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1、透明陶瓷的制备与用途摘要一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。目前制备透明陶瓷的方法主要有：透明陶瓷制备；无水乙醇注浆成型制备YAG透明陶瓷；透明陶瓷等。主要的制备过程与传统陶瓷基本一致，大体上也要经过原料选择，成型，干燥，烧成等步奏。透明陶瓷的透光性好，机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛，更先进。目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜；透光的灯罩；红外
2、测试仪的外壳；ALON还可以用于防弹材料，超市条码扫描器窗口等方面；我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。关键词透明陶瓷；烧结；制备；用途；未来引言一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧
3、化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。它对原料以及制造工艺的要求相当严格，例如，原料必须要有很高的纯度和粒度。因此透明陶瓷的价格很昂贵，是现代陶瓷中的高级制品。正文1几种先进的透明陶瓷的制备方法61.1透明陶瓷制备的研究进展1.1.1放电等离子烧结（SPS）透明氧化铝陶瓷的SPS烧结近几年也得到研究和探索。Dibyendu以平均粒径为100nm的高纯Al2O3为原料，在不使用任何添加剂的情况下采用SPS烧结，工艺条件为压力275MPa
4、，最高烧结温度1150℃，制备了平均晶粒尺寸为0．3μm，硬度达到23GPa的透明氧化铝陶瓷。Jiang等采用高纯纳米粉(＞99．995%)，0.2wt%MgO(以形式加入)作为烧结助剂，SPS烧结工艺为真空条件下90MPa压力，在3min内温度从室温升至600℃，然后快速升温至1300～1700℃，保温3～5min。结果表明，1300℃×5min条件SPS烧结的试样达到完全致密化，晶粒尺寸仅为0．5～1μm，在中红外区透光率可达85%，而经1700℃×3min条件下SPS烧结试样，晶粒尺寸迅速增大至5μm左
5、右。Michael等同样采用SPS烧结制备了透明氧化铝陶瓷，并研究SPS过程中添加剂种类及含量对透光性的影响。研究发现使用Mg、Y、La三元复合添加剂，总质量为450ppm时，陶瓷的直线透光率能达到57%。1.1.2微波快速烧结微波烧结是利用材料在微波电磁场中的介电损耗使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度而实现致密化的快速烧结技术。微波烧结速度快、时间短，从而避免了烧结过程中陶瓷晶粒的异常长大，最终可获得高强度和高致密度的透明陶瓷。Cheng等研究发现微波烧结氧化铝在加入百分比为0．05%氧化镁烧结助剂的条件
6、下烧结45min就可以得到密度为3．97/cm3，平均粒径为40μm透明性能优异的氧化铝陶瓷。但是，微波烧结有其本身的问题，如控温准确度，温度场均匀性等，这往往会产生氧化铝晶体晶粒尺寸的差别非常大，从而影响材料质量的稳定性。1.2无水乙醇注浆成型制备YAG透明陶瓷实验所用原料为纯度99.99%的国产微米粉和亚微米粉.实验流程如图1所示,精确称量(精确到0.1mg)(33.8715g)和(25.4903g)粉体,把称量的粉体放入干净的装有Al2O3磨球(球料比2:1)的球磨罐中.把0.8wt%的正硅酸乙酯(TE
7、OS,分子式())滴入28mL无水乙醇中,然后倒入球磨罐中,封紧后以120r/min的速度球磨12h.球磨结束后打开球磨罐滴入一定量的氨水,调节pH值至9(和的等电点),然后继续球磨10min以混合均匀.把球磨后的浆料倒入石膏模具中在低温下干燥48h,随后在空气气氛下于600℃煅烧2h,除去残留的TEOS.6把得到的素坯置于真空炉中进行烧结,以10℃/min升温至1800℃并于10−3Pa下保温20h,然后以10℃/min冷却至室温.把烧结后的样品放入马弗炉中,在空气气氛下1450℃保温10h进行退火处理以消
8、除真空烧结过程中产生的氧空位.XRD物相分析采用日本Rigaku公司的D/Max-2550V型X射线衍射仪,测试条件为:CuKα射线,λ=0.15406nm,2θ角扫描范围为,狭缝宽度为0.3mm.直线透过率测试所用设备为瓦里安公司的VARIANCARY5000分光光度计,所有测试均在室温下进行.测试前,样品先经过双面抛光处理,最后一道抛光工序使用1.0μm的金刚石研磨膏.采用日本JEOL公司的JS
