[發(fā)明專利]一種LuAG:Ce透明陶瓷的制備方法及LuAG:Ce透明陶瓷

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810565772.8
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN110550945B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉妍;李曉東;杜潮;李德里
• 申請（專利權(quán)）人: 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/50;C04B35/622
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本發(fā)明提供一種LuAG:Ce透明陶瓷的制備方法及LuAG:Ce透明陶瓷，該透明陶瓷的制備方法包括：配制含Ce³⁺的鈰鹽溶液；將Lu₂O₃和Al₂O₃納米粉體分別進(jìn)行預(yù)處理；按比例混合含Ce³⁺的鈰鹽溶液和經(jīng)預(yù)處理的Lu₂O₃以及Al₂O₃納米粉體，混合均勻后進(jìn)行球磨；將球磨后的混合物進(jìn)行干燥處理，然后再進(jìn)行煅燒；將煅燒后的粉體壓制成坯體并進(jìn)行預(yù)燒；將預(yù)燒后的坯體進(jìn)行真空燒結(jié)即得。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中LuAG:Ce陶瓷在可見光范圍中的透過率較低，且制備時由于高的燒結(jié)溫度所限制的規(guī)模化的應(yīng)用，以及現(xiàn)有的制備方法無法采用粒徑更小的納米粉體作為原料導(dǎo)致無法獲取質(zhì)量更加優(yōu)異的LuAG:Ce透明陶瓷的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)功能陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LuAG:Ce透明陶瓷的制備方法及LuAG:Ce透明陶瓷，具體涉及一種真空燒結(jié)制備LuAG:Ce透明陶瓷的方法。

背景技術(shù)

LuAG是镥鋁石榴石的簡稱，其化學(xué)式為Lu₃Al₅O₁₂，是由Lu₂O₃和Al₂O₃形成的一種固溶體，屬于立方晶系，具有石榴石結(jié)構(gòu)，不存在雙折射效應(yīng)，可制成具有優(yōu)異光學(xué)性能的透明陶瓷。同時由于LuAG具有高密度(6.73g/cm³，相當(dāng)于BGO密度的94％)、高熔點(2010℃)、高有效原子序數(shù)(Z_eff＝60)、機械性能好，可在長期輻射條件下保持穩(wěn)定的光學(xué)和物理化學(xué)性能等特點，特別是稀土RE³⁺離子的5d-4f躍遷可產(chǎn)生納秒級(～ns)的快發(fā)光衰減、上轉(zhuǎn)換發(fā)光或激光等，因此稀土RE摻雜的LuAG:RE透明陶瓷在閃爍探測、上轉(zhuǎn)換發(fā)光和固體激光等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用前景。該基質(zhì)添加少量的稀土離子(例如Ce³⁺)作為激活劑，是一種新型的快速閃爍體。

目前，固相反應(yīng)法是制備LuAG陶瓷的主要方法之一。在該領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的上海硅酸鹽研究所首次采用自制40nm的Lu₂O₃和市售平均粒徑200nm的Al₂O₃、CeO₂粉體固相反應(yīng)法在1760℃真空燒結(jié)10h條件下制備出透明LuAG:Ce陶瓷，其透過率在可見光范圍內(nèi)為56％，僅為LuAG理論透過率(83.3％)的67％，還有30％被晶界相以及氣孔給散射掉了。除此之外1760℃的高燒結(jié)溫度也限制了規(guī)模化的應(yīng)用。

此外，固相反應(yīng)法制備透明陶瓷的質(zhì)量強烈依賴于原料粉體的活性及形貌，粉體的粒徑越小其表面活性越大，形貌越接近球形越易于分散，燒結(jié)時晶粒生長的更完全，晶界相及氣孔越少。但粒徑小的納米級粉體較易團聚，在使用中需要對粉體進(jìn)行較為精細(xì)化的分散及去除分散時引入的雜質(zhì)。因為粉體的精細(xì)化分散及除雜較難控制，因此截至目前，未見采用小于50nm的納米級粉體作為原料，并在低溫(1750℃真空燒結(jié)溫度)下真空燒結(jié)制備LuAG:Ce的相關(guān)報道及專利。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

本發(fā)明提供了一種LuAG:Ce透明陶瓷的制備方法及LuAG:Ce透明陶瓷，以解決現(xiàn)有技術(shù)中LuAG:Ce陶瓷在可見光范圍中的透過率較低，且制備時由于高的燒結(jié)溫度所限制的規(guī)模化的應(yīng)用，以及現(xiàn)有的制備方法無法采用粒徑更小的納米粉體作為原料導(dǎo)致無法獲取質(zhì)量更加優(yōu)異的LuAG:Ce透明陶瓷的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：