AlON透明陶瓷有着和蓝宝石单晶相媲美的优异的光学和机械性能，可用于制作中红外窗口、头罩以及透明装甲器件。美国陆军材料与力学研究中心的McCauley和Corbin等人于1976年制备出第一块半透明的AlON陶瓷，经过三十年的努力，美国雷神公司于2008年制备出大尺寸高光学质量的AlON陶瓷，并实现了商业化。随后，他们的研究目标已投向AlON透明陶瓷在航空航天以及防弹透明装甲等领域的实际应用。目前国内AlON的研究处于起步阶段，在陶瓷尺寸、光学性能（透过率）及力学性能等方面与国外先进水平存在较大的差距。　　本论文针对国内AlON透明陶瓷存在的不足，系统研究材料显微结构演化对光学、力学性能产生的影响，优化制备工艺，解决国内AlON透明陶瓷在制备和性能中的瓶颈问题，以期制备出具有自主知识产权的高透过、高强度、大尺寸透明陶瓷，推动AlON透明陶瓷在我国高性能红外窗口及透明装甲领域的发展。本文以实验室自制的单相AlON粉体为原料，采用无压烧结和热等静压烧结两种工艺制备AlON透明陶瓷，由于烧结工艺的不同，其相应的微观组织、光学性能和力学性能均有不同程度的差异。此外还开展了AlON透明陶瓷的表面强化研究。本论文主要开展以下几个方面工作:　　(1)以γ-Al2O3、碳粉为原料，在流动的氮气气氛下，通过两步反应，合成单相的AlON粉体。研究了γ-Al2O3与碳粉的原料比、反应温度、保温时间等因素对AlON粉体相纯度的影响规律。研究结果表明，碳粉的比例为5.6wt％，在1600℃反应2小时后，再升高温度至1750℃保温2小时，可以得到纯相的AlON粉体。此外，对合成的AlON粉体进行湿法球磨，打破粉体在高温烧结过程中产生的硬团聚。优化的球磨工艺为:转速270r/min，时间为20小时，得到的粉体平均粒径为～0.5μm。对球磨后的AlON粉体在600℃进行低温预烧处理，有效排除粉体中的有机物杂质。　　(2)以单相AlON粉为原料，在N2气氛中，采用无压烧结制备AlON透明陶瓷，优化基础工艺流程。添加Y2O3和La2O3作为复合烧结助剂，通过液相烧结促进陶瓷致密化和气孔排除，当Y2O3和La2O3添加量分别为0.16 wt％和0.09wt％时，素坯在1950℃烧结8小时，2mm厚AlON透明陶瓷显微结构致密，平均晶粒尺寸～110岬。酸腐蚀表面无明显气孔和杂质存在，晶界干净，其在波长400nm和1100 nm处的光学透过率分别为80.3％和82％。进一步延长烧结时间为20小时，陶瓷的致密度和透过率变化微弱，但导致晶粒的迅速长大，平均晶粒尺寸达到150μm，且晶粒长大的过程伴随着大量孪晶出现，孪晶界含量高达35.4±1％，探讨了孪晶界对AlON的光学和力学性能的影响。　　(3)以单相AlON粉为原料，在Ar气氛中，采用热等静压烧结制备AlON透明陶瓷，通过快速烧结，降低了烧结温度、缩短了烧结时间，使晶粒得到细化。在1900℃预烧结2小时的样品经1900℃热等静压处理2小时后，所制备陶瓷显微结构致密，平均晶粒尺寸为50μm左右。4.2mm厚样品在1100nm处的光学透过率为85.0％，与理论透过率接近。此外，研究了Y2O3/La2O3烧结助剂对热等静压样品微观结构的影响，结果显示，低含量的Y2O3/La2O3在一定程度上促进气孔的排除，但添加量过高时，容易导致晶粒的快速长大，并伴随着孪晶现象的出现。结合无压烧结的研究结果，讨论了孪晶界的形成机制。　　(4)采用固态热扩渗的方式对制备的AlON透明陶瓷进行表面强化。以MgO为扩渗源，在热扩渗温度为1800～1930℃，时间为6小时条件下，对AlON透明陶瓷表层500μm深度内深入了不同含量的Mg元素，通过与基质AlON形成少量的MgAl2O4相，改善了表层的应力状况，提高了AlON的表面强度。　　综上所述，本论文采用不同的烧结工艺制备高透过率、高强度的AlON透明陶瓷，进行微观结构的控制和性能的优化，并开展了AlON透明陶瓷的表面强化研究。