改性Ba(Mg1-3Nb2-3)O3透明陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、與玻璃、單晶相比，透明陶瓷不僅具有良好的透明性，而且能在高溫高壓高腐蝕的環(huán)境下工作，并具有許多其他優(yōu)良的性質(zhì)，比如高熱導(dǎo)性、高強(qiáng)度、高硬度和優(yōu)良的介電性能等，所以透明陶瓷逐漸在光學(xué)照明技術(shù)、高溫技術(shù)以及無線電子技術(shù)等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。本文采用固相法制備了M4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3（M= Sn, Zr）透明陶瓷，研究了燒結(jié)工藝和M4+的添加量對陶瓷晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和光學(xué)性能的影響；分析了透明陶瓷透光性的影響因素，并

2、探討了微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的相關(guān)性；同時(shí)，對Sm3+摻雜Ba(Sn, Mg, Nb)O3透明陶瓷的光致發(fā)光性能做了初步研究。主要研究內(nèi)容包括：
　?、挪捎脽岱治?、X射線衍射分析、粒度分析和掃描電鏡等測試手段分析了制備工藝對Sn4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷結(jié)構(gòu)的影響，其結(jié)果表明：當(dāng)Sn4+的添加量高于10 mol％時(shí)，陶瓷屬于不具有雙折射的立方晶型，添加量增加到15 mol%出現(xiàn)了第二相。而且發(fā)現(xiàn)隨著燒結(jié)時(shí)間和燒結(jié)

3、溫度的增加，陶瓷的致密度先增加到最大值后下降。確定了Sn4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷的最佳燒結(jié)制度為1550℃保溫48 h，此時(shí)陶瓷的致密度達(dá)到其理論密度的99.84%，晶粒較大且均勻，晶界區(qū)域較少且不含雜相。
　?、品治隽藷Y(jié)時(shí)間、燒結(jié)溫度和Sn4+添加量對陶瓷光學(xué)性能的影響。當(dāng)燒結(jié)制度為1550℃保溫48 h時(shí)，Sn4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷在可見光波長范圍內(nèi)的透過率達(dá)到了53%，其折

4、射率高達(dá)2.09-2.22。透明陶瓷的透光性主要受晶體結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu)的影響，對于各向同性的Sn4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷來說，當(dāng)其氣孔率低于0.5%，晶粒均勻且較大（25μm），晶界區(qū)域較少且不含雜相時(shí)具有較高的透光性。同時(shí)，Sn4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷仍然保持較好的微波介電性能：?r=31.74，Q×f=25499 GHz，?f=+17.73 ppm/℃。
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5、4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷的結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能的影響。當(dāng)Zr4+的添加量達(dá)到15 mol%以上時(shí)，陶瓷屬于立方晶型，Zr4+摻雜使得陶瓷具有各向同性；當(dāng)Zr4+的添加量達(dá)到20 mol%，陶瓷中存在第二相。Zr4+: Ba(Mg1/3Nb2/3)O3透明陶瓷最佳燒結(jié)工藝為1550℃保溫48 h，此時(shí)陶瓷的相對致密度達(dá)到99.74%，透過率高達(dá)50%。分析了顯微結(jié)構(gòu)（氣孔率、晶粒尺寸和晶界結(jié)構(gòu)）對Zr4+: Ba(Mg1

6、/3Nb2/3)O3陶瓷透光性的影響，認(rèn)為致密度高，晶粒大小在5μm左右，不含第二相的樣品透光性能最好。
　?、妊芯苛薙m3+摻雜Ba(Sn, Mg, Nb)O3透明陶瓷的光致發(fā)光性能。通過測試不同Sm3+摻雜量粉體的吸收光譜，發(fā)現(xiàn)Sm3+摻雜量為1 mol%的曲線上可以觀察到407 nm和468 nm兩處出現(xiàn)吸收峰。對Sm3+摻雜Ba(Sn, Mg, Nb)O3透明陶瓷監(jiān)控407 nm激發(fā)時(shí)，可觀察到明顯的黃光（562 nm）、