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改性Al_2O_3透明陶瓷的制备与性能研究

吴锡惠  
【摘要】:近年来,随着激光和光存储技术的发展,激光陶瓷和上转换透明陶瓷愈来愈受到人们的关注。透明陶瓷因为制备周期短、生产成本低、生产效率高,而且易获得大尺寸、易于加工、掺杂浓度高等优点,因此成为近年来材料领域的一个研究热点。本文以制备出Cr3+:Al2O3、Yb3+,Er3+:Al2O3透明陶瓷为主要研究内容。以共沉淀法合成的Cr3+:Al2O3、Ti:Al2O3纳米粉体,以微波烧结技术合成了Yb3+,Er3+:A12O3纳米粉体;以Cr3+:Al2O3、Yb3+, Er3+:Al2O3纳米粉体为原料利用真空烧结技术制备出Cr3+:Al2O3、Yb3+, Er3+:Al2O3透明陶瓷;研究了不同因素对纳米粉体、透明陶瓷性能的影响。 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、荧光光谱等技术对纳米粉体及透明陶瓷进行表征。 1. Cr3+:Al2O3纳米粉体的制备 采用共沉淀法制备出Cr3+:Al2O3纳米粉体。以碳酸氢铵为沉淀剂,PH=9的条件下制得前驱粉体于1200℃.1250℃下预烧2小时得到分散良好、粒径在30-40nm左右的纳米粉体。 2. Cr3+:Al2O3透明陶瓷的制备 利用Cr3+:Al2O3纳米粉体,在1800℃真空烧结10小时制备了Cr3+:Al2O3透明陶瓷。Cr3+最佳掺杂浓度为lat%,陶瓷坯体的最佳成型压力为200MPa。其透过率大于40%。 3.微波烧结Yb3+, Er3+:Al2O3纳米粉体 采用微波烧结技术合成Yb3+, Er3+:Al2O3纳米粉体,最佳合成时间应该在30min,样品单一纯相,粉体的发射光谱最强。Er3+的掺杂浓度在lat%,且当Er3+和Yb3+浓度的比例为1:9时发射光强度最佳。 4. Yb3+, Er3+:Al2O3透明陶瓷的制备 利用Er3+的掺杂浓度在1at%,且当Er3+和Yb3+浓度的比例为1:9时的、Yb3+, Er3+:Al2O3纳米粉体,在1800℃真空烧结10小时制备了Yb3+, Er3+:Al2O3透明陶瓷。其透过率大于20%。 5. Ti:Al2O3纳米粉体的制备 采用共沉淀法制备前驱体于1200℃煅烧1.0h得到了粒径较小、分布均匀的纯的a-A1203晶相。(NH4)2SO4对Ti:Al2O3前驱体具有明显的分散作用,直接影响了Ti:Al2O3纳米粉体的状态。粉体的粒径范围在30nm-50nm,分散性好。


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