Yb:YAG超细陶瓷粉体及透明陶瓷制备的研究

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本文研究采用化学共沉淀法和均相共沉淀法制备钇铝石榴石(YAG)超细粉体,通过改变沉淀剂用量、表面活性剂的种类及用量以及混合溶液的滴定速度研究不同工艺条件下Yb∶YAG超细粉体的化学共沉淀法合成;同时通过在均相共沉淀法中调整反应温度、反应时间、反应物的浓度以及添加表面活性剂(PEG400),探讨Yb∶YAG粉体生长的最佳工艺条件,并对YAG陶瓷的烧结制备进行了探索。实验结果表明:  1.采用碳酸氢铵作为沉淀剂,通过化学共沉淀法能够成功合成Yb∶YAG超细粉体,尺寸均匀,平均粒径为150nm左右。采用NH4HCO3调节溶液的PH值能够明显改善粉体的颗粒大小和分散性能,当NH4HCO3溶液和金属离子混合溶液的体积比为1.6∶1时,得到的粉体相对最好;PEG400和(NH4)2SO4两种表面活性剂都能够有效地改善粉体的分散性能,当Al3+∶SO42-=1∶1,粉体颗粒尺寸变小,形状规则,大小均匀,约为150nm左右,同时粉体的分散性较好;合适的滴定速度为2ml/min。这样既能保证获得纯相的YAG,同时生产效率也相对较高。  2.采用尿素作为沉淀剂,通过均相共沉淀法成功合成了Yb∶YAG纳米粉体。沉淀剂浓度、反应温度、保温时间以及表面活性剂对Yb∶YAG纳米粉体的结晶和形貌都具有显著影响,当尿素添加量为0.5mol/L,反应温度为93℃,保温4个小时,同时在反应过程中添加2%的聚乙二醇400,所制备的粉体大小均匀,平均粒径约为120nm,粉体分散性最好。  3.分别采用真空烧结、热压烧结和无压氮气烧结三种烧结方式探索Yb∶YAG陶瓷的烧结制备,实验结果发现采用真空烧结方式最适合制备高透明度的Yb∶YAG透明陶瓷。在1000nm波长左右,陶瓷的透光率达到了25%。
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