基于PSD的AlON透明陶瓷快速無壓燒結(jié)及其機(jī)理研究.pdf

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(xué)性能和化學(xué)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(yīng)用于特種儀器制造、紅外探測等領(lǐng)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(jié)AlON透明陶瓷，但無壓燒結(jié)制備AlON透明陶瓷存在燒結(jié)溫度高、保溫時(shí)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(jié)助劑，以不同球磨工藝

2、對AlON粉體進(jìn)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(jié)試驗(yàn)表明，雙峰AlON粉體具有較好的燒結(jié)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(jié)過程中的相轉(zhuǎn)變研究表明:AlON粉體在升溫至1400℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)锳l2O3和AlN，其中粗顆粒AlON轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎溅?Al2O3和h-Al

3、N，而細(xì)顆粒AlON轉(zhuǎn)變?yōu)榱溅?Al2O3和h-AlN，且隨燒結(jié)溫度繼續(xù)升高，由于η-Al2O3和AlON的結(jié)構(gòu)相似性，η-Al2O3和h-AlN在較低溫度(1600～1700℃)重新轉(zhuǎn)變?yōu)锳lON，而α-Al2O3和h-AlN在1700～1800℃轉(zhuǎn)變?yōu)锳lON。進(jìn)一步的微觀結(jié)構(gòu)演化研究表明:快速升溫使樣品中由AlON分解產(chǎn)生的Al2O3在重新轉(zhuǎn)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(shí)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(jìn)致密化進(jìn)程。在Al2O3全部轉(zhuǎn)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(zhì)過程同時(shí)快速進(jìn)行，從而使得燒結(jié)后期試樣中AlON晶粒快速長大，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(dá)81.8％，實(shí)現(xiàn)了