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AlON透明陶瓷是一种新型的结构-功能一体化材料,具有优良的光学和力学性能,被广泛应用于无线电子技术、特种仪器制造等诸多领域,具有广阔的发展前景。目前,国外对透明陶瓷的研究取得了一定的成绩,而国内对A1ON透明陶瓷的研究起步较晚,生产水平也与国外存在较大差距,因此开展对AlON透明陶瓷的制备及相关问题的研究具有重大的意义。
本文以碳热还原法自制的AlON粉体为原料,加入0.5%烧结助剂Y2O3,经过湿法球磨,干燥成型后,在N2气氛中进行无压烧结,制备AlON透明陶瓷。研究了素坯成型压力、降温速率、烧结温度和保温时间对AlON透明陶瓷物相组成、微观结构、光学性能的影响规律。
研究结果表明:以50MPa压力成型的素坯经烧结后,样品中裂纹数量最少,透过率值最高,致密度也十分接近理论值,光学性能明显优于以100MPa和150MPa压力成型的样品;控制降温速率可有效削弱样品在冷却过程中热应力的破坏作用,慢速降温可大幅度提高AlON透明陶瓷的透光性;烧结温度过低或保温时间过短,样品容易致密化程度不高,导致气孔残留,而烧结温度过高则使AlON的烧结活性降低,气体同样不易排除,且延长保温时间并不能起到消除气孔的作用,杂相和气孔都会造成光通过样品时发生折射和散射,影响样品的透光性,获得高透过率AlON透明陶瓷的最佳烧结工艺为:在1820℃~1880℃的温度范围内,保温时间90min~150min。