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人工晶体学报2026年第01期:Y_2O_3对MgAl_2O_4透明陶瓷光学及力学性能的影响

来源:期刊VIP网 时间:


作者:滕蔓;刘庆辉;刘鹏;李镔;王海丽;

单位:江苏师范大学物理与电子工程学院,江苏省先进激光材料与器件重点实验室;中材高新氮化物陶瓷有限公司;北京中材人工晶体研究院有限公司;

摘要:镁铝尖晶石(MgAl_2O_4)透明陶瓷具有透光范围广、力学强度高、耐高温等优点,在透明装甲、红外窗口和整流罩等领域具有巨大的应用潜力。但MgAl_2O_4中的氧离子扩散系数比较低,烧结致密化难,在烧结过程中往往需要引入烧结助剂。稀土倍半氧化物在高温下不易挥发,可有效促进MgAl_2O_4陶瓷的致密化。本文以商业MgAl_2O_4粉体为原料,以Y_2O_3为烧结助剂,采用无压预烧结结合热等静压(HIP)的方法,成功制备MgAl_2O_4透明陶瓷,并采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计、万能试验机等测试手段对微观结构、光学和力学性能进行表征和分析。结果表明:当掺杂0.020%(质量分数)Y_2O_3的MgAl_2O_4透明陶瓷在1 525℃无压预烧结结合1 600℃HIP后,所制得样品透过率最佳,在550和3 000 nm处透过率分别可达84.5%和87.8%,抗弯强度达333.2 MPa;与未掺杂Y_2O_3的样品相比,掺杂0.020%的MgAl_2O_4透明陶瓷的平均晶粒尺寸由8μm减小到4μm,抗弯强度提高了9.79%。

关键词:镁铝尖晶石;;透明陶瓷;;Y_2O_3;;烧结助剂;;透过率;;抗弯强度

基金资助:国家重点研发计划(2022YFB3705900)