鎂鋁尖晶石透明陶瓷是一種優(yōu)良的中紅外材料,相較于藍寶石和氮氧化鋁（AlON）透明陶瓷,其具有更廣的透波范圍。由于單晶藍寶石制造周期長,而AlON透明陶瓷的制備溫度高,這些均增加了藍寶石和氮氧化鋁透明陶瓷的經濟成本,不利于推廣運用。鎂鋁尖晶石則是一種很好的替換材料,其原料便宜易得,光學各向同性的立方晶系結構,使其在可見光區(qū)到遠紅外區(qū)具有較高的透過率,良好的熱沖擊穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性和耐磨損性,高熔點,高硬度使其廣泛應用于紅外窗口、防彈窗、航天器防護窗和潛艇紅外傳感器等領域。為了獲得良好透過率的鎂鋁尖晶石透明陶瓷,必須對制備工藝進行嚴格的控制,以獲得低氣孔率、小晶粒、高致密度高透過率的樣品。本研究以納米級γ-Al₂O₃及納米球形MgO為原料,Al₂O₃:MgO的配比為1.03的,加入1 wt%的LiF為燒結助劑,采用熱壓制備法制備了透過率65%的鎂鋁尖晶石透明陶瓷。研究了燒結時間、燒結溫度、加熱速率和壓力對結構、形貌及光學性能的影響,本實驗最佳的工藝參數(shù)為:在900-1220℃溫度區(qū)間里以9℃/min升... 

【文章來源】：西南科技大學四川省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光束透過多晶鎂鋁尖晶石陶瓷光損失示意圖

Mg2+離子填充在四面體空隙，Al3+離子占據(jù)八面體空隙，如圖1-2 所示。其中鎂離子和鋁離子都可被較小尺寸的一種或多種離子代替，而不改變晶體結構或引起晶格變形，形成一種多組分的復雜固溶體。此外，多晶鎂鋁尖晶石是光學各項同性的并且具有良好的熱穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性、耐高溫性和抗氧化等，高致密化的優(yōu)異光學性能透明鎂鋁尖晶石陶瓷已廣泛用于光學元器件的制備，例如鏡片，紅外窗口及整流罩。寬泛的透光率使其在航天器的防護窗、船舶和潛艇紅外傳感器上也被大量應用。鎂鋁尖晶石的性能特點如表 1-1 所示。

圖 3-1 不同燒結溫度下的 XRD 圖譜Fig. 3-1 XRD patterns at different sintering temperatures.1.2 熱壓燒結溫度對微觀形貌的影響 3-2 為不同燒結溫度下透明陶瓷的斷口形貌，其中（a）、（b）表燒結溫度為 1500 ℃、1550 ℃和 1600 ℃。所有樣品均呈沿晶斷度的增加晶粒長大，氣孔減少。當燒結溫度為 1500 ℃時，晶粒表可以觀察到很多小氣孔，說明燒結溫度過低導致晶界移動緩慢，致間的滯留；當燒結溫度達到 1550 ℃時，晶粒發(fā)育良好，晶面更加孔也有所減少；而當溫度升至 1600 ℃時，晶粒尺寸明顯長大。


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