透明尖晶石陶瓷的研究进展

透明尖晶石陶瓷材料由于具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、高硬度、高强度、良好的电绝缘性能特点,而且还具有白宝石单晶体相近的光学性能,在紫外、可见光、红外光波段具有良好的光学透过率,使其在透明装甲、窗口和头罩材料的应用受到重视。本文综合国内外的一些研究成果,简要介绍了透明尖晶石陶瓷的性能、研制生产和应用开发情况。     

镁铝尖晶石-钇铝石榴石复相材料的制备研究

以富铝尖晶石为原料,分别加入Y2O3细粉、Y2O3和α-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,制备尖晶石-钇铝石榴石复相材料.研究了氧化钇的不同引入方式和烧结温度对尖晶石-钇铝石榴石复相材料烧结性能的影响,并通过XRD、SEM等手段对其物相组成和显微结构进行表征.结果表明:向富铝尖晶石中分别加入Y2O3细粉、Y2O3和αt-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,均能制备出尖晶石-钇铝石榴石复相材料;当Y2O3和α-Al2O3混合粉的加入量为6;,经1750℃烧结3h后,所制备的试样的致密化程度较高,体积密度达3.34 g/cm3,显气孔率为8.0;,制备的试样中镁铝尖晶石、钇铝石榴石晶粒发育较好.     

NiO对镁铝尖晶石反应烧结性能的影响

本文以高纯电熔镁砂和煅烧活性氧化铝粉为原料,以氧化亚镍(NiO)为添加剂,通过传统固相烧结法制备镁铝尖晶石材料。将MgO和Al₂O₃粉按理论摩尔比1∶1进行配料,在体系中分别引入质量分数为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的NiO。利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对烧结后试样进行分析,研究了NiO的添加对MgAl₂O₄材料烧结性能、物相组成及显微结构的影响。结果表明:引入适量的NiO可以显著促进MgAl₂O₄相的形成以及晶粒的发育长大;在1 600 ℃时,当NiO含量低于1.5%时,NiO能完全溶入MgAl₂O₄晶格并优先取代Al³⁺,提高了MgAl₂O₄晶体内部的缺陷浓度,活化了晶格,从而促进MgAl₂O₄的烧结。当NiO含量高于1.5%时,其内部开始出现较多第二相NiO,阻碍了物质的迁移和传输,反而不利于MgAl₂O₄烧结性能的提高。     

自增韧和增强的镁铝尖晶石透明陶瓷

用化学配比n为1.0,1.3,1.5和1.8的MgO·nAl2O3粉体分别制备出了镁铝尖晶石透明陶瓷MA1.0,MA1.3,MA1.5和MA1.8.这些陶瓷是通过真空烧结和热等静压两步烧结方法制得的.由于第二相物质氧化铝晶粒的析出,陶瓷相对密度随着化学配比的增高而降低.然而,与化学配比陶瓷相比,这些非化学配比陶瓷表现出了较高的机械性能,陶瓷断面的扫描电镜照片显示非化学配比陶瓷多为穿晶断裂模式,这种断裂模式对陶瓷的强韧化作出了主要贡献.     

电熔镁铝尖晶石和轻烧镁粉对合成镁铁铝系复合尖晶石的影响

本文研究电熔镁铝尖晶石和轻烧镁粉对合成镁铁铝复合尖晶石的影响.电熔镁铝尖晶石和轻烧镁粉分别与氢氧化铁、活性氧化铝混合均匀制得φ20 mm×10 mm的试样,在空气气氛烧结条件下,于1550℃×6 h高温烧成.采用XRD、SEM和EDS等手段对烧后试样的物相组成和显微结构进行表征.结果表明:加入电熔镁铝尖晶石的试样中存在刚玉相、赤铁矿、铁铝尖晶石相和镁铁铝复合尖晶石相四种矿物相,镁铁铝复合尖晶石的化学式为Mg796Al15.31Fe0.68O32;加入轻烧镁粉的试样中存在刚玉相、铁铝尖晶石相和镁铁铝复合尖晶石相三种矿物相,镁铁铝复合尖晶石的化学式为Al15.71Mg3.35Fe4.94O32;加入电熔镁铝尖晶石的试样中铁铝尖晶石的晶粒尺寸和镁铁铝复合尖晶石相差无几,加入轻烧镁粉的试样中铁铝尖晶石的晶粒尺寸明显大于镁铁铝复合尖晶石.     

透明陶瓷的研究进展

透明陶瓷性能优异,应用广泛,是一类备受关注的新型材料.目前已经成功开发的透明陶瓷有氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷以及PLZT电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等.本文介绍了几种透明陶瓷的研究进展以及性能和应用,并且对透明陶瓷的研究趋势提出展望.     

温度和气氛对合成镁铝尖晶石纤维的影响

以镁砂、炭黑和刚玉为原料,在氩气和氮气气氛保护下,分别在1500℃、1600℃和1650℃合成纤维状镁铝尖晶石.用X射线衍射(XRD)分析合成产物的物相组成,用扫描电子显微镜(SEM)观察合成纤维的形貌,用扫描电镜配置的能谱仪(EDS)检测合成物微区化学成分.结果表明:1500℃适宜镁铝尖晶石纤维的生长,合成温度升高则生成尖晶石颗粒.1500℃氮气中合成的纤维直径大于氩气中合成纤维,氮气中合成镁铝尖晶石纤维的直径约为80～90 nm,氩气中合成纤维的直径约为50～60 nm,纤维横截面均为六边形.     

多晶铝酸镁的透明机理研究

本文报道了透明铝酸镁（尖晶石）陶瓷的制备工艺。从光学原理出发，探讨了多晶铝酸镁材料的透明机理，分析了影响铝酸镁透明的几个重要因素，尖晶石粉末的杂质含量对透明尖晶石的紫外、可见光波段有很大影响；在尖晶石粉末中添加ＬｉＦ有助于尖晶石的热压烧结和致密；热压温度；、保温时间、压力等因素尖晶石的透明产生重要影响。     

掺钕钇铝石榴石激光透明陶瓷的研究进展

本文综述了掺钕钇铝石榴石(Nd∶Y3Al5O12,简称Nd∶YAG)激光透明陶瓷粉料以及陶瓷的制备方法,对影响Nd∶YAG透明陶瓷激光性能的主要因素进行了分析,并对Nd∶YAG激光透明陶瓷的未来发展趋势进行了展望。     

固结磨料研磨镁铝尖晶石的材料去除机理

研磨过程中机械去除作用与化学去除作用的有效分离是实现研磨过程可控调节及提高加工表面质量的前提.本文通过尖晶石在不同介质中的材料去除速率,对其在不同研磨液中化学与机械作用的材料去除率进行了分离和计算;采用微/纳压痕仪测量了不同研磨液作用下工件表面的显微硬度,依此分析了其软化层厚度.结果表明:研磨液对镁铝尖晶石工件具有一定的化学去除作用,研磨过程中材料去除以机械作用下的脆性去除为主;研磨液的化学作用主要体现在工件表面形成了一层软化层,其中乙二醇产生的软化层最厚,三乙醇胺最薄.     

酸性体系对镁铝尖晶石工件固结磨料研磨的影响

研磨介质的化学作用对于固结磨料研磨的材料去除率和表面质量具有至关重要的影响.采用不同的酸性介质对镁铝尖晶石样品进行研磨,研究了其对镁铝尖晶石固结磨料研磨的材料去除率和表面质量的影响;采用电感耦合等离子质谱仪(ICP)测量了不同酸性介质对镁铝尖晶石工件和研磨垫的化学腐蚀作用,并进一步采用电化学工作站检验了不同酸性介质对研磨垫填料铜的腐蚀性能.结果表明:研磨介质对填料铜的化学腐蚀促进研磨垫的自修整是其对研磨过程材料去除率产生影响的主要因素,其中3;乙酸研磨后的材料去除率最大,可达249.97 nm/min;研磨介质对工件的化学作用可以改善工件的表面质量,其中3;磷酸研磨后的工件表面粗糙度值最小,仅为72.4 nm.     

γ辐射及退火MgAl2O4透明陶瓷光谱特性研究

本文用不同剂量的γ射线辐照镁铝尖晶石透明陶瓷,并对辐照后的样品进行等时退火,UV-VIS和FI-IR测试表明,辐照前3360cm-1处有吸收峰,它是由V-1OH心吸收引起的.经γ辐射,样品在370nm处产生吸收带,它是由辐照产生的V型色心吸收引起的.通过退火可以使V型色心吸收带消除.结果表明:较低剂量的γ辐照能降低陶瓷紫外到红外的透过率;大剂量的γ辐照能在陶瓷中产生退火效应,能增加陶瓷红外透过率.     

轻烧MgO的活性对合成镁铝尖晶石晶体结构及性能的影响

以不同活性的轻烧MgO和α-Al2 O3微粉为原料,通过固相烧结法合成镁铝尖晶石,研究轻烧氧化镁的活性对镁铝尖晶石物相组成、晶胞参数、微观结构及烧结性能的影响并探讨其机理.利用XRD和HighScore Plus分析合成试样的物相组成和晶胞参数,利用SEM表征合成试样的微观结构.结果表明:高活性轻烧MgO具有更高的缺陷能,可以加快烧结反应的进行,降低MgAl2 O4的合成温度;高活性轻烧MgO可以促进MgAl2 O4晶体发育,MgO活性越高,生成的MgAl2 O4晶胞参数和晶胞体积越大,晶粒发育更为完全.     

透明多晶尖晶石的制备研究

本文报道了采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料,用真空烧结法结合热等静压后处理技术制备透明多晶尖晶石材料,合成的原料纯度较高、粒度小、粒径分布窄.测试了尖晶石的透过率、抗弯强度、硬度、热膨胀系数等主要物理性能.制备的多晶尖晶石材料从紫外、可见光到近红外波段的透过率在75;以上.     

原位反应烧结制备莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷研究

以天然高岭土以及活性氧化铝、氧化锌为原料,通过添加天然长石,以石墨为造孔剂,原位反应烧结制备了莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷.采用XRD、SEM、EDS能谱分析分别确定了试样的物相组成、显微结构与微区化学组成.采用阿基米德排水法与抗压强度测定法测定了试样的孔隙率与抗压强度.结果表明:当原位合成温度为1450～1500℃范围时,试样的物相组成为莫来石与锌铝尖晶石,莫来石呈针状晶须,锌铝尖晶石晶形发育良好,材料的抗压强度增加迅速,为最合适的原位合成温度.长石的加入促进了针状莫来石的形成,促进了材料的烧结,提高了多孔陶瓷的强度.     

透明MgO·nAl2O3尖晶石陶瓷雾度分析

以高纯超细粉体为原料,采用热压(HP)结合热等静压(HIP)法制备了透明MgO·nAl2O3(n=0.98、1、1.1、1.2、1.3)尖晶石陶瓷.雾在透明陶瓷中十分常见,严重云雾的存在大幅降低透光率,影响陶瓷的力学性能.为了获得光学质量优异、力学性能适宜的MgO·nAl2 O3尖晶石,对尖晶石中的雾度进行了测量,并对...     

透明多晶尖晶石的光学和物理性能

本文报道了采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料,用真空热压法结合热等静压后处理技术制备透明多晶尖晶石材料,测试了尖晶石的光学性能和一些主要物理性能。透明多晶尖晶石具有优异的光学性能,高的机械强度和硬度,能耐喷砂磨损,能经受紫外日光辐照、酸碱侵蚀的考验。     

AlON透明陶瓷的制备及其力学性能研究

AlON透明陶瓷因良好的透光性、热震稳定性、力学性能和良好的可加工性,在国防领域和民用领域有广阔的应用前景。本文采用改进的碳热还原氮化/沸腾床法批量制备AlON粉体,单批次产能可达2 kg,在AlON粉体的XRD图谱中未观察到第二相,激光粒径分析显示平均粒径为1.54μm,粒径分布均匀。使用该粉体进行冷等静压成型处理后,获得均匀性较好、致密度高的素坯。采用气压烧结法在1 850℃,氮气压力5 MPa下制备出光学透过率为82.3%,弯曲强度为310 MPa的AlON透明陶瓷片,对推进AlON透明陶瓷的应用具有一定的现实意义。     

化学计量比对镓酸镁尖晶石陶瓷微波介电性能的影响

尖晶石型微波介质陶瓷因高品质因数和可调的谐振频率温度系数在无线通信等领域应用广泛。本文通过无压烧结制备了MgO·nGa₂O₃(n=0.975、1.00、1.08和1.17)尖晶石陶瓷,采用XRD Rietveld全谱拟合研究了化学计量比对晶体结构的影响,并结合键价理论模型探究了微波介电性能与晶体结构的关系。结果表明:MgO·nGa₂O₃陶瓷相对介电常数(ε_r)的变化与晶格常数和离子极化率有关;品质因数(Q×f)受键强和阳离子有序度的共同影响,随n值增大从165 590 GHz下降至109 413 GHz;而谐振频率温度系数(τ_f)与晶体热膨胀系数相关。制备的MgO·0.975Ga₂O₃陶瓷具有优异的微波介电性能:ε_r=9.69、Q×f=165 590 GHz(频率14 GHz下)和τ_f=-7.12×10^-6/℃。     

添加稳定剂对反应烧结法合成铁铝尖晶石的影响

以工业氧化铝、氧化铁为原料,石墨为还原剂,高纯镁砂、电熔镁铝尖晶石为Fe2+的稳定剂;按照FeO: Al2O3:C =41.0:59.0:3.0的质量比设计基础配方,在合成体系中分别外加适量的高纯镁砂及镁铝尖晶石;各种原料经过共磨等工序加工后,压制成φ50 mm×50 mm试样,并在非控制气氛下于高温电炉1550℃,5h烧结合成.采用XRD、SEM及EDS等手段对试样进行表征,结果表明:非控制气氛下反应烧结法制备铁铝尖晶石时,引入高纯镁砂与镁铝尖晶石做为稳定剂均能促进Fe2+的稳定及铁铝尖晶石的合成.以高纯镁砂为稳定剂,制备的铁铝尖晶石晶体结构中镁含量相对较高,晶格参数与理论值相差较大,合成产物中还存有少量镁铝尖晶石相及单质铁;以电熔镁铝尖晶石为稳定剂,制备的铁铝尖晶石晶体结构中镁含量相对较低,晶体发育完善,晶格常数更接近理论值,合成产物中存在纯净铁铝尖晶石相.