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。     

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.     

Nd3+掺杂Lu2O3透明陶瓷的制备和光学性能

通过化学途径合成了Nd3+掺杂的氧化镥纳米晶粉体,研究了工艺条件对粉体性能及透明陶瓷光学性能的影响,通过优化工艺参数,获得了品粒均匀、尺寸在30 nm的高质量的Nd:Lu2O3纳米晶粉体.采用复合溶液法合成的粉体,经等静压成型、流动H2气氛及1880℃/ 8 h烧结后制备出光学透明性好的Nd:Lu2O3透明陶瓷,其在1080nm波长处的实测折射率为1.908,直线透过率超过75;,发射截面(σem)达到6.5×10-20cm2.     

区熔法制备Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷

利用感应区熔法制备了Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷.当坩埚壁温为2150℃、行走速度为5 mm/h时,获得了φ10 mm×104 mm表面光滑的圆棒.结果表明共晶陶瓷由Al2O3相和MgAl2O4相组成,分别按照(110)(311)晶面生长;Al2O3相为基体相,MgAl2O4相以非连续的片状均匀地分布在基体相之中.定向凝固共晶陶瓷的密度是理论值的99;;硬度和断裂韧性分别达到18.7 GPa和3.74 MPa·m1/2,约是预烧结体的2倍.气孔和界面非晶相的消失以及以单晶形态存在的Al2O3基体相,有效提高了材料的硬度和断裂韧性.     

Ce∶YAG透明陶瓷的制备和光学性能

采用固相反应法结合真空烧结技术制备了不同Ce3掺杂浓度的Ce∶YAG透明陶瓷,通过扫描电子显微镜(带能谱仪)、分光光度计和荧光光谱等系统研究了陶瓷的显微结构和光学性能.结果表明,所制得的透明陶瓷样品离子掺杂均匀、致密度高,透光性较好,可见光范围直线透过率高达80.0;,样品在460 nm蓝光激发下可以发射中心波长为530 nm的宽带黄绿光,随着掺杂浓度的增加,发射峰发生红移,并出现了明显的浓度猝灭现象.所制备的透明陶瓷样品光学质量优异,是一种能够替代Ce∶YAG荧光粉体的新型荧光材料.     

共沉淀法制备CoAl2 O4陶瓷颜料及其呈色机理研究

采用共沉淀法制备CoAl2 O4陶瓷颜料,并通过XRD、SEM和XPS表征陶瓷颜料的组成、形貌和元素价态,研究Co/Al比、溶液pH值和煅烧温度对CoAl2 O4陶瓷颜料呈色的影响,并探讨其呈色机理。结果表明：所得CoAl2 O4陶瓷颜料均具有典型的尖晶石结构,当Co/Al比为0.7∶2、溶液pH值为11、煅烧温度为1200℃时可以获得彩度较高的蓝色CoAl2 O4陶瓷颜料。 CoAl2 O4陶瓷颜料的呈色变化主要与所得产物中Co元素的价态有关,当Co含量过高或者前驱体溶液的pH值较大时,产物中含有Co3 O4( Co4+),进入CoAl2 O4后形成固溶体导致其晶格发生畸变,从而使得陶瓷颜料呈现绿色。     

Eu:Lu2O3透明闪烁陶瓷的制备与性能

采用湿化学法合成了Eu原子掺量5%的Lu₂O₃陶瓷前驱体,通过SEM、XRD研究了煅烧前后前驱体和1 100 ℃煅烧4 h后粉体的形貌、结构以及物相。结果表明煅烧后的粉体为纳米类球形、高分散且结晶性良好的颗粒。颗粒尺寸为68.5 nm。使用煅烧后的粉体为原料,在1 650 ℃真空烧结30 h制备了高透过率的Eu:Lu₂O₃陶瓷,晶粒尺寸为46 μm,在611 nm处的直线透过率可以达到66.3%。此外对陶瓷的吸收曲线、光致激发和发射光谱特性以及X射线激发发射光谱进行研究。可观察到,Eu:Lu₂O₃陶瓷存在基质和激活离子两类吸收,光致发光光谱和X射线激发发射光谱均可以看出Eu:Lu₂O₃陶瓷存在极强的⁵D₀→⁷F₂跃迁发光,位于611 nm处。对比商业的BGO单晶的X射线发射光谱,可得本实验中制备的陶瓷的光输出为85 000 ph/MeV。Eu:Lu₂O₃陶瓷本身有着高X射线以及高能粒子的阻止能力,结合高光输出特性,表明Eu:Lu₂O₃陶瓷在X射线成像等领域具有巨大的潜在应用价值。     

感应区熔法制备Al2O3/MgAl2O4/ZrO2共晶陶瓷

利用感应区熔法制备了Al2O3/MgAl2O4/ZrO2共晶陶瓷.当坩埚壁温为2200℃、行走速度为2mm/h时,制备了φ10 mm ×62 mm表面光滑致密的陶瓷样品.扫描电镜微观组织图显示Al2O3相和MgAl2O4相为基体相,ZrO2相以棒状镶嵌在基体中.定向凝固共晶陶瓷硬度和断裂韧性达到12 GPa和6.1 MPa·m1/2,为预烧结体的2倍和1.7倍.气孔和晶界的消失及细小规整ZrO2相在基体中的弥散分布,有效提高了材料的硬度和断裂韧性.     

Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷定向凝固过程固液界面形貌的研究

采用有限元法计算模拟了Al2 O3/MgAl2 O4共晶陶瓷区域熔炼定向凝固过程固液界面形貌的演变,研究了熔区坩埚壁面温度、凝固速率对固液界面形貌的影响.结果表明,当熔区坩埚壁面温度从2090℃升至2290℃时,固液界面先由凸界面转为平界面,再转变为凹界面;固液界面前沿的温度梯度随之增大.当凝固速率从1×10-6 m/s升至1 x10-5s时,固液界面形貌无明显变化,而熔区长度有所增大.随着凝固过程的进行,熔区长度逐渐增大,凸固液界面的凸出高度逐渐变小.     

Yb:CaF2透明陶瓷的制备与性能研究

采用共沉淀法合成5at;Yb:CaF2纳米粉体.该粉体为纯立方CaF2相,平均颗粒尺寸为45 nm.Yb:CaF2纳米粉体呈立方体状,具有较好的分散性.通过真空预烧结合热等静压烧结(HIP)后处理制备5at;Yb:CaF2透明陶瓷,研究了真空预烧温度对陶瓷物相、致密度、显微结构及光学透过率的影响.结果表明,不同温度真空预烧的陶瓷均为纯立方相,在650℃真空预烧的5at;Yb:CaF2陶瓷经HIP处理后具有最好的光学质量,其在1200 nm处的直线透过率达到87;(厚度为3 mm).     

H3BO3添加对MgAl2O4-CaAl4O7-CaAl12O19复合陶瓷的相演变和力学性能的影响

用固相烧结工艺在1300～1600℃温度下制备了MgAl2O4-CaAl4O7-CaAl12O19(MA-CA2-CA6)耐高温复合陶瓷,研究了H3BO3添加对该陶瓷的主相含量、显微结构和力学性能的影响.结果 表明,H3BO3在MA-CA2-CA6复合材料中产生少量的富硼液相,加速了基体中物质互相扩散和转移,促使CA2相通过溶解沉淀机制生成了片状的CA6和硼酸钙液相,并使CA6晶粒由长板片状向短片等轴状演变,提高了材料的力学性能,有效促进了MA-CA2-CA6复合材料显微结构致密化.经1600℃下烧结的样品,当添加H3BO3含量为5wt;时,样品中CA2相含量由58.63;降为7;,而CA6相含量由31.22;增为75.2;,同时样品的显气孔率减少至9.7;,其体积密度增大到3.18 g/cm3,此时MA-CA2-CA6耐高温复合陶瓷显微结构致密,力学性能最佳.     

Nd3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的制备及表征

制备了Nd3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷.运用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、NV-Vis-Nir(紫外可见近红外分光光度计)、傅里叶变换荧光光谱等测试方法,研究了晶核剂的含量对Nd3∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的核化和晶化性能的影响.利用修正的Kissinger方程研究了晶核剂对玻璃析晶动力学参数,析晶活化能E和析晶动力学判据k(Tp),利用Augis-Bennett方程计算出Avrami参数n.并分析其显微形貌同光透过率的关系,对光学性能进行了研究.     

Mg2+掺杂Li4Ti5O12陶瓷靶材的制备及其性能研究

本实验以Mg(OH)2作为镁源,将1wt;、2wt;、3wt;、4wt;、5wt;的Mg(OH)2粉末与纯Li4Ti5O12粉末球磨混合,使用粉末冶金的方法烧结制备出了Mg2+掺杂的Li4Ti5O12陶瓷靶材,分别研究了烧结温度为880 ℃、900 ℃、930 ℃、950 ℃、980 ℃时Mg2+掺杂Li4Ti5O12陶瓷靶材的收缩率、致密度和力学性能的变化情况;通过对Mg2+掺杂Li4Ti5O12陶瓷靶材进行XRD衍射分析和断面的SEM分析可以得出,Mg(OH)2的最佳掺杂量为4wt;,陶瓷靶材的最佳烧结温度为950 ℃.可以得到抗弯强度为83.189 MPa、相对密度为96.041;、维氏硬度为的364.26HV500、物相单一的Mg2+掺杂的Li4Ti5O12陶瓷靶材.     

(Gd0.95-xLuxEu0.05)2O3纳米粉体合成、透明陶瓷的制备及其荧光性能研究

以稀土硝酸盐和NH4HCO3作为原料,采用共沉淀法合成用于制备Eu掺杂Lu2O3-Gd2O3固溶体透明陶瓷的一系列(Gd0.95-xLuxEu0.05)2O3(x=0~0.95)纳米粉体,并利用XRD、SEM、TEM、BET和TMA手段对合成粉体的性能进行表征.结果表明,经800 ℃煅烧后的粉体均为立方相的(Gd0.95-xLuxEu0.05)2O3,粉体颗粒细小,呈近球形,且颗粒尺寸分布较均匀.将合成的一系列纳米粉体压制成型,于1700 ℃真空烧结24 h得到了透明性良好的(Gd0.45Lu0.5Eu0.05)2O3和(Lu0.95Eu0.05)2O3透明陶瓷,其在可见光区的最高直线透过率分别为53.5;和62.3;.在254 nm激发下,透明陶瓷在612 nm处均呈现出很强的Eu3+的红光发射.(Gd0.45Lu0.5Eu0.05)2O3透明陶瓷中由于存在Gd3+向Eu3+的有效地能量传递,其发光强度是(Lu0.95Eu0.05)2O3透明陶瓷的1.7倍.     

无机盐／微结构陶瓷基复合储能材料的制备工艺和热物理性能

本文讨论了微结构陶瓷/无机盐复合储能材料的制备工艺及其对热物理性能和组织结构的影响.将NaNO2-NaNO3,Na2SO4,Na-BaCO3等无机盐嵌入多孔陶瓷体内的微米级多孔网络中,从而形成显热和潜热复合储能的新型储能材料.这种材料不仅蓄热量大,可以定形且可与流体直接接触换热.文章介绍了混合烧结和熔盐自浸渗两种制备工艺,详细分析了各制备工艺对微结构陶瓷/无机盐复合储能材料性能的影响.对材料进行了TW、DSC热分析和XRD、SEM显微结构分析,得出不同制备工艺下材料的热物理性能,其最大值可达:相变潜热92.67 J/g,比热1.54 J/g·℃,蓄热密度240 J/g(△T=100℃).     

Al2O3加入量对AlN-Al2O3复相陶瓷制备及性能的影响

以AlN和Al2O3为原料,Y2O3为烧结助剂,N2气氛下在1650 ℃下热压烧结制备出了AlN-Al2O3复相陶瓷;采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对复相材料的相组成、显微结构进行表征.研究了Al2O3加入量对AlN-Al2O3复相材料的强度、热导率和介电性能的影响.结果表明,Al2O3加入量的增加可促进材料的烧结致密化和抑制AlN基体晶粒的生长.Al2O3含量为20 wt;和30 wt;时可制得致密的AlN-Al2O3复相陶瓷.Al2O3利用其高强度和弥散强化作用对AlN基体起到了明显的增强效果.随着Al2O3加入量的增加,试样的抗弯强度显著提高,热导率和介电性能也得到改善.加入30 wt; Al2O3的复相陶瓷的抗弯强度和热导率达到最大值457 Mpa和57 W/(m·K),介电常数和介电损耗达到最低值9.32和2.6×10-4.当Al2O3含量达到40 wt;以后,材料中部分AlN与Al2O3反应生成AlON,从而使材料的抗弯强度、热导率和介电性能又明显下降.