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石榴石YAG粉体制备烧结与性能小结

收藏本文 2024-04-18 点赞:4783 浏览:14332 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:钇铝石榴石,简称YAG晶体,因其优良的物理化学性能成为目前最常用的激光基质,但YAG单晶制备复杂。有人用透明Nd:YAG多晶陶瓷代替YAG单晶首次实现了激光的输出。由此,探讨YAG多晶陶瓷具有重要的现实作用。固相法是合成YAG粉体最传统的策略,但有着反应温度高、中间相难以消除等缺点。本论文采取氢氧化铝在较低温度下烘焙得到的过渡型氧化铝与氧化钇混合,并加入矿化剂AlF_3作为固相反应的原料,利用粒度分布测试、XRD和SEM等现代测试浅析手段系统考察了原料活性、球磨工艺、矿化剂、焙烧工艺对固相反应产物的粉体粒度、形貌和物相的影响。实验结果表明,氢氧化铝500℃焙烧30h后,加入6wt%AlF3,按n(Y):n(Al)为3:5的化学计量比与Y_2O_3混合,以无水乙醇为分散介质,球料比15:1,球磨10h后在1200℃焙烧并保温3h,可得到纯相YAG粉体;氢氧化铝440℃焙烧10h与Y_2O_3为原料球磨混合,加入6wt%AlF_3,在1400℃焙烧3h,可得到具有规则形貌的YAG晶粒。本论文将在不同条件下制备的YAG粉体冷压成型,进行烧结实验,通过对烧结体致密度和晶粒形貌的浅析,探讨了YAG粉料性能、烧结工艺对YAG陶瓷致密度的影响,探讨了烧结助剂在烧结历程中产生的影响及作用机理,并对烧结历程进行了动力学浅析,获得了烧结初期线收缩率与烧结时间及烧结温度与体积密度的动力学方程。关键词:钇铝石榴石论文粉体论文固相反应论文烧结论文

    摘要5-6

    Abstract6-7

    目录7-9

    第一章 绪论9-22

    1.1 钇铝石榴石(YAG)的结构与性质9-12

    1.2 YAG 的主要运用12-14

    1.3 YAG 探讨历史与近况14-15

    1.4 YAG 陶瓷的制备策略15-21

    1.4.1 YAG 粉体常用制备策略16-19

    1.4.2 YAG 陶瓷常用成形策略19-20

    1.4.3 YAG 陶瓷常用烧结策略20-21

    1.5 本论文探讨的主要内容21-22

    第二章 固相反应制备 YAG 粉体22-45

    2.1 原材料及设备22-23

    2.2 实验原理23-24

    2.3 检测策略24

    2.4 制备条件对固相反应的影响24-38

    2.4.1 球磨参数对反应原料粒度和形貌的影响24-30

    2.4.2 矿化剂添加量对 YAG 颗粒粒度和形貌的影响30-32

    2.4.3 焙烧温度对 YAG 颗粒形貌的影响32-34

    2.4.4 焙烧时间对 YAG 颗粒粒度和形貌的影响34-35

    2.4.5 球磨时间对焙烧产物物相的影响35-36

    2.4.6 矿化剂添加量对焙烧产物物相的影响36-37

    2.4.7 焙烧温度对焙烧产物物相的影响37-38

    2.5 反应原料对固相反应的影响38-44

    2.5.1 矿化剂添加量对 YAG 颗粒形貌的影响38-39

    2.5.2 焙烧温度对 YAG 颗粒形貌的影响39-40

    2.5.3 焙烧时间对 YAG 颗粒粒度和形貌的影响40-42

    2.5.4 反应原料活性对 YAG 颗粒形貌的影响42-44

    本章小结44-45

    第三章 YAG 陶瓷的成形与烧结45-58

    3.1 实验材料与设备45-46

    3.2 实验策略46

    3.3 检测策略46-47

    3.4 原料粉体性能对 YAG 陶瓷烧结致密化的影响47-51

    3.4.1 反应原料球磨工艺对烧结致密度的影响47-49

    3.4.2 矿化剂添加量对烧结体致密度的影响49-50

    3.4.3 不同反应原料对样品致密度的影响50-51

    3.5 焙烧工艺对 YAG 陶瓷烧结致密化的影响51-57

    3.5.1 烧结助剂 TEOS 对烧结体致密度的影响52-53

    3.5.2 烧结时间对烧结体致密度的影响53-54

    3.5.3 烧结温度与烧结体相对密度和收缩率的联系54-56

    3.5.4 烧结温度与烧结体体积密度的联系56-57

    本章小结57-58

    第四章 结论58-59

    攻读硕士学位期间发表的学术论文59-60

    致谢60-61

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