Y2O3基透明陶瓷的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、氧化釔（Y2O3）透明陶瓷具有穩(wěn)定性好、熱導率高和光學透明區(qū)域寬等優(yōu)點，且稀土摻雜后仍然為立方相結構，具有高的折射率和低的聲子能量，是一種性能優(yōu)良的光學材料，在深海探測、航空、航天以及國防工業(yè)等領域具有很廣泛的應用前景。稀土元素Yb3+/Tm3+和Yb3+/Tb3+共摻的氧化釔透明陶瓷在激光陶瓷中有更廣的應用。
　　本文采用碳酸鹽共沉淀法分別獲得了Y2O3: Yb3+/Tm3+和Y2O3:Yb3+/Tb3+的納米粉體，并在氫氣氣氛

2、燒結下制備了 Y2O3透明陶瓷，對粉體的性能、陶瓷顯微結構、力學性能和光學性能進行了研究，研究了Yb3+/Tm3+和Yb3+/Tb3摻雜Y2O3粉體的發(fā)光性能，并探究了燒結助劑對Y2O3透明陶瓷組織和性能的影響。
　　研究結果表明：鹽溶液濃度為0.2mol/L并添加分散劑的條件下，采用碳酸鹽共沉淀法制備的Y2O3:Yb3+/Tm3+和 Y2O3:Yb3+/Tb3+納米粉體為近球形，顆粒尺寸分布均勻（50nm左右），分散性較好，無嚴

3、重的團聚現(xiàn)象。粉體經(jīng)不同溫度煅燒后均為單一的立方相氧化釔，在900℃煅燒時其晶格常數(shù)達到最大值10.67562A，結晶完整。兩種粉體在980nm激光下的上轉換發(fā)光和熒光發(fā)光強度，均是隨著煅燒溫度和稀土摻雜濃度先增強后減弱，且在900℃發(fā)光強度最強。在Y2O3:Yb3+/Tm3+摻雜體系中，當 Yb3+和 Tm3+離子摻雜濃度分別為4mol％和0.4mol%時，綠光和紅光熒光強度最強，而Tm3+離子摻雜濃度增加到0.5mol%時，藍光和紅

4、光上轉換發(fā)光強度達到最強。在Y2O3:Yb3+/Tb3+摻雜體系中，Yb3+和Tb3+離子摻雜濃度分別為4mol%和1.5mol%時，綠光和紅光的上轉換發(fā)光和熒光發(fā)光強度均達到最強。
　　隨著燒結溫度的升高，Y2O3:4%Yb3+/0.5%Tm3+透明陶瓷相對密度逐漸提高；而硬度與斷裂韌性則先升高后降低，在1570℃達到最大值，分別為10.2GPa和3.4 MPa·m1/2。相同的燒結條件下，添加燒結助劑La2O3可以明顯提高透明