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尖晶石型γ-AlON是一种同时兼具优异透光性和良好力学性能的结构—功能一体化透明陶瓷材料,可广泛用作先进载运装备的透明窗口。目前AlON的制备广泛采用两步法,即先合成AlON粉体,再烧结制备AlON透明陶瓷。其中AlON粉体的性能是影响后续透明陶瓷烧结制备的关键。本文从合成AlON粉体的原料入手,研究混合原料粉体吸光度及合成工艺对AlON粉体及其透明陶瓷性能的影响规律。 以纳米级氧化铝和活性炭为原料(活性炭含量为5.6wt.%),利用球磨方法制备具有不同吸光度的Al2O3/C混合粉体,再依据吸光度选取特征混合粉体,在不同合成工艺条件下研究混合粉体吸光度对AlON粉体性能的影响规律。最后,采用无压烧结技术在1880℃保温150min工艺下制备AlON透明陶瓷,研究混合原料粉体的吸光度及粉体合成工艺对AlON透明陶瓷透光性的影响规律。 原料粉体混合球磨工艺研究表明,通过调控磨球填充比、球料比、液固比、球磨机转速和球磨时间等参数,可以制备出吸光度不同的原料混合粉体。选择吸光度分别为0.8、1.0、1.2和1.4的四种特征原料混合粉体,进一步的AlON粉体合成工艺研究表明:较高原料混合粉体吸光度有利于在较低温度、较短保温时间条件下合成O/N较低的纯相AlON粉体,且该粉体球磨后颗粒尺寸较均匀、细小;当原料混合粉体吸光度较低时,在较低温度或较短保温时间条件下合成的粉体中易存在Al2O3残余,该粉体O/N偏高;以吸光度较低的混合粉体合成的AlON粉体,经球磨后,含尺寸较大的颗粒。 无压烧结制备AlON透明陶瓷研究表明:AlON透明陶瓷的O/N显著低于其粉体的O/N,O/N的最大降低幅度可达8左右,表明在无压烧结过程中AlON被继续氮化。吸光度为0.8和1.0的原料混合粉体,于1775℃保温30min或1750℃保温60min合成的AlON粉体O/N可达8-10左右,烧结制备的透明陶瓷O/N约为5.4,与尖晶石型AlON的理论O/N相近,该陶瓷透过率最高达79%。