文章研究了通过 Pechini 法制备的Y₂O₃粉体作为烧结助剂对无压烧结 AlON 陶瓷透光性的影响。结果表明,提高前驱体煅烧温度会促进有机物分解,但也导致Y₂O₃颗粒长大。900 ℃煅烧 2h 所得纳米Y₂O₃粉体适合作为快速无压烧结制备 AlON 透明陶瓷的烧结助剂,所制备的 AlON 陶瓷在波长 ~ 3 750 nm的透过率达83. 4%。
1. 研究背景
领域概述:AlON 透明陶瓷因其优异的透光性和力学性能,在红外窗口、整流罩、透明装甲等领域具有广阔的应用前景。目前,无压烧结是制备AlON 透明陶瓷的主要方法之一,而烧结助剂在其中起着至关重要的作用。
研究意义:研究 Pechini 法制备的Y₂O₃粉体对 AlON 陶瓷透光性的影响,有助于开发出更高效的烧结助剂,优化 AlON 透明陶瓷的制备工艺,提高其透光性和力学性能。
2. 目标与假设
研究目标:探讨 Pechini 法制备Y₂O₃粉体的前驱体煅烧温度对 AlON 陶瓷透光性的影响,寻找适于快速无压烧结制备高透光性 AlON 陶瓷的Y₂O₃烧结助剂制备新途径。
假设前提:通过优化前驱体煅烧温度,可以有效控制Y₂O₃粉体的结晶度、粒度和有机物残留量,进而影响 AlON 陶瓷的致密化程度和透光性。
3. 材料与方法
新材料设计:采用 Y(NO₃)₃·6H2O 作为 Y 源,通过 Pechini 法制备前驱体,再经过煅烧制得纳米Y₂O₃粉体,将其作为烧结助剂添加到 AlON 粉体中,以促进 AlON 陶瓷的致密化烧结。
实验设计:使用 X 射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、热重分析仪、分光光度计和 Fourier 红外光谱仪等仪器设备对样品的晶相、微观形貌、粒度分布、热重曲线、透过率和红外光谱等进行表征。
4. 结果与分析
数据展示:实验结果显示,随着前驱体煅烧温度的升高,Y₂O₃粉体的结晶度提高,有机物残留量减少,但颗粒尺寸增大。
结果解读:较高的煅烧温度有助于有机物的完全分解,减少有机物残留,提高Y₂O₃粉体的纯度和结晶度,从而有利于 AlON 陶瓷的致密化烧结和透光性提升。
比较与对比:与传统的烧结助剂制备方法相比,Pechini 法具有工艺简单、前驱体制备反应温度低、产物颗粒尺寸均匀等优点。
5. 讨论
创新点与贡献:提出了一种通过 Pechini 法制备Y₂O₃粉体作为烧结助剂的新方法,为快速无压烧结制备高透光性 AlON 陶瓷提供了新的思路和材料选择。
局限性:可能存在对不同批次前驱体煅烧产物的一致性控制难度较大,以及在实际工业生产中 Pechini 法的规模化应用可能面临的成本和技术挑战等问题。
未来方向:进一步优化 Pechini 法的工艺参数,提高Y₂O₃粉体的制备效率和质量稳定性。
6. 结论
核心发现:900 ℃ 煅烧 2 h 所得纳米Y₂O₃粉体作为烧结助剂,能有效促进 AlON 陶瓷的致密化烧结,制备出高透光性、高硬度的 AlON 透明陶瓷。
实际应用潜力:该研究为制备高性能 AlON 透明陶瓷提供了重要的材料基础和技术支持,有望在红外窗口、整流罩、透明装甲等领域得到广泛应用。