[发明专利]获取MgAlON透明陶瓷的方法

说明书

本发明属于陶瓷粉体处理与制备技术领域，具体涉及一种获取MgAlON透明陶瓷的方法，包括：以水溶性淀粉、γ‑Al₂O₃、MgO为原料，混合球磨，得浆料A；取浆料A样品，经真空冷冻干燥，获得粉体B；取粉体B样品，置于BN或α‑Al2O3坩埚中，通入流动氮气，先升温至100℃～200℃煅烧0.5h～3h，再升温至1500℃～1650℃煅烧0.5h～2h，自然冷却后，得粉体C；取粉体C样品，压制成素坯，在氮气气氛下，经高温烧结，自然冷却后即得MgAlON透明陶瓷。该方法制备的MgAlON透明陶瓷，具有优异的光学、力学性能，可望应用于红外窗口、天线罩、透明装甲等领域。

技术领域

本发明属于陶瓷粉体处理与制备技术领域，具体涉及一种获取 MgAlON透明陶瓷的方法，特别是指一种以水溶性淀粉、γ-Al₂O₃、 MgO为原料，通过真空冷冻干燥、煅烧、高温烧结等技术途径获得 MgAlON透明陶瓷的方法。

背景技术

尖晶石型MgAlON透明陶瓷具有各向同性的光学性能，其力学、光学性能与MgAl2O4、AlON及蓝宝石比较接近，因而在红外窗口、天线罩、光学探测窗口、轻质高强防弹装甲、半导体扫描窗口等方面，具有广阔的应用前景。当前，MgAlON透明陶瓷制备方法主要有反应烧结法(也称一步烧结法)和两步烧结法。

戴文斌等人(金属学报,47(2011)1440–1444；J.Ceram.Soc.Jp., 115(2007)42–46)采用成本低廉的C粉替代价格昂贵的AlN粉，在氮气中通过反应烧结法，制备出MgAlON陶瓷，但材料中存在较多气孔，主要用作耐火材料。A.Granon等人(J.Eu.Ceram.Soc.,15(1995) 249–254)、王习东等人(无机材料学报,18(2003)83–90)报道了以α-Al₂O₃、AlN、MgO为原料，通过反应烧结法制备出了高纯致密或者透明的MgAlON陶瓷。

与一步烧结法相比，两步烧结法(即先合成MgAlON粉体，再通过无压烧结来制备透明陶瓷)是一种更有发展前景的工艺方法。王皓等人(CN 101700977A；J.Am.Ceram.Soc.,97(2014)63–66)以α-Al₂O₃、AlN、MgO为原料，通过固相反应法，合成了MgAlON纯相粉体，制得的粉体纯度高(≥98wt％)、颗粒细小均匀(平均粒度≤700 nm)，特别适合制作透明陶瓷。该方法所采用的高活性AlN原料价格昂贵，且来源渠道有限，加之放电等离子体快速烧结设备昂贵，因而成为低成本批量合成的限制因素。徐鑫等人(Journal of Luminescence, 132(2012)671–675)采用低成本的C热还原法制备出Eu、Mg共掺杂的AlON荧光粉体，颗粒度较传统固相法得到的粉体粒度要细，这也表明C热还原法制备MgAlON透明陶瓷粉具有可行性。Ma等人 (Ceramics International,44(2018)4512–4515)采用碳热还原法合成的MgAlON粉体，制备出高透明MgAlON陶瓷。