醇水溶劑共沉淀法制備Nd：YAG粉體及透明陶瓷的研究.pdf

1、摻釹釔鋁石榴石(Nd：YAG)陶瓷具有良好的物理性能、優(yōu)異的光學和激光性能，是一種重要的四能級固體激光工作物質，廣泛應用于軍事、通信、工業(yè)、醫(yī)療等各個領域。隨著大量研究工作的開展，Nd：YAG陶瓷的各種性能與單晶相一致，甚至某些性能超過單晶，已可用來替代單晶用作激光材料。 本文采用醇水復合溶劑共沉淀法制備YAG納米粉體及其透明陶瓷。在粉體制備方面，主要針對YAG納米粉體的制備工藝及其合成參數(shù)進行了研究，同時對YAG粉體制備的機理

2、進行了探討；在陶瓷燒結方面，主要對燒結工藝和該粉體的燒結活性進行了研究。重點創(chuàng)新工作如下： 采用醇水溶劑共沉淀法合成了性能優(yōu)異的YAG粉體。采用XRD、紅外分析、TG/DSC分析等測試手段對反應物濃度、醇水比值、共沉淀溫度、熱處理溫度、前驅體的成分等與YAG相的形成和粉體性能的關系進行了研究，以及利用這些測試手段對醇水溶劑共沉淀法制備YAG的合成機理進行了研究。結果表明：合成過程中反應物濃度、不同醇水比和共沉淀溫度對YAG相的形

3、成過程及合成粉料的性能起關鍵作用。在適當?shù)姆磻餄舛?、醇水比和共沉淀溫度下，醇水溶劑共沉淀所得前驅體可在900℃直接由無定性態(tài)轉變?yōu)榫B(tài)的YAG，而沒有中間相，且粉體性能優(yōu)異。相反，在同樣條件下水溶劑共沉淀所得前驅體需在高于1100℃的熱處理溫度下才能完全轉變?yōu)榧兿郰AG粉體，其原因主要在于醇水溶劑性能與水溶劑性能不同。通過分析，無論是醇水溶劑體系所得的前驅體還是水溶劑體系所得的前驅體，它們的成分都是由Y<,2>(CO<,3>)<,3>

4、和Al(OH)<,3>組成的。相比較而言，醇水溶劑的使用并未改變前驅體的成分，但是醇水溶劑體系制備的前驅體中Y<'3+>和Al<'3+>的均勻性得到更好的改善，其局部配比保持在3：5，這樣在熱處理過程中直接形成單相YAG而不需經(jīng)過固相擴散反應。采用SEM、紫外-可見分光廣度計等測試手段對醇水溶劑共沉淀法合成粉體的燒結活性以及影響燒結的各因素進行了研究。研究結果表明：燒結溫度和保溫時間對透明陶瓷的獲得十分關鍵，合適的燒結溫度和保溫時間分別

5、為1750℃和20小時。在合適的燒結條件下，燒結體己具有很高透明度。由于燒結過程沒有添加燒結助劑，燒結體的晶粒很大，為幾百微米，并且燒結過程中晶粒的過快生長導致其體內含有少量的氣孔。與水溶劑所得粉體的燒結活性相比，醇水溶劑制備的Nd：YAG粉體的燒結活性明顯提高。不同醇水比條件下所得粉體被燒結成陶瓷，其透明度隨醇水比的升高而升高，但是變化并不明顯。適量MgO做燒結助劑，在一定程度上可抑制晶粒長大，改善燒結體的顯微結構。 以上研究