AlON透明陶瓷的凝胶注成型和无压烧结

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AlON透明陶瓷有着和蓝宝石单晶相媲美的优异的光学和机械性能，可用于制作中红外窗口、头罩以及透明装甲器件。AlON陶瓷一般采用传统的成型方法制备素坯。但是以单相AlON粉为原料的水基凝胶注成型还没有报道。 以单相AlON粉为原料，采用凝胶注成型制备AlON透明陶瓷。在成型前对AlON粉体进行了表面抗水化处理。然后将经过抗水化处理的AlON粉分散在只含有一种有机添加剂的水溶液中，制备了固含量为35vol%的浆料，其中有机添加剂的含量为0.3wt%~0.9wt%。然后将制备的稳定浆料经过浇注、室温固化、煅烧，最后在1950 oC氮气气氛的条件下无压烧结8h。制得的AlON透明陶瓷在400nm波长处的透过率为79.6 %，平均晶粒尺寸为112μm。 研究了烧结助剂对AlON透明陶瓷的致密化影响规律，以Y2O3和La2O3作为复合烧结助剂，采用无压烧结制备了AlON透明陶瓷，其中Y3+加速了晶界的迁移速度，促进了晶粒的生长。而La3+对晶粒的生长却有着完全相反的作用。当Y2O3和La2O3的添加量分别为0.09wt%和0.16wt%时，烧结的样品在400nm波长处具有80.3%的透过率。此外我们还研究了AlON样品在烧结过程中烧结助剂对其晶粒生长动力学的机理。在烧结过程中，烧结助剂形成了液相，这大大促进了烧结样品的致密化以及气孔的排除。