氮氧比和烧结气氛对无压烧结AlON透明陶瓷透光性的影响

发布时间：2018-01-10 16:47

本文关键词：氮氧比和烧结气氛对无压烧结AlON透明陶瓷透光性的影响　出处：《大连海事大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：尖晶石型氮氧化铝(γ-AlON)是一种各向同性的多晶陶瓷材料,它是AlN-Al_2O_3二元体系相图中的一个重要的单相,具有良好的光学性能和力学性能,可作为高速运行载运工具挡风玻璃以及耐高温窗口材料,应用前景广阔。本文首先以氧化铝和活性炭粉体为原料,采用碳热还原氮化法合成AlON粉体,通过调整碳掺量合成具有不同N/O的AlON粉体,然后分别在无碳气氛和含碳气氛两种环境条件下,采用无压烧结方法制备AlON透明陶瓷,研究N/O、烧结气氛以及烧结工艺对AlON透明陶光学性能的影响规律。研究结果表明:当碳掺量为5.0 wt%、5.6 wt%、7.4 wt%时,碳热还原氮化合成的粉体物相组成为纯相AlON,且其N/O随碳掺量增加而增大,但是,当碳掺量降至4.4wt%时,粉体中除主相AlON外还有Al_2O_3残留,而当碳掺量提高到8.6 wt%时,粉体中除主相AlON外却出现了少量AlN。在无碳气氛中,AlON透明陶瓷的快速致密化温度范围为1800-1900 ℃。在1880 ℃进行无压烧结时,较快的升温速率有助于提高AlON透明陶瓷的相对密度和透光性;延长保温时间可促进晶粒生长并获得纯相AlON透明陶瓷,但是陶瓷的相对密度和透光性却随保温时间延长而降低;当Y2O3掺量为0.1-0.5wt%时,陶瓷的相对密度和透光性随Y2O3掺量增加而增大;碳掺量为7.4 wt%时,制备的AlON透明陶瓷相对密度最高、透过率也最大。在含碳气氛中,在保温时为150 min条件下,制备高透光性AlON透明陶瓷的较佳温度为1850 ℃,碳掺量为5.6 wt%时制备的陶瓷透过率最高,为80.2%;在1880 ℃进行了的保温时间研究结果表明,AlON透明陶的透光性随保温时间延长而增大,当保温时间为480 min时,其透过率为83.1%。碳掺量较高的具有较大N/O的AlON粉体在无碳和含碳环境中进行较短保温时间无压烧结时,其陶瓷的晶粒尺寸均随N/O增加而减小,表明较高的N含量对晶粒生长具有抑制作用。与无碳气氛相比,含碳气氛更有利于制备具有高透光性的AlON透明陶瓷,在碳掺量为5.0-5.6 wt%时(AlON粉体的N/O为0.089-0.101),陶瓷的透过率均较高。
[Abstract]:The results show that when the carbon content is 5.0 wt % , the relative density and transparency of AlON transparent ceramics are increased with the increase of carbon content , the relative density and transparency of AlON transparent ceramics are increased with increasing amount of carbon . The results show that when the carbon content is increased to 8.4 wt % , the relative density and transparency of the ceramics are higher than that of AlON transparent ceramics . Compared with the carbon - free atmosphere , the carbon - containing atmosphere is more favorable for the preparation of AlON transparent ceramics with high transparency , and the transmittance of the ceramics is higher when the carbon content is 5.0 - 5.6 wt % ( the N / O of AlON powder is 0.089 - 0.101 ) .

【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ174.758.23

【参考文献】