中國粉體網(wǎng)訊 透明陶瓷是先進(jìn)陶瓷材料中十分獨(dú)特的一個(gè)分支。就其化學(xué)組分、相結(jié)構(gòu)和制備工藝以及性能要求而言，透明陶瓷是當(dāng)前先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域中化學(xué)與相組成最為純凈、致密度最高、工藝要求最嚴(yán)格，同時(shí)性能要求最苛刻的一類陶瓷材料。
自1959年，美國GE公司的COBLE等陶瓷學(xué)家成功制備出第一塊透明氧化鋁陶瓷以來，透明陶瓷的研究和發(fā)展進(jìn)入了新的階段，引發(fā)了透明陶瓷研究和應(yīng)用的開發(fā)熱潮。到目前為止，科研工作者已經(jīng)開發(fā)出了Al2O3、MgO、Y2O3、TiO2、CaO、ThO2、ZrO2等氧化物透明陶瓷以及AlN、ZnS、CaF2、MgF2等非氧化物透明陶瓷。
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氧化鋁透明陶瓷因具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、高韌性和良好的透光性能，并且由于制備成本低，被廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域的高壓鈉燈、陶瓷金鹵燈的陶瓷放電管，電子工業(yè)領(lǐng)域的集成電路基片、高頻絕緣材料，以及紅外檢測(cè)窗口等領(lǐng)域。氧化鋁透明陶瓷是一種多晶無機(jī)材料，由多種顯微組織組成，包括晶粒、晶界、第二相、氣孔等，由于各自折射率的差異(理論透光率為86%)，導(dǎo)致材料的透光性較低。
所以，在氧化鋁透明陶瓷的制備過程中，除了采用高純度的原料粉體外，還需加入極少量的燒結(jié)助劑來促進(jìn)燒結(jié)致密化以及燒結(jié)收縮過程中氣孔的排除。此外，微量燒結(jié)助劑還具有抑制晶粒異常生長的作用，因而燒結(jié)助劑的選擇及其含量對(duì)最終獲得高質(zhì)量的透明陶瓷至關(guān)重要。今天我們就來了解一下MgO作為燒結(jié)助劑對(duì)氧化鋁透明陶瓷的影響。
MgO對(duì)氧化鋁透明陶瓷的影響
1、對(duì)相對(duì)密度的影響
添加適量氧化鎂的氧化鋁透明陶瓷相對(duì)密度會(huì)有所提高，但是需要注意的是，隨著MgO摻雜量的增大，其相對(duì)密度有所下降，這是因?yàn)镸gO添加劑過多會(huì)引起氣孔的增加而不利于樣品的致密化。當(dāng)MgO的添加量在0.05%左右時(shí)，相對(duì)密度達(dá)到了99.5%，陶瓷樣品致密度非常高，透過率也達(dá)到最高。
同時(shí)，隨著保溫時(shí)間的延長，陶瓷樣品的相對(duì)密度也隨之提高。說明隨著保溫時(shí)間的延長，陶瓷晶粒得到進(jìn)一步的生長和完善，陶瓷樣品中的氣孔得到了進(jìn)一步的排出，使樣品的相對(duì)密度有所增加。因此，延長保溫時(shí)間可以得到致密度更好透光率更優(yōu)的透明Al2O3陶瓷。
2、對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的影響
MgO添加量的增加，陶瓷晶粒更加細(xì)小。這是因?yàn)樵谔沾芍行纬傻腗gO·Al2O3尖晶石相可以阻礙晶界移動(dòng)，抑制晶粒的生長。但如果MgO的添加量過大，氣孔也逐漸增多。造成這種現(xiàn)象的原因可能是摻雜量過大會(huì)在晶界處形成不連續(xù)的液相，從而使得微小氣孔聚合成較大氣孔并殘留其中。這種氣孔排除較慢，因此當(dāng)添加量過大時(shí)，體積密度反而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。
3、對(duì)光學(xué)性能的影響
當(dāng)MgO的摻雜量較低時(shí)，透明陶瓷的光透過率比較高，這是由于適量的MgO可以抑制晶界的快速移動(dòng)，使得氣孔排出比較完全，陶瓷更加致密，透過率較高。但隨著摻雜量的增加，MgO含量超過在Al2O3中的固溶度后，會(huì)局部形成第二相，形成光的散射中心，造成透明陶瓷透過率的下降。
參考來源：
[1]張笑.MgO對(duì)快速燒結(jié)制備氧化鋁透明陶瓷光學(xué)性能的影響
[2]余海龍等.MgO對(duì)Al2O3透明陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和透光性能的影響
[3]覃顯鵬等.MgO對(duì)YAG透明陶瓷燒結(jié)性能的影響
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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