原料粉体对Yb:Y2O3透明陶瓷光学性能的影响(2)
1.2氧化钇透明陶瓷的制备工艺简述
烧结是微观结构演变的一个复杂的过程，其主要成果是消除孔隙。然而，在多晶中，晶粒生长加速也计入伴随最后阶段的烧结的成果。晶粒最初的增长依赖于微观结构;即气孔和晶粒的大小以及形状分布延缓或加速晶粒增长。在最好的情况下，最初的延缓可延缓到ρ=92%，其中，对于大多数陶瓷的二面角达120度，当气孔通道的破坏使气孔变为孤立的气孔也伴随着Rayleigh的过渡。在过去的40年，当促进气孔的排出时，可以通过抑制晶界迁移率来解释普遍烧结范例来缓解这种不合理。这样的目的是在晶粒生长期间保持孔隙晶界接触，不再发生气孔分离。
.在之前所说的范例中，我们已经使用了一个简单的烧结法烧结氧化钇，密度较之前有所提高，并且是没有晶粒生长的。在这个方法中重要的原理是：达到较高的温度来进行初步的烧结；在较高温度下，获得一个较高密度ρ1，ρ1大于等于75％则气孔不稳；将温度降低到T（较低温度）进行再次的烧结，期间保证只有致密化且没有晶粒生长。本段的目的是简要分析烧结氧化钇的过程，形成一个系统模型，是为了阐明所述的烧结机制。我们将探究与本工作相关联的固相反应法和透明陶瓷的发展。除Y 2 O 3外，这种快速有效烧结的方法已成功地应用于钛酸钡和Ni-Zn铁中，其可以通过固态扩散达到致密，在具体实验过程中会描述出来。在最近的文献中报道，它也成功地应用在制备液相陶瓷，氧化锌和碳化硅中。
烧结数据的分析需要一个完善的物理模型。虽然理论模型通常用理想化的几何假设，但这理论可能不支持实际材料，一般尺寸参数起源于Herring的致密化的归一化速率状态，通过晶界扩散,完成晶粒生长。其中主要的影响因素有：t时间，γ表面能，Ω原子体积，K玻尔兹曼常数，T绝对温度，G平均晶粒直径，δ晶界宽度，D晶界扩散系数等等。这些因素的影响由烧结微观结构所提供的不同的晶粒尺寸和密度，包括气孔分布。这种影响关系仅当长度尺度只取决晶粒尺度时，是一个关于密度的函数。对于陶瓷经历烧结过程时，晶界结构板结，因此在微观结构中除了气孔退缩度其结构没有变化。这似乎满足HRring的假设。因此，我们将尝试使用某些固定关系进行我们的分析。中间和最后阶段的烧结各种模型都有所指定的函数F（ρ）。通常情况下，在ρ>0.7时，预测的F（ρ）为ρ的递减函数随着ρ的增大而减小，这可以由Hering等人数据支持。另一方面，赵和Harmer发现，晶粒尺寸增大后，在后期烧结阶段F（ρ）随着ρ的增大略有增加。他们把这种现象归因于气孔数量的增加增加了相交一个典型的晶界作为烧结收益。然而，卡梅伦和拉吉发现在他们的数据和他们所调查的所有几何模型之间有定性的分歧。相反，描述致密化的衰竭过程作为一个经验模型似乎最符合他们的数据。
在低至40％的同类烧结的温度,恒温和恒定晶粒度的烧结已经应用到制备出全致密有和没有掺杂剂的Y 2 O 3。标准的致密率遵循Herring收缩定律，具有普遍的几何结构仅取决于密度。板结的晶粒结构可以防止在传统的烧结模型中气孔的迁移，但是这与我们的数据不相符合。抑制晶粒生长但不致密，与晶界相比，都有较高的活性能，在两步烧结中，暂态烧结和晶粒生长为晶界的松弛和阈值进一步提供了论据。
在第二部烧结过程中的中期和后期烧结获得的均匀晶粒尺寸为证明公式（1）和估计F（ρ）提供了极好的例子，这也是我们制备透明陶瓷样品的理想方法。任何从预期估算的公式(1)的实验数据的偏差将意着在烧结动力学中存在潜在的重要的变化。
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