镁铝尖晶石透明陶瓷是典型的结构功能一体化材料,具有优异的光学性能、高的机械强度和硬度、低的介电常数和介电损耗、优良的热稳定性和抗氧化性能,可广泛应用于透明装甲、红外整流罩、高温窗口、光学镜头等领域。本课题通过对镁铝尖晶石型固溶体透明陶瓷的设计、制备与性能的测定,初步探讨了镁铝尖晶石组成-结构-性能之间的联系。首先设计了不同组成MgO·nAl₂O₃立方尖晶石型固溶体,通过高温固相反应得到MgO·nAl₂O₃陶瓷粉末,采用XRD全谱拟合和尖晶石位置分配模型解析粉体的晶体结构。利用无压预烧结结合热等静压烧结成功制备出高透过率MgO·nAl₂O₃透明陶瓷,研究了不同组成MgO·nAl₂O₃陶瓷之间性能关系。本课题设计并制备了不同组成下MgO·nAl₂O₃陶瓷粉体,所得到的粉体颗粒细小均匀、纯度高无杂质存在,符合制备镁铝尖晶石透明陶瓷的要求。不同组成的MgO·nAl₂O₃粉体结构解析表明,随着n值增大,组成中Al₂O₃含量的增多,MgO·nAl₂O₃的晶格参数和阴离子位置参数依次减小,其中Mg²⁺和Al³⁺在四面体和八面体位置存在无序分布。利用N₂气氛无压预烧结合热等静压烧结后处理成功的制备出了MgO·nAl₂O₃透明陶瓷。在相同的制备工艺条件下,不同组成MgO·nAl₂O₃拥有相似但不相同的性能,其中样品在1650℃预烧后进行1800℃热等静压处理得到了99.5%以上的致密度,经过测定n=1.5样品透过率达到60%,而n=1和n=1.25样品透过率较低。通过调整无压预烧的烧结温度和烧结气氛,得到了光学性能更好的透明陶瓷,其中在N₂气氛下1825℃预烧的n=1.8样品经热等静压处理后在0.34⁴μm波段都保持了80%以上的透过率。真空预烧n=1.5样品在可见光波段透过率接近70%,在红外光波段透过率达到80%以上。样品也拥有较好的机械性能,其中维氏硬度为12.75±0.12GPa,杨氏模量为277GPa。