复合结构YAG透明陶瓷的制备及其光学性能(2)
时间:2019-08-17 15:56 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
陶瓷很久以来就被人们广泛应用于生产与生活之中。从最常见的陶瓷器皿，工艺品，到工业与科研所需求的陶瓷材料，陶瓷的身影可谓无处不在。 本文所要研究与探讨的主要内容是透明陶瓷的制备以及其光学性能。在日常生活中我们所接触的陶瓷一般是不透明的。其主要原因是，这些陶瓷内部含有大量的杂质与气孔，当光线照射时，这些杂质与气孔将绝大多数的光吸收与散射，因而它们是不透明的。故此，当选用高纯度原材料，并通过特殊工艺将气泡排除，就可以得到透明陶瓷了。 透明陶瓷主要有两种分类。第一种是按照透明陶瓷的功能和使用途径分为结构型透明陶瓷以及功能型透明陶瓷。例如用于高压情况下的钠光灯管和用于高温情况下的透视窗口等等，用的就是结构型陶瓷。而对于功能型透明陶瓷，常见的应用主要有用于电光的PLZT、用于激光的Nd:YAG陶瓷以及用于闪烁的GGG。第二种分类方法基于透明陶瓷主要成分是氧化物还是非氧化物。氧化物透明陶瓷有比较常见的氧化铝、氧化镁等等。氧化物类透明陶瓷由于发明早，制作简单且工艺成熟，现已在各个领域广泛应用。相比而言由非氧化物制作而成的透明陶瓷，由于其制备相对困难，工艺不成熟，发展的比较迟缓。非氧化物中比较有代表性的有砷化镓、硫化锌等为原料的透明陶瓷。尽管由于工艺的问题，非氧化物陶瓷尚未能大量投产，但其具备耐高温，应变性强等特点，这些使非氧化物陶瓷在近年来成为一个炙手可热的研究方向。 透明陶瓷具有广泛的应用途径，相比传统陶瓷，透明陶瓷具有极高的光透过性，并且在高温度条件下也能保证其性能的稳定，不会发生形变、柔化和出晶。因而透明陶瓷被大量应用在军事和工业上。常见的有作为激光器增益介质的透明陶瓷，应用于照明灯具的透明陶瓷，以及作为物品保护膜的透明陶瓷等等。正是因为透明陶瓷具有如此广泛的应用价值，其性能及生产工艺的相关研究也越来越具有现实意义和战略意义。 1.2 透明陶瓷的发展历史 透明陶瓷的发展是从近代开始的。上世纪60年代来自美国GE ( General Electric )的科学家Coble发明创造出第一个透明陶瓷——氧化铝透明陶瓷，颠覆了人们传统理念中陶瓷不透光的想法。紧接着经过数十年的发展，在俄、美、日、法、中等国的科学家的不懈努力下氧化镁，氧化钇等透明陶瓷的相继产生，再到氮化铝、PLZT、YAG、YGO等等一些新型透明陶瓷的出现。[1] 氧化铝透明陶瓷是第一批应用于生产的透明陶瓷，制备过程中将添加剂氧化镁、氧化锌等等粉末与纯度很高的氧化铝粉末充分混合，之后将混合粉末制成所需的形状再通过真空烧结的方法去除其内绝大多数的气孔，就可制得光线通透率较高的陶瓷材料，即所谓的氧化铝透明陶瓷了。 本文所研究的YAG透明陶瓷，其产生可以追溯到上世纪80年代。1984年，荷兰科学家Dijk和With以氧化钇和氧化铝的混合粉末为原材料，成型后，使用真空烧结工艺研制出半透明状态的钇铝石榴石陶瓷。紧接着，来自日本Inorganic Material研究所的科学家Sekita于1990年成功的制成了透明的钇铝石榴石陶瓷。在此之后同为日本籍的科学家Ikesue使用固相反应的方法成功研制出完全透明的Nd:YAG陶瓷，并且利用它产生了激光。我国与钇铝石榴石陶瓷相关的研究起步于千禧年。2003年，学者孙旭东等人，利用固相反应的方法成功研制出钇铝石榴石透明陶瓷，并于04年研制出Nd:YAG陶瓷。我国有关YAG陶瓷的研究时日尚短，也没有可用于现实生产的成品出现。 1.3 透明陶瓷透光理论 (责任编辑：qin) |