AlON透明陶瓷的制备与性能_田庭燕VIP免费

AlON透明陶瓷的制备与性能田庭燕1,2戴杜洪兵1,2戴姜华伟1,2戴孙峰1戴陈广乐1戴张微1戴吕科1戴彭珍珍1(1.北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018；2.北京光电材料及器件研发基地，北京101111)摘要：以碳热还原法制得的氮氧化铝(aluminumoxynitride，Al23O18N5，AlON)粉体为原料，Y2O3为烧结助剂，采用热压烧结法在1850～1950℃和15～25MPa下制备了AlON透明陶瓷。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱仪分析了AlON陶瓷样品的相组成、显微形貌和红外透过率。结果表明：所制备的AlON透明陶瓷样品未发现杂质相，且晶界处未见明显的玻璃相，晶粒间为直接结合。AlON陶瓷样品的体积密度为3.69g/cm3，约为其理论体积密度的99.5%，弯曲强度为304MPa，断裂韧性为2.14MPa·m1/2；3mm厚透明陶瓷样品的红外透过率达81.3%。而气孔、晶界和第二相杂质等是影响AlON陶瓷透明度的主要因素。关键词：氮氧化铝；热压烧结；透明陶瓷中图分类号：TQ174文献标志码：A文章编号：0454–5648(2010)08–1455–04PREPARATIONANDPROPERTIESOFAlONTRANSPARENTCERAMICSTIANTingyan1,2，DUHongbing1,2，JIANGHuawei1,2，SUNFeng1，CHENGuangle1，ZHANGWei1，LÜKe1，PENGZhenzhen1(1.BeijingSinomaSyntheticCrystalsCo.,Ltd,Beijing100018;2.BeijingOptoelectronicMaterialsandDevicesR&DBase,Beijing101111,China)Abstract:Thetransparentaluminumoxynitride(Al23O18N5,AlON)ceramicswerepreparedbyhot-presssinteringinnitrogenatmos-phereat1850–1950and15℃–25MPa,usingcarbothermalreductionsynthesizedAlONpowderasrawmaterialandY2O3assinter-ingadditive.Thephasecomposition,morphologyandinfrared(IR)transmittanceoftheAlONsampleswereanalyzedbyX-raydif-fraction,scanningelectronmicroscopeandFouriertransforminfraredspectroscopy.TheresultsshowthattherearenoimpurityphaseinAlONceramicsamples,andnoobviousglassphaseatthegrainboundaryofcrystalgrainssincethecrystalgrainsarebounddi-rectly.ThedensityofAlONis3.69g/cm3,about99.5%ofitstheoreticaldensity.ThebendingstrengthandthefracturetoughnessofAlONceramicare304MPaand2.14MPa·m1/2,respectively.TheIRtransmittanceofthetransparentceramicsamplewith3mminthicknessis81.3%.Thepores,grainboundariesandsecondphaseinAlONceramicarethemainfactorsinfluencingthetransmittanceofAlONceramics.Keywords:aluminumoxynitride;hot-presssintering;transparentceramics上世纪80年代，美国Raytheon公司在军方资助下对新一代透明陶瓷氮氧化铝(Al23O15N5，AlON)进行了深入研究。2002年，Raytheon公司将制备AlON透明陶瓷的全套技术转让给Surmet公司，开始了AlON透明陶瓷的商业化生产，并进一步提高了AlON透明陶瓷的质量。AlON陶瓷具有良好的耐高温性、热震稳定性和抗侵蚀性能，成为一种理想的高温结构陶瓷和耐火材料。[1]同时AlON陶瓷具有优良的光学性能，因而是耐高温红外窗口和头罩材料的优选材料。[2–3]AlON透明陶瓷的制备方法主要有：热压烧结、[4]真空烧结、[5]常压烧结以及各种气氛烧结[6–8]和微波烧结法[9]等。AlON很难烧结达到完全致密，需加入一定烧结助剂通过液相烧结，而且在合成AlON粉体过程中可能残留杂质碳，会增加AlON透明烧结体制备的难度。目前国内对AlON透明陶瓷的制备报道较少。鉴于此，采用热压烧结法制备了AlON透明陶瓷，对AlON粉体及其热压烧结体的特性进行了表征，并检测了透明陶瓷的微观结构和透光性能。收稿日期：2010–02–06。修改稿收到日期：2010–03–17。第一作者：田庭燕(1981—)，女，硕士，工程师。Receiveddate:2010–02–06.Approveddate:2010–03–17.Firstauthor:TIANTingyan(1981–),female,master,engineer.E-mail:tiantingyan@sina.com第38卷第8期2010年8月硅酸盐学报JOURNALOFTHECHINESECERAMICSOCIETYVol.38，No.8August，2010硅酸盐学报·1456·2010年1实验1.1样品制备实验所用γ-AlON粉为本实验室以γ-Al2O3和5.6%(质量分数，下同)活性碳为原料，采用碳热还原法于高纯氮气气氛...