宽光谱透过Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷的制备与性能研究

宽光谱透过Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷的制备与性能研究

TQ174; MgAl2O4透明陶瓷具有优异的光学性能,但其较差的机械性能和成型过程中的水解问题限制了实际应用,通过组成设计MgAlON四元尖晶石可以有效调节其综合性能.本研究采用凝胶注模成型、无压烧结和热等静压处理制备了一种具有宽光谱透过范围的新型Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷,系统比较其与MgAl2O4透明陶瓷的光学性能和机械性能,分析了低应力下裂纹的缓慢扩展并预测使用寿命.研究表明:固相体积分数为50％的陶瓷浆料粘度最低,为124 mPa·s,满足凝胶注模成型的需求;2 mm厚的Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷样品在3.7μm处的直线透过率达86.2...

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Veröffentlicht in:无机材料学报 2022-09, Vol.37 (9), p.969-975
Hauptverfasser: 李文俊, 王皓, 涂兵田, 谌强国, 郑凯平, 王为民, 傅正义
Format: Artikel
Sprache:chi
Online-Zugang:Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:TQ174; MgAl2O4透明陶瓷具有优异的光学性能,但其较差的机械性能和成型过程中的水解问题限制了实际应用,通过组成设计MgAlON四元尖晶石可以有效调节其综合性能.本研究采用凝胶注模成型、无压烧结和热等静压处理制备了一种具有宽光谱透过范围的新型Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷,系统比较其与MgAl2O4透明陶瓷的光学性能和机械性能,分析了低应力下裂纹的缓慢扩展并预测使用寿命.研究表明:固相体积分数为50％的陶瓷浆料粘度最低,为124 mPa·s,满足凝胶注模成型的需求;2 mm厚的Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷样品在3.7μm处的直线透过率达86.2％,光学透过范围与MgAl2O4相比拟,折射率和阿贝数略高于MgAl2O4;同时,该陶瓷具有和MgAl2O4相近的Weibull模数,尽管裂纹缓慢扩展系数比MgAl2O4小,但特征强度(210.6 MPa)和惰性强度(227.5 MPa)均高于MgAl2O4.包含少量N的MgAlON尖晶石较好地克服了陶瓷粉体的水解问题,并在保持优越光学性能的前提下显著提高了透明陶瓷的机械性能.本研究为尖晶石型透明陶瓷的制备与性能的改善提供了新的途径.
ISSN:1000-324X
DOI:10.15541/jim20210771