基于PSD的AlON透明陶瓷快速無壓燒結及其機理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、AlON透明陶瓷是一種新型的功能陶瓷,它不僅具有良好的力學性能和化學穩(wěn)定性,而且在紅外到紫外波段均有良好的透光性,因此被廣泛的應用于特種儀器制造、紅外探測等領域,具有非常廣闊的發(fā)展前景。目前世界各國多采用無壓、熱壓的方式燒結AlON透明陶瓷,但無壓燒結制備AlON透明陶瓷存在燒結溫度高、保溫時間長的問題,因此制備成本仍然較高。
  本文以碳熱氮化還原法合成的AlON粉體為原料,添加0.5 wt% Y2O3為燒結助劑,以不同球磨工藝

2、對AlON粉體進行球磨,獲得兩種具有不同粒度分布特征的AlON粉體:其一為單峰粉體,D50=1.1μm;其二為雙峰粉體,特征峰位分別為1.1μm和2.2μm。無壓燒結試驗表明,雙峰AlON粉體具有較好的燒結活性,其致密化溫度較低,且致密化速率及相同溫度下的致密化程度均高于單峰AlON粉體。雙峰粉在無壓燒結過程中的相轉變研究表明:AlON粉體在升溫至1400℃時轉變?yōu)锳l2O3和AlN,其中粗顆粒AlON轉變?yōu)榱⒎溅?Al2O3和h-Al

3、N,而細顆粒AlON轉變?yōu)榱溅?Al2O3和h-AlN,且隨燒結溫度繼續(xù)升高,由于η-Al2O3和AlON的結構相似性,η-Al2O3和h-AlN在較低溫度(1600~1700℃)重新轉變?yōu)锳lON,而α-Al2O3和h-AlN在1700~1800℃轉變?yōu)锳lON。進一步的微觀結構演化研究表明:快速升溫使樣品中由AlON分解產生的Al2O3在重新轉變成AlON相之前,顆粒保持近球形的、雙峰分布的粒度分布特征。近球形的顆粒形貌有利于實現(xiàn)

4、顆粒重排,雙峰顆粒尺寸分布有利于晶粒生長,二者共同促進致密化進程。在Al2O3全部轉變?yōu)锳lON相之后,AlON大顆粒與大顆粒,大顆粒與小顆粒,小顆粒與小顆粒之間的傳質過程同時快速進行,從而使得燒結后期試樣中AlON晶??焖匍L大,使氣孔得到有效的排除從而獲得高致密度樣品。具有雙峰粒度分布特征的AlON粉體,以40℃/min快速升溫至1880℃保溫150min,制備了高透過率的AlON透明陶瓷,3mm厚樣品的紅外透過率達81.8%,實現(xiàn)了

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