尖晶石型alon透明陶瓷的结构与性能

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1、尖晶石型AlON透明陶瓷的结构与性能姓名：卢刚班级：材研1005学号：104972100244摘要：尖晶石型氮氧化铝（AlON)是A12O3-AlN体系的一个重要的单相、稳定的的固溶体陶瓷，它以其独特的性能成为颇具潜力的新材料。AlON陶瓷具有优良的光学、物理、机械和化学性质，特别是它所具有的各向同性，高温烧结可制成透明陶瓷，因而是耐高温红外窗和罩的优选材料。本文介绍了AlON陶瓷的研究进展、组成与结构、以及AlON陶瓷的相关性能。关键词：氮氧化铝；透明陶瓷；尖晶石型；研究进展；组成与结构；性能Abstract：Thespinel

2、aluminumoxynitride(AlON)isanimportantsingle-phase,stablesolidsolutionceramicofA12O3-AlNsystem,andhasbecomeaquitepotentialnewmaterialwithuniqueperformances.therearesomeexcellentoptical,physical,mechanicalandchemicalpropertiesofAlONceramics,inparticularwhichcanbesintere

3、dintothetransparentoneforitsisotropy,itistheoptimummaterialfortheinfraredwindowsandcoverstoresisthightemperature.Inthispaper,theresearchprogress、composition、structure、andthepropertiesofAlONceramicsareintroduced.Keywords:aluminumoxynitridetransparentceramicsspinelresea

4、rchprogresscompositionstructureproperties1透明AlON陶瓷的研究进展尖晶石型氮氧化铝(AlON)是A1203-AlN体系的一个重要的单相、稳定的的固溶体陶瓷，氮氧化铝的诸多特点决定了它是制备透明陶瓷难得的材料。它为立方尖晶石晶体结构，空间群为Fd3m，点群为m3m，即AlON具有各向同性的光学性能；AlON具有很高的强度(380Mpa)和硬度(1950kg／mm2)；它的透光范围宽，从紫外区的0.2um一直到红外区的6.0um处，此外，作为多晶陶瓷，它比单晶蓝宝石更容易制得大尺寸部件，而且

5、用传统的陶瓷制备技术就可以制得形状复杂的透明部件，这大大降低了成本。因此AlON在透明装甲和许多光学领域是非常有用的材料。大炮弹膛的窗口要承受激光能，AlON也可用在大口径大炮的点火装置。由于它具有优良的光学、力学和化学性能，因而成为颇具潜力的新型材料。另外，AlON具有良好的耐高温性、热震稳定性和抗侵蚀性能，因而可作为一种理想的耐火材料；高纯、致密的AlON陶瓷具有透光性，且由于其具有光学各向同性，在0.2～0.6um光波波段最高理论透过率可达80％以上，所以AlON透明陶瓷是耐高温红外窗口和头罩的优选材料．Yamaguchi于

6、1946年首次证实似γ-AlON是温度高于1000℃时能稳定存在的一种尖晶石型AlON。从Ymnaguclfi等人发现并证实尖晶石型AlON存在至今，还未能精确地确定尖晶石型AlON(γ-AlON)的固溶区范围，但所有研究者一致认为其固溶区内并不包括一般公认的典型尖晶石结构组成的AION即A13O3N(A1203-AlN)。2AlON陶瓷的组成与结构迄今为止，从Mccaule修正的Le．jus于1964年绘制的AlN-A1203假二元系相图中可以看出，AlN-A1203二元系中有多种氮氧化铝相存在。根据其晶体结构，这些相大致可被划

7、分为两组：一组属纤维锌矿结构(Wurrtzitestructure)，另一组属尖晶石结构(Spinelstructure)。Mccauley从晶体化学角度，分析了尖晶石型氮氧化铝的晶体结构和相应组成。α-AlON和φ-AlON是摩尔组成分别为35.7％AlN和16.7％AlN的两种理想尖晶石型氮氧化铝。实际上，在AlN-A1203系统内氮氧化铝存在一个较宽的固溶区，其摩尔组成在25％AlN周围区域内，但不同研究者报道的组成范围不同，一般称这种尖晶石型氮氧化铝为γ-AlON。Corbin等人发现γ-AlON经氧化后组成虽发生变化，但

8、仍保持尖晶石型结构，后称γ′-AlON。δ-AlON是另一种尖晶石型氮氧化铝，其摩尔组成范围在4％～12％AlN，表中给出了一种组成的δ-AlON。φ-AlON是Michel发现的单斜系氮氧化铝。在AlN-A1203二元系统中，尖晶石型丫一氮氧化铝