。?

目前國內外研究的透明陶瓷包括氧化物透明陶瓷如Y₂O₃、MgO、CaO、TiO₂、ThO₂等和非氧化物陶瓷如AlN、AlON、Sialon陶瓷等。這些透明陶瓷的透光率達到較高水平，如Y₂O₃透明陶瓷透光率最高達到82%，AlN透明陶瓷透光率最高達到82%。但其抗彎強度和斷裂韌性仍然較低，如Y₂O₃透明陶瓷的抗彎強度和斷裂韌性分別只有350Mpa，2.51MPam^-1/2,?AlN抗彎強度和斷裂韌性分別只有350Mpa，1.4MPam^-1/2，這大大限制了此類透明陶瓷應用，特別是在航空航天以及國防工業等方面推廣應用。?

目前所報道的透明陶瓷燒結工藝主要有熱壓燒結、熱等靜壓燒結、真空燒結和氫氣燒結等，但這些燒結均存在燒結溫度過高、時間過長。微波燒結是一種低溫快速燒結，微波燒結時在微波電磁能的作用下材料內部分子或離子動能增加，降低了燒結活化能，從而加速了陶瓷材料的致密化速度，縮短了燒結時間（同時也可以降低燒結溫度）。而且由于擴散系數的提高，使得材料晶界擴散加強，提高了陶瓷材料的致密度，實現了材料的低溫快速燒結，從而可以改善燒結體的顯微結構，不但可以提高材料強韌性，而且可以提高材料透光率。目前采用微波燒結的方法已成功地制備出了一些透明度很高的陶瓷，如Al₂O_3、、AlN和AlON等，但國內外未見采用微波燒結制備ZrO₂透明陶瓷的報道。?

本發明通過選擇Y₂O₃穩定ZrO₂為基體，通過添加MgO作為燒結助劑來促進燒結，由于固溶到ZrO₂中，造成晶格畸變，促進燒結，進一步降低燒結溫度。?

本發明通過成分設計和微波燒結將具有較高硬度、強度和斷裂韌性的可用于結構陶瓷的穩定ZrO₂（立方相）制備出透明陶瓷功能材料，得到既具有較高透光率,同時又具有較高強度和斷裂韌性（比Y₂O₃等提高2-3倍）的透明陶瓷，為其實用化奠定良好基礎。?

發明內容

本發明的目的在于提供了一種微波燒結低溫制備Y₂O₃和MgO共摻ZrO₂透明陶瓷的方法，解決目前透明陶瓷強度和斷裂韌性低，又不降低透明陶瓷透光率的問題。?