Y2O3基透明陶瓷的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、氧化釔（Y2O3）透明陶瓷具有穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率高和光學(xué)透明區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，且稀土摻雜后仍然為立方相結(jié)構(gòu)，具有高的折射率和低的聲子能量，是一種性能優(yōu)良的光學(xué)材料，在深海探測(cè)、航空、航天以及國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域具有很廣泛的應(yīng)用前景。稀土元素Yb3+/Tm3+和Yb3+/Tb3+共摻的氧化釔透明陶瓷在激光陶瓷中有更廣的應(yīng)用。
　　本文采用碳酸鹽共沉淀法分別獲得了Y2O3: Yb3+/Tm3+和Y2O3:Yb3+/Tb3+的納米粉體，并在氫氣氣氛

2、燒結(jié)下制備了 Y2O3透明陶瓷，對(duì)粉體的性能、陶瓷顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和光學(xué)性能進(jìn)行了研究，研究了Yb3+/Tm3+和Yb3+/Tb3摻雜Y2O3粉體的發(fā)光性能，并探究了燒結(jié)助劑對(duì)Y2O3透明陶瓷組織和性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：鹽溶液濃度為0.2mol/L并添加分散劑的條件下，采用碳酸鹽共沉淀法制備的Y2O3:Yb3+/Tm3+和 Y2O3:Yb3+/Tb3+納米粉體為近球形，顆粒尺寸分布均勻（50nm左右），分散性較好，無嚴(yán)

3、重的團(tuán)聚現(xiàn)象。粉體經(jīng)不同溫度煅燒后均為單一的立方相氧化釔，在900℃煅燒時(shí)其晶格常數(shù)達(dá)到最大值10.67562A，結(jié)晶完整。兩種粉體在980nm激光下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光和熒光發(fā)光強(qiáng)度，均是隨著煅燒溫度和稀土摻雜濃度先增強(qiáng)后減弱，且在900℃發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。在Y2O3:Yb3+/Tm3+摻雜體系中，當(dāng) Yb3+和 Tm3+離子摻雜濃度分別為4mol％和0.4mol%時(shí)，綠光和紅光熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，而Tm3+離子摻雜濃度增加到0.5mol%時(shí)，藍(lán)光和紅

4、光上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)。在Y2O3:Yb3+/Tb3+摻雜體系中，Yb3+和Tb3+離子摻雜濃度分別為4mol%和1.5mol%時(shí)，綠光和紅光的上轉(zhuǎn)換發(fā)光和熒光發(fā)光強(qiáng)度均達(dá)到最強(qiáng)。
　　隨著燒結(jié)溫度的升高，Y2O3:4%Yb3+/0.5%Tm3+透明陶瓷相對(duì)密度逐漸提高；而硬度與斷裂韌性則先升高后降低，在1570℃達(dá)到最大值，分別為10.2GPa和3.4 MPa·m1/2。相同的燒結(jié)條件下，添加燒結(jié)助劑La2O3可以明顯提高透明