透明陶瓷材料制備要點

1、透明陶瓷材料制備要點1 透光應分成兩種：直線透光和漫射（積分）透光，后者是用總透射光來決定的，這是光線通過透明的空心圓桶又從積分球表面反射回來而得。2 陶瓷透光在很大程度上取決于其組成相的折射率之差，差值越大和陶瓷中二次相數量越多，則其透光率越低。3 結晶的多相性，結構特性，晶體的相互排列，晶體尺寸，玻璃相和氣孔的存在是嚴重影響陶瓷透明度的主要因素。4 。56 氣孔體積占3%時，透光率1%，0.3時，透光率10%。7 400瓦鈉燈管有最廣泛的應用，其發(fā)光效率117Im/W，工作6000小時后光通量下降不超過7%，總透光率90-92%。8 燒結純氧化物粉末時，如果不添加改性劑，甚至在接近于熔點溫

2、度下也不能獲得高于97-98%理論密度的材料，因為在燒結最后階段，晶體開始極快的生長而只留下封閉氣孔之故。由于劇烈的再結晶，晶體捕獲了大量的微小氣泡，它們很快進入晶體內部而從晶界處消失。9 添加劑由于生成固溶體而使晶格疏松或導致在晶格中生成空位，強化了燒結。10 添加0.1%MgO的剛玉陶瓷是由正六方晶體組成，沒有氣孔和夾雜物。清晰的細晶粒主要以120度夾角相交，其理論密度3.98。11 在空氣中或惰性氣體中燒結不能獲得無氣孔材料，因為惰性氣體殘留在氣孔中并阻礙其生長。在真空或氫氣中燒結氧化物時，伴隨產生一些還原過程，即增加了材料的缺陷并從而增加了燒結的速度和完全程度。12 氧化鋁的燒成應放在

3、能使陰離子空位濃度提高的氫界質中進行。13 先在1270-1870K氧化氣氛下燒結，然后在1870-2220K真空或氫氣下燒結。14 多相透光陶瓷的要求是（1） 單相并具有理論密度（2） 立方晶格及盡可能大的晶體尺寸（3） 表面應經過精細的研磨和拋光15 -Al2O3轉變成-Al2O3伴隨體積縮小14.3%，若在氧化鋁料中含有-Al2O3會導致燒成后制品的氣孔率增高和收縮增大。16 原始組分配合料的研磨是重要的工序，可用各種球磨機進行研磨，對研磨的總要求是保證材料的原始純度和獲得一定的分散度。17 因為生成透明陶瓷時要求很高的分散行，這種分散性在一般的球磨機中很難達到。生產透明陶瓷材料時大部分

4、采用振動研磨機18 濕法研磨氧化鋁到高度分散時，由于氧化鋁的水化作用使其反應能力劇烈增大，當加熱到620K時，氫氧化鋁分解。19 在等靜壓法壓制瓷件情況下，濕法研磨是極有前途的，可用噴霧干燥來獲得壓制粉粒。有機粘接劑可引入該漿料中一起噴霧干燥20 酸性泥漿具有較好的鑄造性能，可行的PH值范圍 Al2O3 ZrO221 一種不需要彈性模的等靜壓機已問世，它是在用任何方法獲得的坯體上浸漬或噴涂一層有機化合物的粘接劑溶液，例如溶于二氯乙烷或水中的聚氯乙烯或膠乳溶液，制品表面干燥后形成一種致密的彈性外皮，此殼可保證制品均勻受壓。22 予燒時必須完全去掉有機粘接劑，否則在真空或還原氣氛中最后燒成時由于滲

5、碳作用而使瓷件帶淺灰色。甚至10ppm的碳由于其高度分散而使瓷件帶微黑色，予燒要在氧化氣氛下進行。23 瓷件表面加工光潔度，即表面平直度和光滑度取決于陶瓷材料的性能。陶瓷材料應具有致密、均一的結構和盡可能少的主晶相以外的相。24 高溫氧化鋁與多種低溫變態(tài)氧化鋁相比具有較小的反應能力，燒結時晶界遷移進行的較慢這樣能較完全地除去掉氣孔。25 生產透明氧化鋁通常采用-Al2O3，氧化鋁原料中-Al2O3導致燒結過程中半成品氣孔率的提高和燒成件收縮的增大，由此看來，它的存在是不好的。26 在晶粒形狀方面應該為圓形。27 制備透明陶瓷應使用高純氧化鋁，在所有加工階段保持原料的純度是工藝過程中最重要的要求

6、。采用專用工藝設備，避免配合料中金屬和其它雜質的污染，以保持陶瓷配合料的起始純度。制備好的配合料應保持在關閉的容器中，最好放在聚乙烯容器中。28 最佳氧化鎂含量0.1%，最佳值含量低時對透光率的影響比含量高時更嚴重。第一種情況下，陶瓷中含有較多氣孔；第二種情況下，陶瓷將具有細晶粒結構，并含有在燒成過程中不分解的尖晶石。29 不同資料中所指出的原始配料內氧化鎂的最佳含量是在較寬的范圍內變化（0.05-0.4%）這是因為應用不同的原料，不同的分散度和不同的燒成條件所致。30 作為調節(jié)剛玉晶粒長大的添加劑，除氧化鎂外，還有氧化鑭，氧化釔，氧化鋯，它們與氧化鎂相比具有較寬的濃度范圍，在此范圍內，最大透

7、光率保持不變。31 透光性也取決于表面粗糙度，剛玉陶瓷表面粗糙度與氧化鋁分散度有關，其粗糙度變化范圍1.25-3.25微米，符合57級光潔度，經研磨后，剛玉瓷透光率匆045%增加到5060%，而拋光后 又增加搗80%（入射光波長為5微米）32 透明陶瓷對基片的應用與其透明度無關，而與結構有關，既要求不含氣孔和其它相，該結構保證基片在研磨時具有高表面光潔度。補充：1術語“透明陶瓷”的確切定義，目前還不存在。日本學者將這個術語確定為：用無機粉末經過燒結使之具有一定的透明度，當把這拋光的1mm厚的材料放在帶有文字的智商，則通過他可以讀出字母。相當于在可見光波長， 透過率大于40%。2 入射波長越短，

8、陶瓷的折射率越高， 從絕對光滑透明材料表面所產生的反射越大。3 燒結是高溫下晶體混合物或粉體壓制品中所進行的復雜物理-化學過程，在燒結時產生了晶體混合物或壓制品的致密化和強固化，外部主要表現為體積變化、密度增大、和氣孔率降低。4 在燒結細分散氧化物陶瓷時，致密化過程主要由體積擴散決定。體積擴散機理是物質在整個顆粒容積內依靠空位定向遷移?？瘴粩U散的驅動力是體積內各點上空位濃度的不同（濃度梯度）5 如果氣孔分布在晶界上，則致密過程得以充分的速度進行，但是如果氣孔在晶粒內，燒結過程就會大大減慢。而晶粒內氣孔的形成，也就是封閉氣孔，主要與激烈再結晶有關。所以要避免激烈再結晶。6 當燒結材料中存在雜質與

9、基體形成固溶體或在晶界上形成第二相時，再結晶程度就會大大減小。7 添加劑由于生成固溶體而使晶格疏松或導致在晶格中生成自由的（空位）結點，這些添加劑強化了晶體粉末的燒結。8 引入的添加劑將在主要材料的境界上生成高濃度是固溶體，能阻止最后燒結階段晶體的生長并僅殘留封閉氣孔。該過程縮短了空位從氣孔到晶界的路徑，形成空位通道，9 要使用與主要燒結氧化物陽離子原子價態(tài)不同的陽離子作為添加劑，以及在真空或者氫氣氣氛中燒結，能促進胚體的除氣和增大結構的缺陷性。10 在氧介質中加熱氧化物時，陰離子空位減少，陽離子數目增多 在氫氣介質中加熱，則引起陽離子空位減少，陰離子數目增多。11 在加熱過程中，必須保證均勻

10、加熱瓷件的整個體積，減慢晶體生長已達到完全除掉晶體中氣孔并制得一定尺寸的晶粒。12 機械混合硫酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽，隨后進行粉末熱分解，是眾所周知的方法。瞬間分解形成的氧化物具有高度的缺陷性、較大的結構電子遷移率和高度的反應能力。13 決定透明陶瓷的基本因素1) 多相性晶界要薄2) 各相異性盡可能選擇立方結構的材料3) 晶體尺寸當入射光波長等于晶粒尺寸時，則產生最大是光吸收。因而要提高透明氧化物陶瓷的透過率，如透過波長為0.3-9微米，則材料的晶體尺寸處于上述尺寸的極限之外才能實現。4) 氣孔率不惜一切代價降低氣孔率，達到理論密度5) 表面加工光潔度14 在研制任意一種透明陶瓷材料時，其最終目的實際上是使陶瓷材料不含氣孔。利用原材料合適的顆粒組成、添加劑的形式和數量、燒成的規(guī)范和條件來控制顯微結構。15 在半干壓（包括等靜壓）時粉料應該具有良好的松散性、