1.2 YAG 纤维的制备

由于钇铝石榴石纤维的物理、化学性能稳定，并且应用前景非常广阔，所以它的 市场需求将持续不断得扩大。因此，YAG 纤维今后的研究方向将是降低生产成本、完

善制备工艺、实现批量化生产、开发新产品。目前，燃烧法、喷雾热解法、熔融法、

溶胶—凝胶法和化学沉淀法(分步沉淀法、化学共沉淀法和改进的化学共沉淀法)都可 以制备出 YAG 纤维，其中溶胶—凝胶法和熔融法由于更加容易制成 YAG 纤维，所以 成为制备 YAG 纤维的主要方法[5]。

1.2.1 溶胶—凝胶法

在低温条件下，溶胶—凝胶法是合成材料的主要方法。溶胶—凝胶法在制备玻璃、 纤维、薄膜、纳米粉体、复合材料等方面的发展都起到了极大的推动作用。当前，制 备 YAG 纤维最好的方法之一就是溶胶—凝胶法，它的工艺过程是首先使前驱物在溶 剂中分散，使溶液均匀，添加水解促进剂和纺丝助剂，比如一定的有机高分子聚合物 和酸，在一定条件下进行水解、聚合、缩合、等化学反应，形成稳定的纺丝原液，原 液透明且具有一定的粘度。在常温下，前驱体溶胶经过纺丝后获得凝胶纤维，通过干 燥处理和热处理后转化为预定结构和组成的 YAG 纤维[6]。钇和铝的金属醇盐、金属有 机盐以及金属无机盐等是溶胶—凝胶法制备 YAG 纤维的主要前驱物。制取 YAG 纺丝

原液的体系依据前驱物材料的不同可分为铝和钇的醇盐体系（异丙醇钇、异丙醇铝、 伯丁醇铝等）、有机酸盐体系（甲酸铝、乙酸钇等）和金属无机盐体系（硝酸钇、氯 化铝等）等[7]。

1.2.1.1   金属醇盐体系

作为金属氢氧化物衍生物的金属醇盐，其实也可看作是醇的衍生物。金属醇盐的 活性较高、容易水解，具有可溶于普通有机溶剂、易用重结晶或蒸馏技术提纯等特性， 所以在利用溶胶—凝胶法制备氧化物材料时，该金属醇盐作为前驱物原料而得到广泛 的应用[3]。

Towata 等[8,9]合成 YAG 纺丝液时采用异丙醇钇和异丙醇铝作为前驱体原料，纺丝 后经过 1200～1500℃热处理后获得 YAG 纤维。为了获得具有更好性能的 YAG 纤维， 将少量的纳米 Al2O3 粉加入到前驱体溶胶中，获得了 Al2O3/YAG 共晶纤维。Kruger 等

[10]采用丙酸、己酸、醋酸钇、2-丁氧基乙醇和仲丁醇铝为原料，采用溶胶—凝胶法制

备了钇铝石榴石纤维。Okada 等[7]采用了 Al (NO3)3-Al(OC3H7)3-Al-Y2O3-HNO3 体系作 为前驱体,获得了 YAG 纤维。在 1300℃下，YAG 纤维获得烧结致密化，在 1400℃下 YAG 纤维获得了尺寸小于 1μm 的晶粒。Morscher 等[11] 合成 YAG 纺丝液时也采用钇、 铝的醇盐作为前驱体原料,使用溶胶—凝胶法将陶瓷前驱粉制备出来,然后重新溶解 粉末,通过加入一定量的助纺剂将其浓缩至需要的粘度,利用干纺法经喷丝头喷出,制 备出 YAG 纤维。采用该方法在 950℃就能使前驱体溶液完全转化成 YAG 晶相,且无

中间相生成，制备出强度为 1000MPa 的 YAG 纤维。

采用金属醇盐作为前驱体的制备方法有以下三个缺点：1、金属醇盐的价格比较 昂贵；2、合成条件非常苛刻,需要无水体系以及使用大量的有机溶剂，这是因为金属 醇盐极易水解、易氧化、吸湿等特殊的化学活性；3、金属醇盐中的有机物的存在， 在烧结过程中会引起纤维的气泡、孔洞和微裂纹等许多缺陷。以上的缺点会使 YAG 纤维的致密性和均匀性有所降低,并且降低纤维的强度[12]。