[发明专利]一种稀土铝硅酸盐玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机玻璃材料制备技术领域，具体涉及一种稀土铝硅酸盐玻璃的制备方法。

背景技术

稀土铝硅酸盐玻璃具有优良的光学、热学和力学性能，可应用于红外窗口、透镜、闪烁器、激光增益介质等领域。与稀土铝酸盐、稀土硅酸盐单晶材料相比，稀土铝硅酸盐玻璃的化学组成变化范围非常宽广，作为基质材料，可以实现较高浓度的掺杂，从而为光学性能的调控提供更大空间。

目前广泛采用的制备玻璃材料的方法，主要有熔融法和烧结法。所谓熔融法，是采用高温炉等外部加热设备，将混合均匀的原料加热到高温，使之熔融成为均匀熔体，再将熔体倒入模具中冷却凝固形成玻璃。烧结法则是先将熔体淬入水中形成玻璃渣，将玻璃渣磨细并筛分得到玻璃粉末，然后将玻璃粉末压制成型，在适当温度下烧结成致密玻璃块体。熔融法和烧结法虽然在工艺流程上有所不同，但都要使用高温炉等外部加热设备对原料进行较长时间的热处理，因此存在能耗大、制备周期长的不足。

另一方面，与常见的碱金属硅酸盐玻璃相比，稀土铝硅酸盐玻璃的熔制温度更高，对于加热设备和坩埚性能都提出了更高的要求。这也增加了采用常规的熔融法或烧结法制备稀土铝硅酸盐玻璃的技术难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需外部热源持续加热且可快速制备稀土铝硅酸盐玻璃的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：利用铝热体系燃烧反应放热形成的高温，获得稀土铝硅酸盐熔体，并在离心力场作用下，使稀土铝硅酸盐熔体与金属熔体分离，最终得到稀土铝硅酸盐玻璃。

本发明的稀土铝硅酸盐玻璃的制备方法包括以下步骤：

(1)配制由Al、M_xO_y、Re₂O₃和SiO₂组成的反应剂

其中，M_xO_y可以是NiO、Fe₂O₃、CuO、Cu₂O和CrO₃中的一种，优选为NiO；Re₂O₃可以是Y₂O₃、La₂O₃、Ce₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Yb₂O₃和Lu₂O₃中的一种，优选为Y₂O₃；x＝1或2；y＝1或3。

将反应剂所用原料Al、M_xO_y、Re₂O₃和SiO₂混合均匀，制得反应剂；其中，Al与M_xO_y之间的摩尔比为Al∶M_xO_y＝2y∶3，且Al与M_xO_y的质量总和在反应剂中所占的质量百分数为40～80％，Re₂O₃所占的质量百分数为10～30％，SiO₂所占的质量百分数为10～30％；

(2)燃烧反应