镁铝尖晶石透明陶瓷及玻璃陶瓷的制备和光学性能研究

发布时间：2021-04-02 03:52

　　镁铝尖晶石透明陶瓷是一种优良的中红外材料,相较于蓝宝石和氮氧化铝（AlON）透明陶瓷,其具有更广的透波范围。由于单晶蓝宝石制造周期长,而AlON透明陶瓷的制备温度高,这些均增加了蓝宝石和氮氧化铝透明陶瓷的经济成本,不利于推广运用。镁铝尖晶石则是一种很好的替换材料,其原料便宜易得,光学各向同性的立方晶系结构,使其在可见光区到远红外区具有较高的透过率,良好的热冲击稳定性、耐化学腐蚀性和耐磨损性,高熔点,高硬度使其广泛应用于红外窗口、防弹窗、航天器防护窗和潜艇红外传感器等领域。为了获得良好透过率的镁铝尖晶石透明陶瓷,必须对制备工艺进行严格的控制,以获得低气孔率、小晶粒、高致密度高透过率的样品。本研究以纳米级γ-Al₂O₃及纳米球形MgO为原料,Al₂O₃:MgO的配比为1.03的,加入1 wt%的LiF为烧结助剂,采用热压制备法制备了透过率65%的镁铝尖晶石透明陶瓷。研究了烧结时间、烧结温度、加热速率和压力对结构、形貌及光学性能的影响,本实验最佳的工艺参数为:在900-1220℃温度区间里以9℃/min升... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光束透过多晶镁铝尖晶石陶瓷光损失示意图

Mg2+离子填充在四面体空隙，Al3+离子占据八面体空隙，如图1-2 所示。其中镁离子和铝离子都可被较小尺寸的一种或多种离子代替，而不改变晶体结构或引起晶格变形，形成一种多组分的复杂固溶体。此外，多晶镁铝尖晶石是光学各项同性的并且具有良好的热稳定性、耐化学腐蚀性、耐高温性和抗氧化等，高致密化的优异光学性能透明镁铝尖晶石陶瓷已广泛用于光学元器件的制备，例如镜片，红外窗口及整流罩。宽泛的透光率使其在航天器的防护窗、船舶和潜艇红外传感器上也被大量应用。镁铝尖晶石的性能特点如表 1-1 所示。

图 3-1 不同烧结温度下的 XRD 图谱Fig. 3-1 XRD patterns at different sintering temperatures.1.2 热压烧结温度对微观形貌的影响 3-2 为不同烧结温度下透明陶瓷的断口形貌，其中（a）、（b）表烧结温度为 1500 ℃、1550 ℃和 1600 ℃。所有样品均呈沿晶断度的增加晶粒长大，气孔减少。当烧结温度为 1500 ℃时，晶粒表可以观察到很多小气孔，说明烧结温度过低导致晶界移动缓慢，致间的滞留；当烧结温度达到 1550 ℃时，晶粒发育良好，晶面更加孔也有所减少；而当温度升至 1600 ℃时，晶粒尺寸明显长大。


本文编号：3114531