[发明专利]利用注浆成型制备钇铝石榴石基透明陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明陶瓷制备技术领域，特别涉及一种利用注浆成型制备钇铝石榴石(YAG)基透明陶瓷的新方法。

背景技术

钕掺杂钇铝石榴石(Nd:YAG)单晶是目前性能最好，产量最大，用途最广的激光基质材料，但是单晶生长技术的固有特性使其性能和应用范围受到限制。材料科学家在20世纪60年代起就尝试用透明陶瓷作为固体激光器的工作物质，但效果均不理想。直到专利JP05-286761，JP05-286762，JP05-294722，JP05-294723，JP05-294724，JP05-235462等发布后，以Nd:YAG透明陶瓷为代表的陶瓷激光工作物质由于其在制备技术和材料性能等方面具有单晶、玻璃激光材料无可比拟的优势而受到了人们的极大关注，并且得到了迅速的发展。

制备Nd:YAG透明陶瓷的方法主要有两种：一种采用固相反应-真空烧结技术；另外一种方法是先用湿化学法合成高烧结活性的Nd:YAG纳米粉体，然后采用真空烧结技术制备Nd:YAG透明陶瓷。1995年，A.Ikesue首次报道了用湿化学法合成高烧结活性的Y₂O₃、Al₂O₃和Nd₂O₃粉体，然后采用固相反应和真空烧结技术制备Nd:YAG透明陶瓷[A.Ikesue，T.Kinoshita，K.Kamata，et al，Fabrication and optical properties of high-performancepolycrystalline Nd:YAG ceramics for solid-state lasers，J.Am.Ceram.Soc.，1995，78(4)：1033-1040]，并首次实现了Nd:YAG透明陶瓷的连续激光输出。湿化学法制备Nd:YAG激光陶瓷在1999年取得重大突破，日本神岛(Konoshima)化学公司采用一种改进的尿素沉淀法制备出颗粒尺寸均匀、分散性好的Nd:YAG纳米粉体[专利JP10-101333，JP10-101334，JP10-101411，JP10-114519]，通过真空烧结技术制备出高质量的Nd:YAG透明陶瓷，并实现了大功率的激光输出。

Nd:YAG透明陶瓷不仅具有可与激光单晶相媲美的透光性能和激光性能，而且具有与激光玻璃相似的可大尺寸制备和实现高浓度掺杂，尤其还具有结构陶瓷特有的优良的高温力学性能与容易实现复合结构的特征，因此激光陶瓷被认为是21世纪最有发展前景的激光材料之一。2006年，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室利用日本神岛化学公司生产的Nd:YAG透明陶瓷，实现了67kW的固体热容激光输出，引起了各国国防部的高度关注，使得激光陶瓷材料替代激光单晶成为美国军方固体激光武器的重要选项。高端激光武器用及特殊环境下使用的材料往往需要具有大尺寸、复杂形状和复合结构等特点，采用常规的干压成型很难实现。因此，探索探索适合制备钇铝石榴石基透明陶瓷的新型成型方法具有十分重要的意义。

注浆成型特别适合用于制备形状复杂、大尺寸和复合结构的样品。将注浆成型与纳米粉体制备技术、固相反应烧结技术和真空烧结技术结合起来制备钇铝石榴石基透明陶瓷，是一条很有前景的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用注浆成型工艺制备钇铝石榴石基透明陶瓷的方法，其特征在于该方法的具体工艺步骤包括：

(1)原料选择

本发明使用的原料可以是：