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高性能陶瓷的制备要求原料粉体颗粒尺寸小、纯度高、分散性好。此外,球形粉体被认为是制备高性能陶瓷的理想粉体。本文研究了单分散球形氧化铝和钇铝石榴石(YAG)粉体的制备方法和相关机理,并对球形YAG粉体在透明陶瓷及荧光粉等方面的应用进行了初步探讨。研究得到的主要结果如下:以硝酸铝或氯化铝为原料,采用尿素均相沉淀法制备出单分散、球形的氧化铝粉体。研究发现硫酸根离子的加入,对球形颗粒的形成至关重要。球形氧化铝前驱体颗粒的尺寸和团聚状态与硫酸铵和铝离子的摩尔浓度比(R值)有关,R值越小,颗粒尺寸越小,通过改变R值可以将前驱体的颗粒直径在200-800 nm之间进行调整。单分散球形氧化铝颗粒仅当铝离子浓度较低时(<0.006mol/L)才能获得。提高反应物浓度会使氧化铝前驱体团聚,并成为不规则形貌,加入有机分散剂,能够对前驱体的形貌进行调控。球形氧化铝前驱体经过11000C煅烧后由无定型态转变为纯a氧化铝相。采用尿素均相沉淀法,制备了单分散、球形YAG粉体和Nd、Yb掺杂YAG粉体。以硝酸钇和硝酸铝为原料,添加一定量的硫酸铵,制备出球形的YAG粉体,但粉体表面的光洁度稍差,且存在团聚,前驱体经过1000℃锻烧后仍然有较多的YAM相,而经过1100℃锻烧后则转化为YAG相。为了解决球形颗粒表面粗糙、易于团聚的难题,提出了以硝酸铝和硫酸铝铵混合盐为铝源的均相沉淀方法。当阳离子浓度为0.008mol/L,尿素浓度为0.16mol/L,硝酸铝与硫酸铝铵的摩尔比为1:1时,制备出表面光滑、无团聚、粒度分布窄的单分散球形颗粒。前驱体平均粒径约为800nm,锻烧产物平均粒径约为550nm。YAG粉体形貌、粒度及分散性受到阳离子浓度、尿素的量、反应温度和硫酸根加入量等因素的影响。随着混合铝盐中硝酸铝与硫酸铝铵摩尔比K值的增加,粉体颗粒尺寸减小。宜选择硝酸铝与硫酸铝铵的摩尔比在0.7到1.25之间。沉淀机理的研究表明:两种金属阳离子并非同时沉淀,而是铝离子先沉淀为单分散的球形颗粒,钇离子的沉淀物形核后附着在铝离子沉淀物的球形颗粒表面。掺杂了一定量的稀土金属离子Yb或Nd后,同样可以得到单分散球形粉体,且经过1100℃锻烧后粉体全部转变为YAG相。以单分散球形YAG及稀土掺杂YAG粉体为原料,经过真空烧结制备了 YAG,Nd:YAG和Yb:YAG透明陶瓷。由于粉体可以不经过球磨,减少了杂质的引入。当以TEOS为烧结助剂时,其加入量在0.6～0.7wt%左右最佳。化学计量比Y/Al为3:5.006时透明陶瓷的透光性最好。单分散球形粉体最容易形成紧密堆积,可采用离心成型制备YAG透明陶瓷。研究发现:加入1wt%聚丙烯酸铵或1wt%六偏磷酸钠为分散剂及pH值约为9的浆料稳定性最好,其自然沉降60天后,得到紧密堆积沉淀物。加入1wt%的聚丙烯酸铵,经过球磨后的离心成型坯体基本实现紧密堆积,再经真空烧结,可以得到YAG透明陶瓷。以均相沉淀法制备的球形YAG:Ce3+荧光粉,其激发光谱在344nm和454nm附近有两个强的吸收带。其发射光谱呈现宽峰,位于530nm附近,发光强度随原料中硝酸铝和硫酸铝铵的比值K变化,当K小于1时,荧光粉较粗,其发光强度随着锻烧温度的升高而显著提高。当K大于1时,荧光粉较细,随着锻烧温度升高,发光强度提高不明显。因此粒径较大,结晶性好的粉体具有较高的发光性能。YAG:Ce3+荧光粉的发光强度随Ce3+的加入量增加呈现先增加后减小的规律变化,最大发光强度出现在x=0.045处,即当Ce3+取代1.5at%的Y3+时,继续增加Ce3+的加入量会导致浓度猝灭。发射峰位置随Ce3+的加入量增加发生红移现象,弱还原气氛处理对于荧光粉的发光强度影响不显著。