[發(fā)明專利]一種采用兩步燒結(jié)制備氧化釔基透明陶瓷的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410794634.9
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN104529449A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張樂;張倩;王騁
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州市江蘇師范大學(xué)激光科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/505
• 分類號(hào): C04B35/505;C04B35/64
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用固相反應(yīng)法制備氧化釔(Y₂O₃)基透明陶瓷的制備方法，尤其涉及一種采用兩步燒結(jié)制備氧化釔基透明陶瓷的方法，更確切地說涉及一種以氧化鋯(ZrO₂)為燒結(jié)助劑，采用兩步燒結(jié)，隨后進(jìn)行熱等靜壓后處理方式來制備具有透過率高、均勻性好的Y₂O₃基透明陶瓷，屬于先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自1995年日本科學(xué)家Ikesue以固相反應(yīng)燒結(jié)法實(shí)現(xiàn)Nd:YAG透明陶瓷的連續(xù)激光輸出以來，激光陶瓷材料受到了廣泛的關(guān)注，在改善陶瓷的光學(xué)質(zhì)量和探索新的激光材料方面取得了巨大進(jìn)步。三價(jià)鑭系元素?fù)诫s的Y₂O₃透明陶瓷是非常有前途的激光材料，具有耐火性好、穩(wěn)定性好和在較寬的光譜范圍內(nèi)光學(xué)透過率高等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于Y₂O₃具有很高的熔點(diǎn)(2430℃)，立方相到六方相的相變溫度為2350℃，單晶制造非常困難，而Y₂O₃透明陶瓷的制備則需要較低的燒結(jié)溫度。另外，Y₂O₃的熱導(dǎo)率是傳統(tǒng)YAG材料的兩倍左右，聲子能量低，很好地解決了大功率激光輸出的熱效應(yīng)問題，有利于激光能級(jí)向更高層次發(fā)展。

一般來說，通過熱壓燒結(jié)或加入燒結(jié)助劑氧化釷(ThO₂)，氧化鉿(HfO₂)和氧化鑭(La₂O₃)的常壓燒結(jié)來制備Y₂O₃透明陶瓷。然而，這些燒結(jié)助劑大多價(jià)格昂貴且具有毒性。近年來，采用很多方法合成Y₂O₃納米粉末并最終制備出透明陶瓷。這些方法大部分涉及到復(fù)雜的步驟并且需要在空氣中暴露很長時(shí)間，可能會(huì)造成由于污染導(dǎo)致的透過率降低。

兩步燒結(jié)法提供了一種制備致密納米陶瓷的方法，兩步燒結(jié)法是將試樣首先加熱到一個(gè)較高的溫度，使體系獲得一個(gè)足以發(fā)生晶界擴(kuò)散的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力；然后快速降溫至某一較低溫度繼續(xù)保溫，從而抑制晶界遷移，并利用晶界擴(kuò)散作用使試樣達(dá)到致密。后續(xù)采用熱等靜壓處理，目前，國內(nèi)外對熱等靜壓(HIP)工藝的研究報(bào)道大多集中在金屬及其合金方面，有關(guān)陶瓷HIP工藝的研究報(bào)道相對較少，試驗(yàn)研究的較多，生產(chǎn)應(yīng)用的幾乎沒有，HIP燒結(jié)陶瓷的技術(shù)還不夠成熟，缺乏相應(yīng)的理論支持。HIP工藝能有效地消除陶瓷坯體中微小氣孔，減少、縮小大氣孔、愈合微裂紋等缺陷，大大提高了材料的綜合性能。