高透明高掺杂Nd：YAG透明陶瓷的制备及工艺研究

摘要

相较于单晶和玻璃等常规激光工作物质，Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)透明陶瓷材料具有良好的光学性能和机械强度以及稳定的物理化学性质。因此，Nd:YAG透明陶瓷引起了人们的广泛关注，在激光和发光领域得到了广泛的应用。本文用固相反应法、溶胶-凝胶法合成了Nd:YAG纳米前驱粉体。经单轴单向在10MPa压力下预压成型后，将生坯体置于热压烧结炉中进行无压真空(10-3Pa)烧结，最终得到了性能良好的光学陶瓷。
　　 论文中系统地研究了透明陶瓷的制备及烧结工艺。研究了固相反应法、溶胶-凝胶方法制备Nd:YAG纳米粉体的工艺及透明陶瓷的烧结机理；并对烧结制度控制方法进行了初步研究，最后得到了一条较为合理的烧结制度。实验中，应用了X-ray衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-VIS)、能谱分析仪等测试仪器及手段对Nd:YAG超细粉体和Nd:YAG多晶陶瓷进行表征。考察了粉体成形方法和烧结制度与透明陶瓷微观形貌和透过率的关系，最后找出了影响陶瓷透光性的各种因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2本论文的研究背景及意义

第二章 激光陶瓷基础理论

2.1激光概述

2.1.1爱因斯坦的A,B系数

2.1.2激光发展历程

2.1.3激光技术的新发展

2.2透明陶瓷理论

2.2.1陶瓷的透光机理

2.2.2影响陶瓷材料透射率的主要因素

2.2.3透明陶瓷形成的条件

第三章 透明陶瓷的烧结理论

3.1烧结机理

3.2烧结工艺

3.2.1常压烧结法

3.2.2热压烧结与热等静压烧结法

3.2.3反应烧结法

3.2.4液相烧结法

3.3烧结扩散理论

3.4添加剂的作用

3.5晶粒异常长大和阻滞剂的作用

3.6致密化理论

第四章 钇铝石榴石材料概述

4.1 YAG的晶体结构与性质

4.2钇铝石榴石的缺陷化学

4.3掺钕钇铝石榴石激光材料

4.3.1 Nd：YAG的性质

4.3.2 Nd：YAG透明陶瓷

第五章 Nd：YAG透明陶瓷的制备工艺

5.1 YAG粉体的合成方法

5.1.1溶胶-凝胶法

5.1.2燃烧合成法

5.1.3固相反应法

5.1.4化学沉淀法

5.1.5均相沉淀法

5.2样品成型

5.2.1干法成型技术

5.2.2湿法成型技术

5.3 Nd：YAG透明陶瓷烧结制度

第六章 实验

6.1前驱粉体制备

6.1.1固相合成法法制备Nd：YAG粉体

6.1.2溶胶-凝胶法制备Nd：YAG粉体

6.2 Nd：YAG透明陶瓷的成型

6.2.1素坯成型

6.2.2生坯的预烧结

6.3 Nd：YAG透明陶瓷烧结制度的选择

6.4 Nd：YAG透明陶瓷的烧成及表征

6.4.1固相法合成粉体的透明陶瓷获得

6.4.2固相法合成粉体的透明陶瓷的性能分析与测试

6.4.3溶胶-凝胶法粉体的透明陶瓷获得

6.4.4溶胶-凝胶法制备透明陶瓷性能分析与测试

第七章 结论与前景展望

7.1结论

7.2前景展望

致谢

参考文献

硕士期间的研究成果