MgAlON透明陶瓷的制備研究.pdf

1、MgAlON是在AlON透明陶瓷的基礎(chǔ)上新近發(fā)展起來的一種新型透明陶瓷材料。它具有和AlON相同的晶體結(jié)構(gòu)和相近的晶格常數(shù)，更好的低溫穩(wěn)定性。高致密度的MgAlON陶瓷材料有優(yōu)良的機(jī)械性能和光學(xué)透過性能，尤其是在0.25～6μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有很高的透過率，使其在諸多領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。
　　 本論文首先根據(jù)空位濃度與MgO、AlN含量的關(guān)系及MgO-AlN-Al2O3三元體系相圖，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)的組分組成。采用固相反應(yīng)法合成了純

2、度高、晶粒細(xì)小、尺寸分布均勻可滿足燒結(jié)要求的MgAlON透明陶瓷粉體。研究了合成溫度、保溫時(shí)間、升溫速率、合成氣氛和組分組成等對(duì)合成粉體的純度、粒徑大小及分布影響。獲得了場(chǎng)致快速合成MgAlON透明陶瓷原料粉體的優(yōu)化制備工藝，并優(yōu)選出透明相區(qū)內(nèi)高質(zhì)量粉體的組分組成，建立了合成粉體的質(zhì)量與組分組成之間的關(guān)系。
　　 以優(yōu)化出的高質(zhì)量粉體為原料，采用無壓燒結(jié)工藝制備MgAlON透明陶瓷。研究了不同燒結(jié)溫度和不同組成對(duì)MgAlON陶瓷

3、材料性能的影響。結(jié)果表明，MgAlON透明陶瓷粉體在1900℃、保溫24h的燒結(jié)條件下制備出了相對(duì)密度為99.98％、在0.25～6μm波段范圍內(nèi)最大光學(xué)透光率為42％(厚度為1mm)、硬度為13.3±0.82GPa的MgAlON透明陶瓷。微觀結(jié)構(gòu)分析顯示該條件下燒結(jié)體結(jié)構(gòu)致密，晶粒大小分布均勻且氣孔較少，無第二相存在。
　　 為獲得晶粒尺寸細(xì)小，機(jī)械性能良好且光學(xué)性能優(yōu)異的MgAlON透明陶瓷材料，本文嘗試使用SPS快速燒結(jié)方

4、法制備MgAlON透明陶瓷。研究了燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間、壓力對(duì)燒結(jié)體性能的影響。結(jié)果表明，優(yōu)化的制備工藝為燒結(jié)溫度1600℃、升溫速率100℃/min、壓力60MPa、保溫時(shí)間1min。該工藝條件下制備的樣品相對(duì)密度為99.54％、0.25～6μm波段范圍內(nèi)最大光學(xué)透光率為72％(厚度為1mm)、硬度為14.17±0.30GPa。微觀結(jié)構(gòu)分析顯示該條件下制備的燒結(jié)體結(jié)構(gòu)致密、晶粒大小約1.5μm、尺寸分布均勻、無第二相存在。比較