【摘 要】
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YAG透明陶瓷具有良好的光学性能、力学性能以及热学性能,被广泛的用于透明装甲与光电窗口等领域,掺杂稀土离子后是常用的激光增益介质材料。为了满足激光输出的应用,实现大尺寸、高均匀性的YAG透明陶瓷制备,研究内容如下:研究了自发凝固成型过程中有机物和固含量对浆料性能的影响,IB600添加量为0.55 wt%、IB104添加量为0.25 wt%时,浆料具有良好的性能;浆料的固含量从76 wt%提升至81
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YAG透明陶瓷具有良好的光学性能、力学性能以及热学性能,被广泛的用于透明装甲与光电窗口等领域,掺杂稀土离子后是常用的激光增益介质材料。为了满足激光输出的应用,实现大尺寸、高均匀性的YAG透明陶瓷制备,研究内容如下:研究了自发凝固成型过程中有机物和固含量对浆料性能的影响,IB600添加量为0.55 wt%、IB104添加量为0.25 wt%时,浆料具有良好的性能;浆料的固含量从76 wt%提升至81 wt%,固化能力增强,流动性变差,固含量大于81 wt%时出现剪切增稠;素坯干燥收缩从6.98%降低至2.88%,相对密度从52.18%提升至55.93%;经1700oC真空烧结和1650oC热等静压烧结后,固含量78 wt%的样品在1064 nm处透过率为82.6%,烧结后样品显微结构均匀,未在内部观察到气孔。通过环氧树脂EGDGE对自发凝固成型体系交联改性,研究了EGDGE对浆料性能与素坯性能的影响。适量的EGDGE可以提高浆料的固化性能与素坯的成型能力;凝胶脱水率随EGDGE含量增加而降低,从3.23%降低至1.11%;EGDGE的加入会使坯体密度略有降低;1700oC真空烧结后样品内部气孔尺寸和数量升高;EGDGE加入量为0.8 wt%时光学性能最佳,在1064 nm处透过率为80.8%,过多EGDGE的会使陶瓷光学性能劣化。通过EGDGE对自发凝固成型体系改性,成功制备出90×30×4.5 mm光学性能良好的YAG透明陶瓷。研究了不同成型体系的烧结致密化过程。随烧结温度提升,样品密度升高,开口气孔和闭口气孔数量逐渐降低;自发凝固成型体系样品可以在更低温度烧结,光学性能也优于干压成型样品。PIBM体系样品经1675oC真空烧结保温12 h,透过率为81.91%;PIBM+EGDGE体系在1675oC保温6 h透过率为82.36%。在最佳制备工艺基础上,制备了1.5 at%的Yb:YAG透明陶瓷,样品在1100 nm处透过率为84.1%,最强吸收峰位于940 nm,吸收系数为1.88 cm-1,吸收截面值为6.9×1020cm-2,最强发射峰位于1029 nm;消光比为19.93 d B,单程损耗系数为1.44%/cm。图54幅;表8个;参97篇。
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