[发明专利]Re:Lu2O3透明陶瓷及其凝胶注模制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种Re:Lu₂O₃透明陶瓷及其凝胶注模制备方法，属于光学陶瓷技术领域。

背景技术

20世纪90年代初，美国橡树岭国家实验室的M.J.Janny和O.Omattete发明了凝胶注模的成型方法，该方法将传统陶瓷的注浆技术与高分子化学巧妙结合，是一种既可生产简单形状的陶瓷，又可生产近净尺寸复杂形状陶瓷的普适性工艺。其成型原理是：通过单体和交联剂的聚合反应形成高分子网络结构而将陶瓷粉体原位固化定型。

近年来，激光透明陶瓷作为固体激光器的一种增益介质倍受关注，其具有和单晶相似的物理化学性能和激光性能，但却有大尺寸，掺杂浓度高，制备周期短，可制备多层和复合结构的优势。氧化镥(Lu₂O₃)透明陶瓷作为一种高性能的陶瓷材料，具有高密度，高熔点，低的热膨胀率(4×10^-7K^-1)，高的热导率(12.5W/m.k)等优点，所以稀土元素或过渡金属掺杂的Lu₂O₃是制备大功率激光透明陶瓷的优良基质。在透明陶瓷的制备过程中，获得高密度的均匀性陶瓷坯体，将非常有利于真空烧结过程坯体中气孔的排出，进而得到透过率高，均匀性好的高质量Re:Lu₂O₃透明陶瓷。

现有技术中，透明陶瓷坯体采用干压和冷等静压结合的成型方法，这种成型方法简单方便，适用于形状简单的陶瓷样品，且由于坯体内部受力不均匀，受粉体颗粒形貌和流动性影响较大，得到的坯体内部不均匀，存在密度梯度和内部应力，在冷等静压后，坯体的外部尺寸也收缩不一致(如圆柱形的坯体冷等降压后呈现两端短粗中间细的形状)。

现有技术中，还没有利用凝胶注模制备Re:Lu₂O₃透明陶瓷的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝胶注模制备Re:Lu₂O₃透明陶瓷的方法。

Re:Lu₂O₃透明陶瓷的凝胶注模制备方法，步骤如下：

步骤一、按照化学式Re_xLu_2-xO₃的化学计量比称取Lu₂O₃粉体和含Re氧化物粉体，然后向Lu₂O₃粉体和含Re氧化物粉体中加入烧结助剂，得到总原料，将总原料加入球磨罐中，湿法球磨，干燥，过筛，得到粒径为0.05～2μm的陶瓷粉体；

所述Re_xLu_2-xO₃中，Re为稀土元素或过渡金属，0＜x≤1.8；

所述含Re氧化物为Tm₂O₃、Sc₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、Nd₂O₃、CeO₂、Eu₂O₃、Er₂O₃、Sm₂O₃、Pr₂O₃、Tb₂O₃、Ho₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、MnO₂中的一种或多种；

所述烧结助剂的质量为Lu₂O₃粉体和含Re氧化物粉体总量的0.05～20wt％；

步骤二、将单体、交联剂、分散剂、增塑剂和除泡剂分散在溶剂中，用氨水调PH至8～12，得到预配混合液；

所述单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或者N₂-羟甲基丙烯酰胺，溶剂为水或醇类的一种或多种；