Al2O3/C混合粉体吸光度对AlON粉体及其透明陶瓷性能的影响

摘要

尖晶石型γ-AlON是一种同时兼具优异透光性和良好力学性能的结构—功能一体化透明陶瓷材料，可广泛用作先进载运装备的透明窗口。目前AlON的制备广泛采用两步法，即先合成AlON粉体，再烧结制备AlON透明陶瓷。其中AlON粉体的性能是影响后续透明陶瓷烧结制备的关键。本文从合成AlON粉体的原料入手，研究混合原料粉体吸光度及合成工艺对AlON粉体及其透明陶瓷性能的影响规律。
　　以纳米级氧化铝和活性炭为原料（活性炭含量为5.6wt.％），利用球磨方法制备具有不同吸光度的Al2O3/C混合粉体，再依据吸光度选取特征混合粉体，在不同合成工艺条件下研究混合粉体吸光度对AlON粉体性能的影响规律。最后，采用无压烧结技术在1880℃保温150min工艺下制备AlON透明陶瓷，研究混合原料粉体的吸光度及粉体合成工艺对AlON透明陶瓷透光性的影响规律。
　　原料粉体混合球磨工艺研究表明，通过调控磨球填充比、球料比、液固比、球磨机转速和球磨时间等参数，可以制备出吸光度不同的原料混合粉体。选择吸光度分别为0.8、1.0、1.2和1.4的四种特征原料混合粉体，进一步的AlON粉体合成工艺研究表明:较高原料混合粉体吸光度有利于在较低温度、较短保温时间条件下合成O/N较低的纯相AlON粉体，且该粉体球磨后颗粒尺寸较均匀、细小;当原料混合粉体吸光度较低时，在较低温度或较短保温时间条件下合成的粉体中易存在Al2O3残余，该粉体O/N偏高;以吸光度较低的混合粉体合成的AlON粉体，经球磨后，含尺寸较大的颗粒。
　　无压烧结制备AlON透明陶瓷研究表明:AlON透明陶瓷的O/N显著低于其粉体的O/N，O/N的最大降低幅度可达8左右，表明在无压烧结过程中AlON被继续氮化。吸光度为0.8和1.0的原料混合粉体，于1775℃保温30min或1750℃保温60min合成的AlON粉体O/N可达8-10左右，烧结制备的透明陶瓷O/N约为5.4，与尖晶石型AlON的理论O/N相近，该陶瓷透过率最高达79％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2．1 AION透明陶瓷结构

1．2．2 AION透明陶瓷性能及应用

1．3 影响AION透明陶瓷透光性因素

1．4 AION透明陶瓷的制备

1．4．1 AION粉体的合成

1．4．2 AION透明陶瓷的烧结

1．5 原料混合粉体对陶瓷性能的影响

1．5．1 粉体对陶瓷化学均匀性的影响

1．5．2 粉体对陶瓷烧结工艺的影响

1．5．3 粉体对陶瓷性能的影响

1．6 研究内容及主要目的

2．1 原材料与实验设备

2．1．1 原材料

2．1．2 实验设备

2．2 实验方案

2．2．1 不同吸光度原料混合粉体的制备

2．2．2 AION粉体的合成

2．2．3 无压烧结制备AION透明陶瓷

2．3 性能表征

第3章 氧化铝和活性炭粉体球磨工艺研究

3．1 球磨工艺对混合粉体吸光度的影响

3．1．1 磨球填充比研究

3．1．2 球料比研究

3．1．3 液固比研究

3．1．4 球磨机转速研究

3．1．5 球磨时间研究

3．2 球磨工艺优选

3．3 本章小结

第4章 吸光度对AION粉体性能的影响

4．1 合成粉体颜色及物相组成

4．1．1 粉体颜色

4．1．2 物相组成

4．2 球磨后粉体形貌

4．3 合成粉体的氧氮比

4．4 本章小结

第5章 吸光度及AION粉体合成工艺对透明陶瓷性能的影响

5．1 AION粉体合成温度对透明陶瓷性能的影响

5．1．1 物相组成

5．1．2 相对密度

5．1．3 断口形貌

5．1．4 透光性

5．1．5 氧氮比

5．1．6 晶粒尺寸及分布

5．2 AION粉体合成时间对透明陶瓷性能的影响

5．2．1 物相组成

5．2．2 相对密度

5．2．3 断口形貌

5．2．4 透光性

5．2．5 氧氮比

5．2．6 晶粒尺寸及分布

5．3 本章小结

5．3．1 合成AION粉体时保温时间相同(30min)

5．3．1 合成AION粉体时合成温度相同(1750℃)

第6章 结论

参考文献

致谢