γ-AlON透明陶瓷粉末制備及其無壓燒結(jié)研究.pdf

1、在Al2O3-AIN二元體系中，按其結(jié)構(gòu)有2大類共13種氧氮化鋁存在，尖晶石型氧氮化鋁(γ—AlON)是其中重要的一類。密實(shí)的γ—AlON陶瓷塊體有優(yōu)良的機(jī)械和光學(xué)性能，尤其是在0.2～5.12μm范圍內(nèi)有很高的透光性能，使得它非常適合作為紅外窗口材料使用。 本文采用一種快速合成工藝以不同摩爾比的AlN和Al2O3為原料，合成出微細(xì)、分布均勻、較易破碎的單相γ—AlON透明陶瓷粉末。通過對合成γ—AlON粉末的物相分析，測試粉末

2、在近、中紅外區(qū)的透過率以及擬合其晶格常數(shù)與含氮量的關(guān)系，建立了粉末結(jié)構(gòu)、組成與性能之間的關(guān)系。研究了在碳熱氮化還原的基礎(chǔ)上運(yùn)用快速合成工藝，兩步法合成γ—AlON粉末。實(shí)驗(yàn)第一步在1550℃保溫氮化得到AlN和Al2O3的混合物，結(jié)果表明通過改變保溫時(shí)間最終可得到適量α—Al2O3和AlN的混合物；然后將此混合物經(jīng)除碳后直接快速合成γ—AlON。結(jié)果顯示該方法成功的合成出單相，且粒徑小于3μm的γ—AlON粉末。研究發(fā)現(xiàn)在快速升溫條件下

3、，γ—Al2O3+C體系中,γ—Al2O3在1600℃時(shí)仍然沒有完全轉(zhuǎn)變成α—Al2O3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米顆粒γ—Al2O3自身的穩(wěn)定性、C的阻隔作用以及快速升溫機(jī)制這三個(gè)因素是阻礙發(fā)生γ—Al2O3相交的原因。為了評價(jià)快速固相合成的γ—AlON粉末的燒結(jié)性能，我們采用無壓燒結(jié)法研究了該粉末的燒結(jié)溫度(1900～1975℃)和保溫時(shí)間(2～10h)對材料性能的影響。研究結(jié)果表明合適的燒結(jié)溫度為1950℃，燒結(jié)體的性能隨保溫時(shí)間的延長逐