[发明专利]一种高硬度MgAlON透明陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种MgAlON透明陶瓷，其特征在于：为单相尖晶石结构，结构式为

Mg_xAl_(64-2x+y)/3□_(8-y-x)/3O_32-yN_y，其中0x≤1、1≤y≤3、□为八面体空位。

2.权利要求1所述的MgAlON透明陶瓷的制备方法，其特征在于：首先通过场致快速合成MgAlON陶瓷粉体，接着通过轴向压制结合冷等静压进行成型，得到MgAlON透明陶瓷坯体，然后将坯体进行无压预烧，得到开气孔率 0.1 %的预烧体，最后将预烧体进行热等静压烧结获得高硬度MgAlON透明陶瓷。

3.根据权利要求2所述的MgAlON透明陶瓷的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

1）MgAlON透明陶瓷粉体的制备：以MgO、AlN、Al₂O₃为原料按所占质量百分比为：MgO粉末0.90~2.72 wt %、AlN粉末4.65~11.06 wt %、Al₂O₃粉末87.15~92.62 wt %进行混合，并采用场致快速法合成Mg_xAl_(64-2x+y)/3□_(8-y-x)/3O_32-yN_y透明陶瓷粉体，其中0x≤1、1≤y≤3、□为八面体空位，然后将透明陶瓷粉体再次球磨获得细化的粉体；

2）MgAlON透明陶瓷坯体的制备：将MgAlON透明陶瓷粉体在常温下采用轴向预压结合冷等静压的方法压制出透明陶瓷坯体；

3）MgAlON透明陶瓷预烧体的制备：将步骤2）的透明陶瓷坯体在低于1925 °C预烧得到气孔封闭的MgAlON透明陶瓷预烧体；

4）高硬度MgAlON透明陶瓷的制备：将步骤3）中所得气孔封闭的MgAlON透明陶瓷预烧体进行热等静压处理，得到高硬度MgAlON透明陶瓷样品Mg_xAl_(64-2x+y)/3□_(8-y-x)/3O_32-yN_y，其中0x≤1、1≤y≤3、□为八面体空位。

4.根据权利要求3所述的MgAlON透明陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤1）中场致快速合成温度为1700~1800 °C，反应时间为10~30 min。

5.根据权利要求3所述的MgAlON透明陶瓷制备方法，其特征在于：步骤1）中，将MgO、AlN和Al₂O₃粉末加入无水乙醇中，按粉体总重：酒精的质量比为1:4球磨12 h 配制料浆，然后将得到的料浆充分干燥，得到粉体混合物，将混合物过100目筛后使用。

6.根据权利要求3所述的MgAlON透明陶瓷制备方法，其特征在于：步骤2）中，以15~50MPa的轴向压力压制后进行冷等静压处理，冷等静压压力为100~200 MPa，保压时间为10~30min。

7.根据权利要求3所述的MgAlON透明陶瓷制备方法，其特征在于：所述步骤3）的预烧气氛为高纯氮气，预烧温度为1800~1925 °C，保温时间1~5 h。

8.根据权利要求3所述MgAlON透明陶瓷制备方法，其特征在于：步骤3）获得的透明陶瓷预烧体的开气孔率 0.1 %。

9.根据权利要求3所述的MgAlON透明陶瓷制备方法，其特征在于：步骤4）中的热等静压处理温度为1850~1950 °C，压力为100~200 MPa，气氛为高纯氩气，保温时间为1~10 h。

10.根据权利要求3所述的MgAlON透明陶瓷制备方法，其特征在于：还包括将步骤4）制备获得的高硬度MgAlON透明陶瓷最终产品进行光学研磨抛光处理。