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1、提高氧化铝透明陶瓷的透明度氧化铝透明陶瓷:又称半透明氧化铝陶瓷或透明多晶氧化铝陶瓷主晶相为α-A12O3。密度3.98g/cm3以上。直线透光率90%～95%以上。介电常数大于9.8。介电损耗角正切值小于2.5×10-4(1GC)，抗弯强度大于350～380MPa。击穿强度6.0～6.4kV/mm。热膨胀系数(6.5～8.5)×10-6/℃。高温下具有良好耐碱金属蒸气腐蚀性。原料为纯度99.99%以上的Al2O3，添加少量纯氧化镁、三氧化二镧、或三氧化二钇等添加剂，采用连续等静压成型，气氛烧结或热
2、压烧结，严格控制晶粒大小，可获得高致密透明陶瓷。用于制造高压钠灯的发光管(工作寿命可超过2万h)。也可用作微波集成电路基片、轴承材料、耐磨表面材料和红外光学元件材料等。1.概述透明陶瓷特性：耐高温耐腐蚀高绝缘高强度透明一般陶瓷—气孔、杂质、晶界、结构¯对光反射损失+吸收损失¯光学不透明2.透光模型表面反射光入射光®陶瓷材料®透射光¯内部吸收光+散射光晶体本身+杂质外表+内散射中心¯杂质+微气孔+晶粒直径¯散射量最大¬入射光波长=晶粒直径3.陶瓷透光的基本条件1)致密度>理论密度的99.5%2)晶界
3、无空隙或空隙大小<<入射光波长3)晶界无杂质及玻璃相，或其与微晶体的光学性质相似4)晶粒较小且均匀，其中无空隙5)晶体对入射光的选择吸收很小6)晶体无光学异向性(立方晶系)7)表面光洁4.工艺原理（1）控制以体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程晶粒过快生长—晶界裂缝，封闭气孔晶粒生长速度>气孔移动速度—包裹于晶体内的气孔更不易排出加入适量MgO(0.1-0.5%)®透明Al2O3陶瓷¯1)MgAl2O4晶界析出，阻止晶界过快迁移2)MgO较易挥发，防止形成封闭气孔¯限制晶粒过快生长—微晶结构透明Al2
4、O3陶瓷（2）控制气孔平均尺寸烧结透明Al2O3陶瓷：晶粒~25mm，大小均匀气孔半径0.5-1.0mm气孔率0.1%热压烧结Al2O3陶瓷：晶粒1-2mm，大小不均气孔半径~0.1mm对可见光散射效应强在可见光区透光率：烧结瓷>热压瓷（3）其他因素：原料纯度、细度，成型方法，烧结气氛等氢气或真空中烧结，透光率高5.工艺方法1）配料主料：高纯Al2O3(>99.9%)—硫酸铝铵热解法Al2(NH4)2(SO4)4·24H2O~200℃®Al2(SO4)3·(NH4)2SO4·H2O+23H2O50
5、0~600℃®Al2(SO4)3+2NH3+SO3+2H2O800~900℃®g-Al2O3+3SO3~1300℃/1.0~1.5h®a-Al2O3(少量g-Al2O3提高活性，促进烧结)改性料：MgO以Mg(NO3)2加入，共同热分解—分布均匀，活性较大的MgO2）成型和烧结：a)常温注浆或等静压成型，高温烧结浆料pH=3.5，流动性较好坯体理论密度>理论密度的85%氢气或真空下烧结，T=1700-1900℃b)二次烧结法将含有MgO（0.5%）的Al2O3粉成型1000-1700℃氧化气氛，t
6、=1.0h氢气或真空下烧结，T=1700-1950℃c)热等静压烧结透明陶瓷的制备工艺透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。粉料制备透明陶瓷的原料粉有四个要求〔5〕:(1)具有较高的纯度和分散性;(2)具有较高的烧结活性;(3)颗粒比较均匀并呈球形;(4)不能凝聚,随时间的推移也不会出现新相。传统的粉料制备方法主要有固相反应法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法以及不发生化学反应的蒸发—凝聚法(PVD)和气相化学反应法。除此之外,新的陶瓷制粉工艺也不断的涌现出来,如激光等离子体法、喷雾干燥
7、法和自蔓延法等。制备粉料的方式对陶瓷的透光性有很大的影响。金属氧化物球磨方法制备粉料,粉料的细度不能得到保证,固相反应时,粉料的活性低,颗粒粗,即使采用热压法烧结,也不易形成高密度的陶瓷,且陶瓷的化学组成和均匀性差。而化学工艺制备粉料的显著特点是能获得纯度、均匀、细颗粒的超微粉,合成温度显著下降,这种粉料制备的陶瓷,其致密度可达理论密度的99.9%或更高。一般的化学方法,包括沉淀法、溶胶—凝胶法等制备出的原料粉具有高的分散度,从而保证其良好的烧结活性。这是因为高的分散度的颗粒具有较大的表面能,而表
8、面能是烧结的动力,同时用化学方法制备陶瓷原料粉能较好的引入各类添加剂。例如,人工晶体研究所的黄存新等就是采用金属醇盐法合成尖晶石超细粉末。他们将金属铝和镁分别与异丙醇、乙醇反应生成醇盐化合物,再将其混合、水解、干燥、高温煅烧,即得到性能良好的尖晶石粉料以制备透明铝酸镁陶瓷。激光气相法是利用当光与物质发生相互作用时,物质的原子或分子将吸收某些特定波长的光子而处于激发态,这些激发态的原子或分子进行重新组合,从而发生化学反应的原理,采用合适的光照射反应物分子提供活化能,使其活化。提供能量
