【摘 要】
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Y3A15O12（YAG）透明陶瓷凭借其优异的光学性能以及高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等优异的化学性质,在新型照明技术、红外探测窗、导弹圆顶、军事透明装甲等领域有着广泛的应用。传统的成型技术制备透明陶瓷往往存在成本高、工艺复杂、难以制备复杂结构等问题,随着增材制造技术的发展,可以有效解决以上问题,为透明陶瓷的发展提供了更广阔的前景。本课题采用数字光处理（Digital Light Process
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Y3A15O12（YAG）透明陶瓷凭借其优异的光学性能以及高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等优异的化学性质,在新型照明技术、红外探测窗、导弹圆顶、军事透明装甲等领域有着广泛的应用。传统的成型技术制备透明陶瓷往往存在成本高、工艺复杂、难以制备复杂结构等问题,随着增材制造技术的发展,可以有效解决以上问题,为透明陶瓷的发展提供了更广阔的前景。本课题采用数字光处理（Digital Light Processing,DLP）成型技术,在没有冷等静压（Cold Isostatic Pressing,CIP）或热等静压（Hot Isostatic Pressing,HIP）工艺辅助的情况下,只通过精细排胶和真空烧结成功制备了高致密和高透过率的YAG透明陶瓷以及一些复杂结构的透明陶瓷。主要研究内容如下:首先,对于YAG浆料的制备进行系统的研究,主要研究了粉体粒径、分散剂种类、分散剂含量和固相含量对光敏浆料流变性能的影响,通过大量实验确定了平均粒径为1μm的氧化钇粉体和平均粒径为300 nm的氧化铝粉体,以CPD02作为分散剂,添加量为3 wt%时,制备出来的YAG浆料流变性能最为优异。同时,在烧结助剂的研究中,得出加入0.2 wt%正硅酸乙酯（TEOS）作为烧结助剂时,制备的陶瓷最为致密。其次,对于YAG陶瓷浆料的光固化性能进行系统的研究,通过打印曝光测试模型得出固化厚度和曝光时间之间的关系,以及对不同曝光时间下打印的生坯进行拉曼光谱测试,得到了聚合物在紫外光照射下的聚合转化率,最终确定最佳曝光时间为3 s。重要的是,对于YAG透明陶瓷的排胶和真空烧结工艺进行系统的研究,一共制定了三种不同的排胶制度和三种不同的烧结方案,研究了排胶时的气氛和升温速率,烧结时的升温速率和保温时间对陶瓷透过率的影响,结果表明,无论烧结方案如何,在95N2/5H2混合气下排胶是实现较好的致密化和光学性能的关键控制因素。此外,较低的升温速率确实可以促进致密化过程,并且可以平衡与在空气中排胶有关的一些缺点,获得的最高直线透过率高达77%。最后,成功制备了高质量且高透明的具有复杂形状结构的YAG透明陶瓷器件,包括“SIT”字母、Triply periodic minimal surfaces（TPMS）结构。
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