[發(fā)明專利]氟化物紅外復(fù)相透明陶瓷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111432917.5
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN113956043B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張龍;范翔龍;范金太;沈宗云;錢凱臣;張露露;周衛(wèi)文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所;上海科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/553
• 分類號: C04B35/553;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種新的紅外復(fù)相透明陶瓷及其制備方法，該陶瓷以MgF₂為基，組成通式是AF_x?MgF₂，其中A為金屬元素，且A形成的對應(yīng)的氟化物與MgF₂不能產(chǎn)生固溶，采用含有AF_x的納米粉末，MgF₂的納米粉末組成納米復(fù)合粉體采用熱壓燒結(jié)制備成型，最終實現(xiàn)氟化物紅外復(fù)相透明陶瓷的制備，該材料在近紅外和中紅外部分具有較高的透過率，同時該復(fù)相透明陶瓷也有著高于單相氟化物陶瓷的強度，其在3?5μm處的最高透過率可以達80?90％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外復(fù)相透明陶瓷體系，特別是一種氟化物紅外復(fù)相透明陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

紅外窗口的性能優(yōu)異是保證紅外制導(dǎo)精確的必要條件。良好的熱，光，機械性能都是紅外窗口所需要的，隨著超音速飛行器從超音速向著高超因素不斷地發(fā)展，對紅外窗口的性能也提出了新的要求，高的透過率，較低的熱發(fā)射率都是紅外光窗所需要的。

近幾年來，氧化物的紅外透明復(fù)相陶瓷已經(jīng)再紅外光窗領(lǐng)域嶄露頭角，其利用兩相不固溶的特性，實現(xiàn)釘扎效應(yīng)以此抑制晶粒的長大，最終實現(xiàn)良好的機械性能與光學(xué)性能；而有著更高透過率的氟化物卻未有進行實現(xiàn)復(fù)相的嘗試，氟化物大都擁有極高的透過率但同樣其機械性能不足，可以采用類似氧化物改性的方法引入第二相氟化物，從而在保留高透過率的同時嘗試提高整體的機械性能，實現(xiàn)紅外透明的氟化物納米復(fù)相陶瓷的制備。

通過溶膠凝膠燃燒法制備噴霧熱解法制備Y₂O₃-MgO復(fù)合納米粉體并結(jié)合放電等離子體燒結(jié)、熱壓燒結(jié)或熱等靜壓輔助燒結(jié)可以獲得中紅外透過的Y₂O₃-MgO納米復(fù)相陶瓷。另外氧化物復(fù)相也引入了Gd₂O₃-MgO復(fù)相這類新的復(fù)相體系。美國康涅狄格大學(xué)的EricH.Jordan等人[Jiwen Wang，Dianying Chen，Eric H.Jordan,Maurice Gell,Journal ofthe American Ceramic Society,93,3535(2010)]以醋酸鎂和硝酸釔為原料采用溶膠凝膠法制備復(fù)合納米粉體，通過熱等靜壓輔助燒結(jié)的方式獲得了Y₂O₃-MgO 納米復(fù)相陶瓷。美國加利福尼亞大學(xué)的DongTao Jiang[DongTao Jiang, AmiyaK.Mukherjee,Journal of theAmerican Ceramic Society,93,769(2010)]采用噴霧熱解法制備Y₂O₃-MgO納米粉體，經(jīng)放電等離子體燒結(jié)獲得Y₂O₃-MgO納米復(fù)相陶瓷。中國東北大學(xué)的Nan Wu等人Fabrication ofGd₂O₃-MgO nanocomposite optical ceramics with varied crystallographicmodifications of Gd₂O₃ constituent，第一次制備了 Gd2O3-MgO復(fù)相陶瓷。但是這些復(fù)相陶瓷都僅限于在氧化物的體系，氟化物同樣有著出色透過率和低發(fā)射率，暫時還沒有相關(guān)制作紅外透明復(fù)相陶瓷的報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種紅外透明復(fù)相陶瓷及其制備方法，該方法能制備氟化物紅外復(fù)相透明陶瓷，該方法采用混合均勻的氟化物復(fù)合粉體，原料獲取便捷、制備方式簡單；相較于氧化物復(fù)相陶瓷，氟化物可以有更低的燒結(jié)溫度，節(jié)省能源的同時還可以獲得較小的晶粒尺寸，該氟化物紅外復(fù)相透明陶瓷在近紅外和中紅外部分具有較高的透過率，該復(fù)相透明陶瓷也有著高于單相氟化物陶瓷的強度，其在 3-5μm處的最高透過率可以達80-90％。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：