[发明专利]一种高能球磨+SPS烧结CaLa2

说明书

本发明涉及新材料制备的技术领域，具体涉及一种高能球磨+放电等离子烧结(SPS)烧结CaLa₂S₄红外透明陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1)惰性气体保护下将CaS和La₂S₃粉末按一定比例混合后进行高能球磨，得到CaLa₂S₄粉体；(2)将得到的CaLa₂S₄粉体用石墨纸包住后在真空状态下进行放电等离子烧结；(3)烧结后，将得到的块体CaLa₂S₄陶瓷抛光，得到CaLa₂S₄红外透明陶瓷。本发明的制备方法利用高能球磨与放电等离子烧结实现陶瓷成型，制备出了具有高硬度、高透过率和高耐腐蚀性的CaLa₂S₄红外透明陶瓷。

技术领域

本发明涉及新材料制备的技术领域，具体涉及一种高能球磨+SPS烧结CaLa₂S₄红外透明陶瓷的制备方法。

背景技术

随着我国“空天一体，攻防兼备”战略目标的确立，红外成像、红外制导等红外光学系统在现代化战场上显得越发重要，尤其是在夜间情报侦察、空中进攻、防空作战等军用领域更占有举足轻重的地位，而窗口和整流罩是保证这些系统是否能够正常工作的关键部件。由于高速飞行器件在飞行期间会遭受到恶劣的环境影响，因此所选用的窗口和整流罩材料除了在所需要的红外区域透明外，同时还要求具有机械强度高、耐高温和热冲击、抗风沙雨蚀和抗化学腐蚀的特点，并且能最大限度地传递来自目标的辐射。常用的长波红外材料主要有单晶Ge、多晶ZnS和ZnSe、GaAs、硫系玻璃等，然而，上述材料在恶劣环境下存在抗蚀性差、热导率高、硬度低等缺点，因此迫切需要开发高硬度抗沙蚀雨蚀长波红外光学材料。

近期研究表明，γ-La₂S₃在2.5-14μm波段具有良好的透过率，其硬度(670kg/mm²)远高于ZnSe和ZnS，是替代ZnSe、ZnS的下一代长波红外波段的理想窗口材料。然而，γ-La₂S₃属于高温相，熔体冷却时其相稳定性能差，γ-La₂S₃具有体心立方Th₃P₄型结构，它也可以认为是一种组成在La₂S₃和La₃S₄之间变化的固溶体。由于γ-La₂S₃高熔点(2100℃)及高温时La³⁺本身对O的高亲和性，获得纯相的γ-La₂S₃粉体和热压制备γ-La₂S₃透明多晶仍存在许多关键问题难以解决，特别在高温下易于转化为β-La₂S₃是制约这一材料制备的重要问题。