高性能陶瓷的显微结构和性能与烧成工艺紧密相关,本文作者对振动辅助热压烧结在高性能陶瓷的烧成上的应用进行了研究。作者在普通热压烧结(HP)的基础上,加上一套振动装置,该振动由精确控制的压力脉动系统产生,其频率和振幅可调。热压时,该系统可以给制品一个周期性的激振力,将热压与振动结合起来。在激振力的辅助下使得陶瓷在高温下的蠕变得到充分利用,坯体被“夯实”,加快了不易烧结陶瓷的致密化过程。作者对两类难于烧结的高性能陶瓷:强共价键、低自扩散系数、高热导率的AlN陶瓷和高透光率的Nd:YAG激光透明陶瓷,进行了振动辅助热压烧结实验研究,分析了工艺条件对这二种陶瓷烧结以及性能的影响,并讨论了振动辅助热压烧结的机理。作为与VHP的对比研究,本文作者研究了添加剂、烧结工艺等对无压烧结和热压烧结AlN陶瓷密度、强度、热导率等性能的影响。对于无压烧结AlN,当添加剂为4 wt%的Y2O3和1 wt%的CaO时,在1800℃保温2 h后,其密度为3.27 g/cm3,热导率为48W/(m·K)。热压烧结AlN时,在添加剂为2 wt%的Y2O3,烧成温度同样是在1800℃保温2h,热压压力为20MPa的情况下,其密度为3.26 g/cm3,热导率为88 W/(m·K)。增加添加剂Y2O3到3 wt%以上,并有少量CaO、CaF2、Li2O等低温烧结助剂存在时,样品易渗碳。在我们的实验范围内,只有仅用Y2O3作为烧结助剂,且添加量不超过2 wt%时,样品才不会渗碳。在烧结助剂Y2O3为2 wt%的情况下,进行了振动辅助热压烧结AlN和HP烧结的对比实验,研究了烧成温度、压力等对AlN陶瓷的密度、强度等性能的影响。结果表明:VHP可以在比HP低50℃以上的温度或者压力低5-10 MPa下使AlN陶瓷烧结。使用VHP烧结时,在1750℃,压力≥15 MPa,或1800℃,压力≥10 MPa的条件下,即可使样品达到致密化。而对于HP工艺而言,则需温度在1800℃以上,压力≥20 MPa的条件下,样品才接近致密。通过对AlN制品的高温退火热处理,可清除杂质相,从而提高AlN陶瓷的热导率,在1800℃退火60 h的AlN样品热导率明显上升,达到222 W/(m·K)。所制备的AlN陶瓷在实际应用测试时,具备优异的散热能力,可以用于高功率LED器件的散热基板。尤其适合做50 W以上高功率LED器件的基片。经过比较实验,确定了利用Y、Al和Nd的硝酸盐水溶液,以PEG为分散剂,通过共沉淀法制备Nd:YAG粉体工艺路线,当盐溶液的初始浓度为0.24 mol/L、煅烧温度为1000℃时,制备的YAG粉体颗粒分布比较均匀,粒径为50-80 nm左右,粉体的烧结活性好,在1740℃保温2小时就可实现致密烧结。石墨炉膛、石墨发热体等蒸发的碳易于渗透到样品中,从而降低样品的透明度,本课题采取高纯BN包埋法,消除了样品渗碳现象,透光率明显提高。用固相法原料制备的Nd:YAG样品的晶界杂质和杂相含量高,用液相法原料制备的样品晶粒晶界均匀干净,透光率大幅高于前者。YAG的热膨胀系数比较高,高温下形成的热应力易于导致样品破裂,VHP烧结后通过多次阶梯式保温退火工艺,消除制品内部的热压力,减少开裂缺陷,获得完整的YAG制品。经过退火热处理的Nd:YAG样品在特征波长处的透光率有所提高,在808 nm处的透光率为59.8%,而在1064 nm处的透光率达到了76.8%。