中心微波功能材料团队张其土教授课题组以氨水和碳酸氢铵为沉淀剂,采用共沉淀法法结合热等静压烧结技术制备了具有良好光学质量的Y2O3透明陶瓷。陶瓷于200MPa压强下经1600 oC热等静压烧结3h后,其平均晶粒尺寸仅为0.96 μm,显微结构致密,无气孔和杂质等光散射中心,在1064 nm处的透过率可达81.7 %,与理论透过率十分接近。其能够应用于固体激光器用增益介质,或作为透明装甲用于军用透明窗口或头罩。
透明陶瓷材料以其制备周期短,成本低,均匀性好以及易于实现大尺寸制备等优势,正逐步取代单晶和玻璃材料,成为下一代固体激光器增益介质,发展前景广阔。目前真空烧结是目前制备Y2O3透明陶瓷最常用的烧结技术,尽管真空烧结有助于促进气孔的排除,提高致密度,但仍无法彻底消除陶瓷内部的残余气孔;另外真空烧结后Y2O3透明陶瓷的平均晶粒尺寸可达几十微米,不利于提升陶瓷的机械强度和均匀性,上述因素均极大地限制了Y2O3透明陶瓷在激光技术等方面的应用。而热等静压烧结技术能够在高温高压的共同作用下提升陶瓷致密化所需驱动力,在细化晶粒尺寸的同时进一步消除残余气孔,提升陶瓷光学质量。
采用热等静压烧结制备Y2O3透明陶瓷对于进一步提升Y2O3透明陶瓷的光学质量及机械强度具有重要参考价值,相关成果发表在Ceramics International上 (10.1016/j.ceramint.2015.11.099)
图1 热等静压烧结Y2O3透明陶瓷样品及透过率图谱
文章附件:High optical quality Y2O3 transparent ceramicswith fine grain size.pdf
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