摻鏑釔鋁石榴石(Dy-YAG)陶瓷的SPS制備研究.pdf

1、釔鋁石榴石(YAG)陶瓷具有優(yōu)良的機械性能、耐高溫和耐腐蝕性能，可以用作結(jié)構(gòu)材料或增強材料。燒結(jié)至理論密度的YAG陶瓷具有良好的光學透明性，可以用作窗口材料；稀土離子取代YAG中的部分Y3+后，可以用作激光增益材料、熒光材料或者閃爍體。摻鏑釔鋁石榴石（Dy:YAG）陶瓷在紫外光激發(fā)下可以產(chǎn)生黃色光和藍色光，可以應用于顯示、照明等領(lǐng)域，具有很高的研究價值。
　　本論文以硝酸釔、硝酸鋁、硝酸鏑和檸檬酸為原料，采用溶膠-凝膠法合成粉體。

2、檸檬酸與硝酸根離子的摩爾比（γ）對于燃燒反應過程和粉體的性能有重要影響，研究表明，最佳的γ為0.167。將凝膠在740℃熱處理36h得到無定型相的前驅(qū)體粉體。在空氣中煅燒，前驅(qū)體粉體直接結(jié)晶形成YAG相。前驅(qū)體的煅燒溫度和煅燒時間對Dy:YAG粉體性能有重要影響。最佳工藝是在1000℃煅燒1h，所得粉體的平均晶粒尺寸為200nm。在353nm的紫外光激發(fā)下，Dy:YAG粉體出現(xiàn)了485nm為中心的藍色光和585nm為中心的黃色光發(fā)射，在

3、摻雜量為4％at.時Dy:YAG粉體的發(fā)射光譜出現(xiàn)了濃度猝滅。
　　YAH是亞穩(wěn)態(tài)相，易于轉(zhuǎn)變?yōu)閅AG，在傳統(tǒng)的合成條件下很難制備。場致快速合成技術(shù)升降溫速率快，在制備Dy:YAH粉體時有顯著優(yōu)勢。本論文研究了用場致快速合成技術(shù)制備Dy:YAH粉體過程中煅燒溫度、升溫速率和保溫時間對于物相的影響。隨著煅燒溫度的升高，粉體呈現(xiàn)無定型相→YAH→YAG的相變趨勢，獲取YAH相的溫度范圍為820~840℃；快速升溫和短時間保溫有利于獲得

4、YAH相，緩慢升溫和延長保溫時間會出現(xiàn)YAH和YAG混合相。場致快速合成技術(shù)制備Dy:YAH粉體的最佳工藝為：以100℃/min的升溫速率加熱到840℃，保溫3min，最佳工藝得到的Dy:YAH粉體平均顆粒尺寸為1.2μm。
　　以Dy:YAG粉體為原料用SPS燒結(jié)制備Dy:YAG陶瓷，隨著燒結(jié)溫度的升高，試樣晶粒明顯長大。在1450℃燒結(jié)所得到的Dy:YAG陶瓷的致密度為99.25%，平均晶粒尺寸為2.75μm。以Dy:YAH粉