X-Y_2O_3复合烧结助剂对无压烧结ALON透明陶瓷结构的影响

【摘要】尖晶石氮氧化铝(y-AION)是一类重要的氧化物多晶透明陶瓷材料,在宽的波段(紫外-红外)范围内具有良好的透光性和综合力学性能,同时物理和化学性质优异,是优选的窗口材料,可广泛用于激光、装甲、红外探测等诸多领域,应用前景广阔。本文以碳热还原法合成的AlON粉体为原料,采用Y2O3分别与La2O3和MgO复合作为烧结助剂无压烧结制备AlON透明陶瓷,研究复合烧结助剂组成及其掺量对AION透明陶瓷物相组成、微观结构、光学性能及力学性能的影响规律。研究结果表明：(1)Y2O3+La2O3作为烧结助剂：0.01wt.%La2O3与Y2O3(0.15-0.4wt.%)复合所获得陶瓷的相组成均为单相AION,当Y2O3掺量为0.3wt.%时样品的气孔含量较小、致密度较高、晶粒尺寸及分布较均匀、红外透过率和硬度较大；0.02wt.%La2O3与Y2O3(0.15-0.6wt.%)复合作为烧结助剂时,Y2O3掺量为0.4wt.%时陶瓷的晶粒尺寸及分布较均匀、样品致密度较高、红外透过率和硬度也较大；当Y2O3的掺量范围为0.3-0.4wt.%时,最佳的La2O3掺量为0.02wt.%,且烧结助剂为0.4wt.%Y2O3+0.02wt.%La2O3时制备的陶瓷为单相AlON,且性能最优,该陶瓷微观结构均匀,致密度为99.3%,红外透过率为72.9%,硬度为16.85GPa；(2)Y2O3+MgO作为烧结助剂：0.2wt.%和0.3wt.%MgO分别与Y2O3复合时,Y203的合适掺量范围分别为0.3wt.%和0.4wt.%,而当0.3wt.%和0.4wt.%Y203分别与MgO复合时,最佳的MgO掺量为0.25wt.%,且0.4wt.%Y2O3+0.25wt.%MgO时获得了微观结构均匀的高致密度单相AlON透明陶瓷,其最大红外透过率为73.6%,硬度为16.78GPa。(3)Y2O3分别与La2O3和MgO复合,通过复合烧结助剂组成和掺量调整均可优化AlON透明陶瓷的微观结构,提高AION透明陶瓷的光学透过性能和力学性能；采用这两种复合方案均可制备具有较高透光性和较高硬度的AlON透明陶瓷,但复合烧结助剂的总掺量不同,Y2O3与La2O3复合时,烧结助剂的总掺量较小。
【作者】郭威；
【导师】路慧彪；曾世军；
【作者基本信息】大连海事大学，交通运输工程，2014，硕士
【关键词】AION透明陶瓷；无压烧结；微观结构；烧结助剂；

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