文档介绍：透明陶瓷的研究现状与发展展望
前言
透明陶瓷以其优异的综合性能已成为一种新型的、备受瞩目的功能材料。
一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。一般陶瓷透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如***化镓、硫化锌、硒化锌、***化镁、***化钙等。
本文综述了透明陶瓷的分类,探讨了透明陶瓷的制备工艺,并展望了透明陶的应用前景。,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。这种材料不仅具有较好的透明性,且耐腐蚀,能在高温高压下工作,还有许多其他材料无可比拟的性质,如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等,所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用〔1〕。近38年来,世界上许多国家,尤其是美国、日本、英国、俄罗斯、法国等对透明陶瓷材料作了大量的研究工作,先后开发出了Al2O3、Y2O3、MgO、CaO、TiO2、ThO2、ZrO2等氧化物透明陶瓷以及AlN、ZnS、ZnSe、MgF2、CaF2等非氧化物透明陶瓷。
透明陶瓷的分类
透明陶瓷材料主要分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷两类。
1氧化物透明陶瓷
对氧化物透明陶瓷的研究早于对非氧化物透明陶瓷的究,其制备工艺也相对成熟。到目前为止,已经先后研发出了多种材料:Be()、ScZ()3、Ti认、ZK):、Ca(〕、Th(矢、A12()3仁5·6〕、Mg()、AI()NL,」、YZ03[8·”〕、稀土元素氧化物、忆铝石榴石(3Y203·SA12()。)仁’0,”】、铝镁尖晶石(Mg()·A一2()。)〔’2,’3]和透明铁电陶瓷pLZ子川等。其中AiZ姚、M四、YZ姚以及忆铝石榴石以其自身优异的综合性能,现已经得到广泛的应用。
2非氧化物透明陶瓷
对非氧化物透明陶瓷的研究是从20世纪80年代开始的。非氧化物透明陶瓷的制备比氧化物透明陶瓷的制备要困难得多,这是由于非氧化物透明陶瓷具有较低的烧结活性、自身含有过多的杂质元素(如氧等),这些都成为制约非氧化物透明陶瓷实现成功烧结并得到广泛应用的主要因素。但经过各国研究人员的共同努力和深人研究,现已经成功地制备出了多种透明度很高的非氧化物透明陶瓷,其中最典型的是AIN、GaAS、MgFZ、ZnS、CaFZ等透明陶瓷。
与氧化物透明陶瓷相比,大多数的非氧化物透明陶瓷不仅室温强度高,而且高温力学性能好,此外,还具有优良的抗急冷急热冲击性能。这些都使得对非氧化物透明陶瓷的研究势在必行。
透明陶瓷的制备工艺
透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。为了达到陶瓷的透光性,必须具备以下条件〔4〕:(1)致密度高;(2)晶界没有杂质及玻璃相,或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小;(3)晶粒较小而且均匀,其中没有空隙;(4)晶体对入射光的选择吸收很小; (5)无光学各向异性,晶体的结构最好是立方晶系;(6)表面光洁度高。因此,对制备过程中的每一