ZrO2基透明陶瓷的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、氧化鋯（ZrO2）透明陶瓷具有高韌性、高抗彎強度、高耐磨性和優(yōu)異的隔熱性能等優(yōu)點，且8mol％Y2O3摻雜的ZrO2（8YSZ）為立方結構，具有高折射率、良好的光學透明性和化學穩(wěn)定性，是一種性能優(yōu)異的光學材料，在航空、航天以及國防工業(yè)等領域具有廣泛的應用前景。而在氧化鋯透明陶瓷中添加稀土元素Er和Yb可以進一步拓展其在透明激光陶瓷中的應用。
　　本文以ZrOCl2·8H2O、Y2O3和氨水等為原料，采用化學共沉淀法制備8YSZ和E

2、r3+/Yb3+：8YSZ納米粉體，并采用氫氣氣氛燒結制備ZrO2透明陶瓷。對粉體性能、陶瓷顯微結構、力學和光學性能進行研究，探究燒結助劑對制備ZrO2透明陶瓷組織和性能的影響，并研究Er3+及Er3+/Yb3+摻雜8YSZ粉體的發(fā)光性能。
　　研究結果表明：采用共沉淀法以稀氨水為沉淀劑，鹽溶液濃度為0.2mol%并添加分散劑制備的8YSZ（或Er3+/Yb3+：8YSZ）粉體為近球形，顆粒大小均勻（20nm左右），分散性較好，沒

3、有嚴重的團聚存在。粉體經(jīng)不同溫度煅燒均為單一的立方氧化鋯相，在800℃煅燒時其晶格常數(shù)達到最大值5.1322埃米，結晶更完整。氫氣氣氛燒結過程中，隨著燒結溫度的升高試樣的相對密度呈遞增趨勢；其硬度和斷裂韌性則先升高后下降，在1570℃時達到最大值18.26GPa和5.96MPa·m1/2，且試樣晶界清晰，晶粒大小分布較為均勻，平均粒徑為10~20μm；在相同燒結條件下，添加燒結助劑ZnO試樣的相對密度、硬度、斷裂韌性和透光率均高于未添加

4、燒結助劑的試樣，說明添加劑能夠有效地降低燒結溫度，提高ZrO2透明陶瓷的透光率和性能。
　　Er3+:8YSZ樣品的熒光強度隨摻雜濃度和煅燒溫度呈先增強后減弱趨勢，當Er3+摻雜濃度為1.5mol%煅燒溫度為800℃時熒光強度最強；在800℃煅燒時其綠色和紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度均達到最強，Er3+摻雜濃度為1mol%時其綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度最強。隨Er3+/Yb3+摻雜濃度的提高，Er3+/Yb3+:8YSZ樣品出現(xiàn)熒光藍移；當Yb3+