放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備YAG陶瓷的研究.pdf

1、YAG是釔鋁石榴石的簡稱，其化學(xué)式為Y3Al5O12，屬于立方晶系，具有石榴石結(jié)構(gòu)。釔鋁石榴石不僅僅是一種重要的激光材料，還是一種高溫的結(jié)構(gòu)材料和熒光材料。單晶的釔鋁石榴石通常采用Czochralski法來生長，而且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用做固態(tài)的激光材料。然而，單晶釔鋁石榴石的制備過程十分復(fù)雜，要求條件苛刻，所以價(jià)格昂貴，而且很難生產(chǎn)大尺寸的單晶。近年來，許多學(xué)者致力于研究通過燒結(jié)方法獲得透明多晶釔鋁石榴石的工藝過程，以期降低成本，提高晶體的性

2、能。多晶的釔鋁石榴石具有成本比較低，易于制備和適于大批量的生產(chǎn)，而且可以制備出大尺寸的晶體。但是，高透明性的多晶釔鋁石榴石的制備從技術(shù)上說是相當(dāng)困難的，因?yàn)橛糜诠虘B(tài)激光器上的透明材料要求十分嚴(yán)格。 有文獻(xiàn)報(bào)道已經(jīng)制備出多晶的釔鋁石榴石。但是，大多數(shù)的制備的方法都是首先采用化學(xué)方法首先制備出納米多晶的氧化釔，然后采用納米氧化釔和氧化鋁進(jìn)行固相反應(yīng)制備YAG粉末，然后燒結(jié)，或者是直接采用納米氧化釔和氧化鋁混合后進(jìn)行燒結(jié)。這種燒結(jié)一般

3、是在真空下，在1600℃到1850℃燒結(jié)5小時(shí)或者更長的時(shí)間。這種方法制備的過程比較復(fù)雜，尤其是制備粉末的過程，而且燒結(jié)時(shí)間也比較長。 本文首次采用放電等離子技術(shù)合成了釔鋁石榴石。研究采用市售的高純氧化鋁和氧化釔作為原料，兩者球磨一定時(shí)間后，采用放電等離子燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，使其兩者反應(yīng)生成釔鋁石榴石。 本研究采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)能夠在真空下溫度為1400℃-1600℃，燒結(jié)壓力為30Mpa或60Mpa下，在30分鐘內(nèi)制備

4、出釔鋁石榴石，大大縮短了制備的周期。制備的試樣中，存在氣孔率較大的問題，通過延長球磨時(shí)間，從而降低粉料的平均粒徑已經(jīng)引入正硅酸乙酯(TEOS)可以大大降低試樣的氣孔率，而且TEOS可以明顯抑制晶粒長大，但是試樣的透光性較差。通過引入2％Nd2O3做為添加劑可以明顯降低氣孔率，而且試樣的透光性比Eu2O3，MgO,La2O3做為添加劑都強(qiáng)，同時(shí)還對放電等離子燒結(jié)的工藝進(jìn)行了研究。 采用放電等離子技術(shù)制備出的釔鋁石榴石試樣具有顏色呈