釔鋁石榴石粉料合成及其陶瓷材料的制備與表征.pdf

1、釔鋁石榴石(YAG)因具有一系列優(yōu)良光學(xué)性能而被廣泛用作光學(xué)材料.摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)透明降瓷因具有優(yōu)良的激光性能和制備工藝方面的優(yōu)勢,作為大型固體激光器激光工作物質(zhì)取代Nd:YAG單晶已顯示出良好的應(yīng)用前景.稀土摻雜的YAG粉體可做超短余輝熒光粉用于陰極射線管屏幕及高分辨顯示器等領(lǐng)域.另外,YAG陶瓷還具有高溫蠕變小、抗氧化、熱導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn),是一種很有潛力的精細(xì)結(jié)構(gòu)陶瓷材料.該研究主要對合成Nd:YAG及其組成、工藝、結(jié)構(gòu)與

2、性能的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究,同時對Nd:YAG陶瓷制備工藝對其性能的影響進(jìn)行了探討,并且在固相合成反應(yīng)、結(jié)構(gòu)表征、溶劑熱合成、成型工藝及燒結(jié)等方面開展了創(chuàng)新性的研究工作.該研究首次借助XRD和HREM對摻Nd量與共沉淀法合成YAG晶粒的形成、晶體結(jié)構(gòu)與缺陷以及熒光性能的關(guān)系等進(jìn)行了系統(tǒng)研究.晶胞參數(shù)、結(jié)構(gòu)因子、晶格畸變、晶粒尺寸等參數(shù)的計(jì)算和高分辨電子顯微觀察證明:當(dāng)摻Nd量大于3at﹪時,Nd<'3+>開始在晶粒表面偏析;大于8at﹪時

3、,大量Nd<'3+>富集于晶粒表面形成無序包覆層,YAG一次晶粒細(xì)化減弱;大于10at﹪時,晶粒內(nèi)部、晶界均有Nd<'3+>偏析無序區(qū),晶格畸變嚴(yán)重,晶格缺陷增多;大于15at﹪時,由于晶格畸變嚴(yán)重而形成較大內(nèi)能,并產(chǎn)生肖特基或弗倫克爾缺陷,使晶粒內(nèi)產(chǎn)生大量空位,晶體結(jié)構(gòu)疏松.HREM觀察還發(fā)現(xiàn),當(dāng)摻釹量由2.9at﹪提高至20at﹪時,鄰近Nd<'3+>間距由0.66nm減小至0.29nm.上述結(jié)果將引起Nd:YAG的光散損失增大和濃

4、度猝滅.該研究采用共沉淀法合成的2.9at﹪Nd:YAG粉料制備高密度Nd:YAG燒結(jié)體.成型方法對坯體密度影響的研究表明,盡管等靜壓成型生坯的密度比注漿成型生坯的密度高,但在1750℃保溫2h低真空條件下燒結(jié)后的壞體密度則恰好相反.因?yàn)榈褥o壓成型的坯體中氣孔頒不均勻且相互不連通,在高溫階段這些氣孔排除困難;而注漿成型因生坯的特殊結(jié)構(gòu)而有利于坯體燒結(jié)致密化.為進(jìn)一步提高注漿成型生坯的密度和降低其燒結(jié)收縮,該研究首次采用二步注漿成型方法,