MgF2紅外透明陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、熱壓氟化鎂作為一種成熟的中波紅外窗口/整流罩材料，其應(yīng)用范圍依然最廣，但由于在硬度、抗熱沖擊性能等方面的限制，其在高速飛行環(huán)境中的應(yīng)用仍具有一定局限性。紅外透明陶瓷是一類新興紅外光學(xué)材料，由于具有高致密度、寬透射波段、高硬度和耐高溫等特性，在紅外成像與制導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本研究擬利用燒結(jié)技術(shù)制備氟化鎂紅外透明陶瓷來代替熱壓多晶氟化鎂，在保證其較高光學(xué)透過性的同時，提高硬度、抗熱沖擊等性能，以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)在很大

2、程度上決定于粉體的性能，因此要制備高品質(zhì)的陶瓷材料，合成性能優(yōu)異的前驅(qū)粉體是關(guān)鍵。本文首先采用直接沉淀法合成納米前驅(qū)粉體，系統(tǒng)研究了不同反應(yīng)條件和稀土摻雜對粉體顯微結(jié)構(gòu)的影響。隨后利用熱壓燒結(jié)法制備了MgF2紅外透明陶瓷，研究了燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)對陶瓷顯微結(jié)構(gòu)的影響，并對其光學(xué)性能及硬度等物理性能進(jìn)行了分析。本文主要研究內(nèi)容、方法和結(jié)果如下：
　　1.采用直接沉淀法制備了純MgF2納米粉體，通過 X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電鏡、粒度

3、分析儀和紅外光譜儀等分析手段研究了不同反應(yīng)條件對MgF2納米粉體的結(jié)構(gòu)、形貌、粒徑和紅外吸收光譜的影響。結(jié)果表明，陳化時間為3h，反應(yīng)溶液濃度為1mol/L時所得粉體晶粒大小適中，結(jié)晶較為完整，分散性能較好，雜質(zhì)含量最低。
　　2.在MgF2納米粉體中摻入稀土離子，對粉體的微孔結(jié)構(gòu)有明顯的改善效果，且得到的粉體晶粒尺寸呈現(xiàn)減小趨勢。煅燒可以有效排除粉體內(nèi)殘余水分，減少微孔，粉體燒結(jié)性能得到有效改善。
　　3.研究了燒結(jié)溫度對

4、所制陶瓷樣品的性能影響，900℃時，陶瓷樣品燒結(jié)充分，晶粒結(jié)晶完整，燒結(jié)體內(nèi)看不到氣孔存在，有較高的致密度（98.74％）和硬度（5.55GPa），因此，900℃為更適宜的燒結(jié)溫度。
　　4.900℃燒結(jié)制備的陶瓷樣品經(jīng)雙面拋光處理后，在可見光下呈現(xiàn)半透明性能。經(jīng)不同波段透射光譜分析可知，其在紫外光譜范圍內(nèi)完全不透過，在可見光波段，其透過率隨波長增加而升高，但不超過20％，因而只能表現(xiàn)為半透明性。在紅外波段，其在3.5-6μm范圍