摻釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)激光陶瓷的制備與性能表征.pdf

1、　　摻釹釔鋁石榴石(Nd：YAG)是一種重要的四能級(jí)固體激光工作物質(zhì),廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。近來,隨著納米陶瓷的制備技術(shù)和高真空無壓燒結(jié)工藝的發(fā)展,高度透明的激光陶瓷因具有優(yōu)良的激光性能和制備工藝方面的優(yōu)勢(shì)得到廣泛地重視。YAG透明陶瓷做為大型固體激光器的激光工作物質(zhì)在取代Nd：YAG單晶方面已顯示出良好的應(yīng)用前景。除做為激光工作物質(zhì)以外,因?yàn)樗哂袃?yōu)異的高溫力學(xué)性能,YAG陶瓷還可以作為高溫結(jié)構(gòu)部件得到廣泛地應(yīng)用。另外,YAG粉體通過摻

2、雜Tb3+,Ce3+,Eu3+等三價(jià)稀土離子可做為熒光粉,在發(fā)光材料領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。
　　本論文主要對(duì)Nd：YAG的合成及其產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)、性能與工藝條件等的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,同時(shí)對(duì)Nd：YAG的形成機(jī)理進(jìn)行了探討,在采用共沉淀合成反應(yīng)、溶劑熱合成、粉體的分散、成型與燒結(jié)等工藝方面開展了具有一定創(chuàng)新意義的研究工作。重點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：
　　化學(xué)共沉淀法在合成工藝、成本、效率、粉料性能等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)。本研究首先采

3、用共沉淀法低成本制備了YAG納米粉體。研究工作表明：合成過程中沉淀劑種類、溶液的濃度、PH值、滴定的方法及熱處理溫度對(duì)YAG相的形成過程及合成粉料性能均有影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：碳酸氫銨作為沉淀劑時(shí)得到的前驅(qū)體為復(fù)合碳酸鹽的混合物；而氨水做沉淀劑時(shí)前驅(qū)體主要為氫氧化物,前者因?yàn)榛瘜W(xué)成分均勻沉析,顆粒小且分散性好且具有高的燒結(jié)活性。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)在較低的反應(yīng)物濃度和適當(dāng)PH值,共沉淀得到的前驅(qū)體可在900℃直接由無定型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的YAG而沒有中

4、間相。相反若反應(yīng)物的濃度過大,則需要在較高的熱處理溫度下才能得到單相YAG粉體,其主要原因與沉淀偏析和顆粒團(tuán)聚有關(guān)。
　　采用紅外分析、差熱分析、XRD等手段首次對(duì)共沉淀制備YAG粉體的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在共沉淀法合成YAG前驅(qū)體的過程中,Y3+和Al3+同時(shí)以鹽的形式共同沉淀下來,保持了原子級(jí)別的混合。這樣粉體在熱處理的過程中,Y3+和Al3+通過擴(kuò)散形成YAG時(shí)所需的距離則大大縮短,因此采用共沉淀法來制備YAG所需