[发明专利]一种高红外透过率AlON透明陶瓷的快速制备方法有效

专利信息
申请号: 201810684626.7 申请日: 2018-06-28
公开(公告)号: CN108794016B 公开(公告)日: 2021-03-23
发明(设计)人: 单英春;徐久军;韩晓光;孙先念;李平 申请(专利权)人: 大连海事大学
主分类号: C04B35/58 分类号: C04B35/58;C04B35/622
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 李娜;李馨
地址: 116026 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 红外 透过 alon 透明 陶瓷 快速 制备 方法
【说明书】:

本发明涉及一种高红外透过率AlON透明陶瓷的快速制备方法,属于透明陶瓷材料制备领域。一种高红外透过率AlON透明陶瓷的快速制备方法,所述方法包括下述工艺步骤:将具有双峰粒度分布特征的AlON混合粉体置于模具中,将模具置于放电等离子体烧结炉中,真空条件下进行烧结过程,整个烧结过程中保持向粉体施加50~100MPa的压强,所述烧结过程为:将烧结炉以150~300℃/min的升温速率升温至1500~1700℃后保温0.5~5min,后随炉冷却至室温,得AlON透明陶瓷块体。该方法升温速度快、保温时间短、烧结温度低且降温速度快,制备效率非常高,节能效果好,可显著降低AlON透明陶瓷的制备成本。

技术领域

本发明涉及一种高红外透过率AlON透明陶瓷的快速制备方法,属于透明陶瓷材料制备领域。

背景技术

立方尖晶石结构的AlON陶瓷在近紫外-可见-红外波段(0.2-6.0μm)都具有良好的透光性,同时其还拥有非常优异的力学性能,AlON透明陶瓷的综合性能可与蓝宝石相媲美,是一种理想的结构功能一体化多晶透明陶瓷材料。AlON透明陶瓷可广泛用于高速飞行器的信号探测窗口、先进载运装备的透明观测窗口、透明装甲等领域,具有广阔的发展前景与应用价值。

两步法,即:首先合成AlON粉体,再进行致密化烧结制备AlON透明陶瓷,是制备高透过率AlON透明陶瓷的有效手段。近年来,研究人员多采用无压烧结、热压烧结以及热等静压烧结等技术制备AlON透明陶瓷,目前采用这些技术已经能够制备出具有较高透过率的AlON透明陶瓷。但是,这些传统陶瓷烧结技术在AlON透明陶瓷烧结方面的应用,至今仍然存在烧结温度高(≥1820℃)、保温时间长(≥2.5h)等诸多问题。

放电等离子体烧结(SPS)技术又称为场辅助烧结技术,是一种非常有效的粉体快速致密化烧结方法,可具有高达600℃/min的快速升温能力,同时在焦耳热效应的作用下,可使烧结时间大大缩短。同时,在粉体SPS致密化烧结过程中,施加到样品上的压力载荷也有具有降低烧结温度的作用。因此,与传统的粉体致密化烧结技术相比,SPS技术是有效降低粉体致密化烧结温度、缩短保温时间的致密化烧结技术,利用SPS技术可实现粉体快速高致密化烧结。此外,SPS的快速加热和短时间保温的特点,易使其产品具有细晶结构,有利于产品力学性能的提高。

在AlON透明陶瓷制备领域,研究人员也期望利用SPS技术实现AlON透明陶瓷的快速烧结。例如:张龙等人的专利201610296486.7,以Al2O3和AlN粉体为原料,加入烧结助剂,在氮气环境中采用SPS技术制备了AlON透明陶瓷,并进一步采用无压烧结方法在氮气环境中保温2-4h制备了透过率为73%的AlON透明陶瓷;魏巍也以Al2O3和AlN粉体为原料研究了升温速率和压力对AlON性能的影响,所制备陶瓷的相对密度为99.3%,且透过率不高;Kaplan等人也尝试了利用SPS烧结制备AlON透明陶瓷(Journal of the European CeramicSociety 35(2015)3255-3262),但所制备陶瓷的透过率很低;单英春等以AlON粉体为原料,采用SPS技术在1350℃保温10min制备了γ-AlON,α-Al2O3及h-AlN三相共存的透明陶瓷,透过率为77.3%(J Mater Res.2017;32:3279-3285.);李璇等采用SPS技术研究了烧结温度等工艺参数对致密度的影响,获得了致密度为98.94%的AlON陶瓷。

发明内容

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