[發明專利]一種真空無壓燒結制備Gd2

在審

• 申請號: 202010056324.2
• 申請日: 2020-01-18
• 公開（公告）號: CN111116199A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 謝忠祥;劉海艷
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/48;C04B35/64
• 代理公司: 長沙明新專利代理事務所(普通合伙) 43222
• 代理人: 徐新

本發明公開了一種真空無壓燒結制備Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷的方法，特別是指采用復合燒結助劑，通過真空無壓單步燒結的方法，在相對較低溫度下實現Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷制備的一種方法。本發明是采用Gd₂Zr₂O₇粉作為原料粉，并添加少量(≤2.5％)的Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂混合物作為燒結助劑，通過球磨混合后制成素坯，再通過相對較低溫度下(1650℃－1750℃)真空無壓單步燒結，即可獲得具有良好的光學透過率Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷。

技術領域：

本發明涉及陶瓷材料領域，尤其涉及一種制備Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷的方法。

背景技術：

透明陶瓷是一種應用前景廣闊的光學材料，在耐高溫窗口、光學整流罩、輕質高強透明裝甲、大功率照明、醫療探測、核物理等領域具有廣泛應用前景。立方結構的Gd₂Zr₂O₇具有各向同性的光學性能，可通過燒結致密化獲得光學透明的陶瓷。此外，由于Gd₂Zr₂O₇具有高的密度和原子序數，與常規的MgAl₂O₄、Al₂O₃等透明陶瓷相比，它特別適合作為透明閃爍體，用來截獲X射線和γ射線，因而在高能物理、醫療探測等領域具有顯著的應用優勢。

目前Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷主要采用高溫真空無壓燒結(無壓是指除真空外，無額外加載壓力)、放電等離子體燒結等方法制備。Gui等人(Ceramics International,Volume 44,Pages 7006－7012)采用真空無壓單步燒結法，在1800℃－1860℃下保溫10h可以獲得透過率70％的LaGdZr₂O₇透明陶瓷。高溫真空燒結通常制備溫度較高，設備能耗較高；另外，高溫真空環境給制備過程帶來很多工藝控制問題，比如：隨著溫度升高，采用石墨做加熱元件時，在高溫真空下具有較高的飽和蒸氣壓。根據熱力學平衡理論，石墨飽和蒸氣壓P(單位Pa)與溫度T(單位K)呈指數變化規律如式(1)所示，其中P₀為大氣壓。例如，當溫度從1700℃上升至1800℃時，石墨的飽和蒸氣壓立即上升為1750℃時的9倍左右。可見，高溫揮發極易對樣品造成污染，難免會影響工藝的可重復性。