超重力燃燒合成YAG陶瓷熱力學計算及過程仿真.pdf

1、釔鋁石榴石(簡稱YAG)透明陶瓷是近年來快速發(fā)展起來的重要的先進陶瓷材料,目前,YAG透明陶瓷成為國內(nèi)外研究的熱點,尤其在激光領域。但長期以來,該材料的制備技術一直沿用粉末冶金工藝流程,其制備周期長,生產(chǎn)成本高,質量難以保證。同時,由于陶瓷熔點高、盛裝困難,且高溫陶瓷凝固后形成粗大組織,很少有采用類似金屬材料的熔融鑄造工藝路線進行制備。
　　 基于此,本研究在中科院理化技術研究所成功研制出Al2O3透明陶瓷等的基礎上,利用熱力學

2、分析、動力學分析、實驗及仿真模擬等理論及技術手段對超重力燃燒合成透明YAG陶瓷進行了深入的研究,并得出較好的研究成果,具體包括以下內(nèi)容。
　　 首先,本文在建立有關熱力學數(shù)據(jù)庫的基礎上,根據(jù)熱力學原理,使用VisualBasic語言編制了熱力學數(shù)據(jù)計算系統(tǒng),并對編程計算結果進行可靠性驗證。通過對不同體系自蔓延高溫合成絕熱溫度的計算結果與分析和體系優(yōu)選應遵循的原則,進行合成YAG陶瓷體系的優(yōu)化選擇。結果顯示,采用Al/NiO/Y2

3、O3體系進行燃燒合成YAG陶瓷最為合適。
　　 其次,通過靜態(tài)下合成YAG試驗研究表明:鋁熱劑原料粒度和壓塊密度會對壓塊的燃燒速度產(chǎn)生一定影響,這點與文獻(宋月鵬,2009)結論相同。超重力熔鑄技術是將燃燒合成技術與超重力技術相結合,利用鋁熱燃燒合成體系的強放熱獲得超高溫的陶瓷/金屬混合熔體,并實現(xiàn)二者的徹底分離。在超重力場中進行燃燒合成YAG陶瓷實驗的研究結果顯示,陶瓷體內(nèi)金屬顆粒的含量、氣孔的多少和各種晶格缺陷與超重力的大小