透明陶瓷材料(透明氧化铝)

一、透明陶瓷材料

透明陶瓷具有优良的热及机械性能，同时保持着良好的透光性，在激光、闪烁体、透明装甲、照明灯管等方面有着广泛的应用。开展了(半)透明氧化铝陶瓷、透明氧化钇、透明氧氮化铝及高折射率透明陶瓷材料的研究，取得了一定的成果。

各种透明陶瓷材料

高强度气体放电灯用(半)透明氧化铝陶瓷灯管

(半)透明氧化铝陶瓷对可见光和红外光具有良好的透过性，同时也具有高温强度大、耐热性好、耐腐蚀性强及电阻率大等特点，可应用于高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯的放电管以及透红外窗口材料。

各种规格(半)透明氧化铝陶瓷灯管

?透明氧化钇(Y2O3)陶瓷

透明氧化钇(Y2O3)陶瓷在可见光至中红外（0.2~8μm）波段具有很高的透过率，具有熔点高、化学和光化学稳定性好的优点，能应用在红外发生器管等方面，同时可以作为高温炉的观测窗以及高温条件应用的透镜。

透明氧化钇陶瓷（φ60×1mm）及可见和红外波段透过率曲线

?透明氧氮化铝(AlON)陶瓷

透明氧氮化铝(AlON)陶瓷在可见光至中红外波段具有高的透过性能，同时兼有优异的物理、机械及化学性能。

透明AlON陶瓷（φ50×1mm）及中红外的透过率曲线

?高折射率铪酸钇(Y2Hf2O7)透明陶瓷

Y2Hf2O7透明陶瓷具有高的密度，高有效原子序数，高射线吸收能力和高的折射率，是较为理想的稀土掺杂基体材料，在光学摄影领域有潜在的应用前景。

铪酸钇(Y2Hf2O7)透明陶瓷及不同波长下的折射率曲线

二、高热导氮化铝(AlN)陶瓷材料

在陶瓷材料中，AlN具有异常高的导热性(比Al2O3高3~10倍，与BeO接近)、低的电导率、介电常数及介电损耗。另外，AlN的热膨胀系数远比BeO与Al2O3的低，与硅的热膨胀系数相近，及其电性能优良、机械性能好且无毒性等特性，被认为是最理想的基片材料，成为高密度、大功率和高速集成电路基板的封装的理想材料，在通讯、微电子等领域内应用前景十分广阔。

各种规格氮化铝基片

三、上转换发光材料

透明陶瓷的上转换发光

透明陶瓷的上转换发光在诸如短波长全固化紧凑型上转换激光器、三维立体显示、生物分子荧光标记、光纤放大器、共聚焦显微镜双光子成像、防伪等领域具有潜在的应用前景。

稀土掺杂氧化钇透明陶瓷在980nm激光激发下发出蓝、绿、橙、红光稀土掺杂NaYF4纳米晶的上转换发光

近年来，随着纳米颗粒制备技术的发展，上转换的研究迎来了新一轮热潮。NaYF4基质作为上转换发光效率最高的基质材料，受到了广泛关注。我们采用化学方法制备出来红绿蓝三色发光的NaYF4纳米颗粒，并对其进行了表面聚合物包裹、二氧化硅包裹及基团交换等修饰。

NaYF4纳米晶的上转换蓝光和绿光发射二氧化硅包覆NaYF4: Yb3+, Er3+纳米晶

四、纤维补强氧化物陶瓷基复合材料

碳纤维补强石英基复合材料的抗折强度达到740MPa（单向排列），比原来的600 MPa提高了23.3％。通过工艺参数的优化，材料体积密度可控制在1.95～2.04g/cm3范围内，热膨胀系数为0.69×10-6/℃，具有良好的抗机械冲击和热冲击性能。在石英纤维补强石英复合材料研究中，发现了常规工艺条件下方石英的无定形化现象，

即晶化的石英纤维在较低的温度于真空或还原性气氛下热处理能够转变为无定形态。

五、新型成型工艺研究

随着科学技术的发展，对高性能陶瓷的需求越来越广泛，各种新型成型工艺的研究越来越受到重视。

?凝胶注成型新型固化体系的探索研究

开发了基于亲核加成的新型凝胶注固化体系, 适于空气中操作，解决了常规凝胶注工艺的氧阻聚难题。

凝胶注成型制备的半透明氧化铝陶瓷（φ80×3mm3）

?发泡法制备多孔氧化铝陶瓷

利用发泡剂在凝胶体系中直接发泡形成泡沫，获得具有泡沫结构的多孔陶瓷，制备了多孔氧化铝陶瓷。

不同相对密度的泡沫氧化铝陶瓷的显微结构

强磁场辅助制备晶粒定向透明氧化铝陶瓷

利用氧化铝颗粒在强磁场条件下发生择优取向的原理，制备了晶粒定向排列的透明氧化铝陶瓷，具有更优异的光学透过性能。

（a）晶粒定向排列;（b）晶粒无序排列

透明陶瓷论文

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透明陶瓷的制备与用途摘要一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。目前制备透明陶瓷的方法主要有：透明32O Al 陶瓷制备；无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷；32O Y 透明陶瓷等。主要的制备过程与传统陶瓷基本一致，大体上也要经过原料选择，成型，干燥，烧成等步奏。透明陶瓷的透光性好，机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛，更先进。目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜；透光的灯罩；红外测试仪的外壳；ALON 还可以用于防弹材料，超市条码扫描器窗口等方面；我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。关键词透明陶瓷；烧结；制备；用途；未来引言一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。它对原料以及制造工艺的要求相当严格，例如，原料必须要有很高的纯度和粒度。因此透明陶瓷的价格很昂贵，是现代陶瓷中的高级制品。正文

提高氧化铝透明陶瓷透明度

提高氧化铝透明陶瓷的透明度氧化铝透明陶瓷:又称半透明氧化铝陶瓷或透明多晶氧化铝陶瓷主晶相为α-A12O3。密度3.98g/cm3以上。直线透光率90%～95%以上。介电常数大于9.8。介电损耗角正切值小于2.5×10-4(1GC>，抗弯强度大于350～380MPa。击穿强度6.0～6.4kV/mm。热膨胀系数(6.5～8.5>×10-6/℃。高温下具有良好耐碱金属蒸气腐蚀性。原料为纯度99.99%以上的Al2O3，添加少量纯氧化镁、三氧化二镧、或三氧化二钇等添加剂，采用连续等静压成型，气氛烧结或热压烧结，严格控制晶粒大小，可获得高致密透明陶瓷。用于制造高压钠灯的发光管(工作寿命可超过2万h>。也可用作微波集成电路基片、轴承材料、耐磨表面材料和红外光学元件材料等。 1. 概述透明陶瓷特性：耐高温耐腐蚀高绝缘高强度透明一般陶瓷—气孔、杂质、晶界、结构 ↓ 对光反射损失+吸收损失 ↓ 光学不透明 2.透光模型表面反射光 ↑ 入射光→陶瓷材料→透射光 ↓ 内部吸收光 + 散射光 ↑↑ 晶体本身+杂质外表+内散射中心 ↓ 杂质+微气孔+晶粒直径↓ 散射量最大←入射光波长=晶粒直径 3.陶瓷透光的基本条件 1>致密度>理论密度的99.5% 2>晶界无空隙或空隙大小<<入射光波长

3>晶界无杂质及玻璃相，或其与微晶体的光学性质相似 4>晶粒较小且均匀，其中无空隙 5>晶体对入射光的选择吸收很小 6>晶体无光学异向性(立方晶系> 7>表面光洁 4.工艺原理 <1）控制以体积扩散为烧结机制的晶粒长大过程晶粒过快生长—晶界裂缝，封闭气孔晶粒生长速度 > 气孔移动速度 —包裹于晶体内的气孔更不易排出加入适量MgO(0.1-0.5%> →透明Al 2O 3 陶瓷 ↓ 1>MgAl 2O 4 晶界析出，阻止晶界过快迁移 2>MgO较易挥发，防止形成封闭气孔↓ 限制晶粒过快生长—微晶结构透明Al 2O 3 陶瓷 <2）控制气孔平均尺寸烧结透明Al 2O 3 陶瓷：晶粒~25μm，大小均匀气孔半径0.5-1.0μm 气孔率0.1% 热压烧结Al 2O 3 陶瓷：晶粒1-2μm，大小不均气孔半径~0.1μm 对可见光散射效应强在可见光区透光率：烧结瓷 >热压瓷 <3）其他因素：原料纯度、细度，成型方法，烧结气氛等氢气或真空中烧结，透光率高 5.工艺方法 1）配料主料：高纯Al 2O 3 (>99.9%> —硫酸铝铵热解法 Al 2(NH 4 > 2 (SO 4 > 4 ?24H 2 O ~200℃ → Al 2 (SO 4 > 3 ?(NH 4 > 2 SO 4 ?H 2 O + 23 H 2 O↑ 500~600 ℃ → Al 2 (SO 4 > 3 + 2NH 3 ↑+SO 3 ↑ + 2 H 2 O↑ 800~900 ℃ →γ-Al 2O 3 + 3 SO 3 ↑ ~1300 ℃/1.0~1.5h →α-Al 2O 3 (少量γ-Al 2O 3 提高活性，促进烧结> 改性料：MgO 以Mg(NO 3> 2 加入，共同热分解 —分布均匀，活性较大的MgO 2）成型和烧结： a>常温注浆或等静压成型，高温烧结浆料pH=3.5，流动性较好坯体理论密度 > 理论密度的85% 氢气或真空下烧结，T=1700-1900℃

氧化铝陶瓷的制备与应用

论文题目：氧化铝陶瓷的制备与应用学院：材料科学与工程学院专业班级：材料化学2班学号：20090488 姓名：王杰日期：2011-10-19

氧化铝陶瓷的制备与应用摘要：氧化铝陶瓷是用途最广泛的陶瓷材料中的一种，它可用作机器及设备制造中的耐腐蚀材料、化工专业中的抗腐蚀材料、电工及电子技术中的绝缘材料、热工技术中的耐高温材料以及航空、国防等领域中的某些特种材料。 Abstract: the alumina ceramics is the most widely use of one of the ceramic material, it can be used as the machine and equipment manufacture of corrosion resistant material, chemical corrosion materials in the professional, electrical and electronic technology of thermal insulation materials, high temperature resistant materials and technologies in the aerospace, defense, etc to some of the special material. 关键词：氧化铝陶瓷耐磨性机械强度耐化学腐蚀 Keywords: alumina ceramics Wear resistance Mechanical strength Chemical corrosion-resistant 氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。[1] 1.硬度大经中科院上海硅酸盐研究所测定，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。 2.耐磨性能极好经中南大学粉末冶金研究所测定，其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上。

《透明陶瓷》论文

1.1 透明32O Al 陶瓷制备的研究进展 1.1.1 放电等离子烧结（SPS ）透明氧化铝陶瓷的SPS 烧结近几年也得到研究和探索。Dibyendu 】【1以平均粒径为100 nm 的高纯Al2O3为原料，在不使用任何添加剂的情况下采用SPS 烧结，工艺条件为压力275 MPa ，最高烧结温度1150℃，制备了平均晶粒尺寸为0． 3 μm ，硬度达到23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。 Jiang 等】【2采用高纯纳米32O Al 粉( ＞ 99． 995%) ，0.2 wt% MgO( 以3)NO (Mg 形式加入) 作为烧结助剂，SPS 烧结工艺为真空条件下90 MPa 压力，在3min 内温度从室温升至600 ℃，然后快速升温至1300 ～ 1700℃，保温3 ～ 5 min 。结果表明，1300 ℃ × 5 min 条件SPS 烧结的试样达到完全致密化，晶粒尺寸仅为0．5 ～ 1μm ，在中红外区透光率可达85%，而经1700 ℃ × 3 min 条件下SPS 烧结试样，晶粒尺寸迅速增大至5μm 左右。Michael 等】【3同样采用SPS 烧结制备了透明氧化铝陶瓷，并研究SPS 过程中添加剂种类及含量对32O Al 透光性的影响。研究发现使用Mg 、Y 、La 三元复合添加剂，总质量为450 ppm 时，32O Al 陶瓷的直线透光率能达到57%。 1.1.2 微波快速烧结微波烧结是利用材料在微波电磁场中的介电损耗使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度而实现致密化的快速烧结技术。微波烧结速度快、时间短，从而避免了烧结过程中陶瓷晶粒的异常长大，最终可获得高强度和高致密度的透明陶瓷。Cheng 等】【4研究发现微波烧结氧化铝在加入百分比为0．05% 氧化镁烧结助剂的条件下烧结45 min 就可以得到密度为 3． 97 /cm3，平均粒径为40 μm 透明性能优异的氧化铝陶瓷。但是，微波烧结有其本身的问题，如控温准确度，温度场均匀性等，这往往会产生氧化铝晶体晶粒尺寸的差别非常大，从而影响材料质量的稳定性。 1.2 无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷实验所用原料为纯度99.99%的国产微米32O Y 粉和亚微米32O AL 粉.实验流程如图1 所示, 精确称量(精确到0.1mg)32O Y (33.8715g)和32O AL (25.4903g)粉体, 把称量的粉体放入干净的装有Al2O3 磨球(球料比2:1)的32O AL 球磨罐中. 把0.8wt%的正硅酸乙酯(TEOS, 分子式i S (52H OC )4)滴入28mL 无水乙醇中, 然后倒入球磨罐中, 封紧后以120r/min 的速度球磨12h. 球磨结束后打开球磨罐滴入一定量的氨水, 调节pH 值至9(32O Y 和32O AL 的等电点), 然后继续球磨10min 以混合均匀. 把球磨后的浆料倒入石膏模具中在低温下干燥48h, 随后在空气气氛下于600℃煅烧 2h, 除去残留的TEOS. 把得到的素坯置于真空

陶瓷工厂设计说明书

1.设计任务 (1)原料车间面积：100m×80m；主风向为南风；平均最高气温35℃，最低气温15℃； (2)进行原料车间工艺设计和布置，体现主要设备（粗碎、中碎和细碎）、辅助设备、原料堆场等位置以及平面关系。根据设计任务，本次设计决定设计年产50万㎡釉面砖小型陶瓷工厂，详细设计说明如下。2.原料车间工艺设计（1）工艺设计的基本原则 ①安全可靠、经济合理、技术先进 ②合理地选择工艺流程和设计指标 ③为生产挖掘和发展留有余地 ④合理考虑机械化、自动化装备水平 ⑤注意环境保护，减少污染 ⑥要考虑土建、公用等设计的要求，并为土建及公用设计提供可靠依据（2）原料的储存和运输 ①原料的贮存原料的贮存有露天堆存和库内堆存两种方式。露天堆存常用于存放长石、石英等块状硬质原料。原料库主要用于存放各种粘土和粉状原料，有地上式及半地下式两种。地上式又分为简易库房及大型仓库。简易库房投资省，但难于机械化；而大型仓库投资费用大、易于机械化。半地下式仓库易于组织机械运输，但通风采光不良，地下水处理上也有困难。故设计采用原料库堆放原料。物料平衡计算主要参数见附录一。存放面积：根据《陶瓷工艺设计概论》P76表3-8、3-9，硬质原料堆场面积S =1407㎡ 1 =3986㎡粘土类原料及要风化的原料堆积面积S 2 原料堆场面积共5393㎡≈5400㎡。 ②原料的运输

常见的运输方法有手推车、电瓶车、铲车、皮带运输机和斗式提升机等。考虑本厂设计为小型陶瓷厂，故采用皮带运输机和斗式提升机。（3）原料的检选、清洗和煅烧 ①原料的检选、清洗进厂原料因含有杂质，应进行检选，一般采用人工检选。硬质原料还要清洗，本设计采用人工洗石，冬季人工淘洗应使用温水。 ②原料煅烧煅烧多采用活底倒焰窑或普通倒焰窑。（4）原料的破碎、粉碎 ①粗碎原料粗碎后的粒径范围为4~5cm，一般不大于7cm。采用颚式破碎机。设备年时基数251d ×8h/d=2008h，设备生产能力8t/d。鄂式破碎机理论台数：，，······································①=1台设备详细参数：型号进料口尺寸（mm）最大进料口尺寸（mm）出料口尺寸（mm）处理能力（t/h）电机功率（kw）重量（t）外形尺寸（mm）（高×宽×长） PEF250×400 250× 400 210 20-80 4-14 18.5kw 2.8 430×1310×1340 ②中碎中碎后原料的粒径范围为0.3~0.5mm,采用石质碾轮机的干轮碾。向轮碾机中加料时，设置料仓及机械化喂料设备。根据公式①，算得所需轮碾机一台。设备详细参数：型号混合盘容量（L）每次投料量（kg）电机功率（kw）生产能力（t/h）外形尺寸（m）整机重量（kg） LNX-800 800 800 18.5 10 4×2.6×2.3 4500

氧化铝陶瓷介绍

氧化铝陶瓷介绍来自:中国特种陶瓷网发布时间:2005-8-3 11:51:15 氧化铝陶瓷制作工艺简介氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下：一粉体制备：将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在１μｍ?微米?以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在９９．９９％外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，?一般为重量比在１０—３０％的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在１５０—２００℃温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加１～２％的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂ＰＶＡ。欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Ａｌ２Ｏ３喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于３０℃。颗粒级配比理想等条件，以获得较大素坯密度。二成型方法：氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。摘其常用成型介绍：１干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过１ｍｍ，长度与直径之比不大于４∶１的物件。成型方法有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种，可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为２００Ｍｐａ。产量每分钟可达１５～５０件。由于液压式压机冲程压力均匀，故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化，易导致烧结后尺寸收缩产生差异，影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。粉体颗粒以大于６０μｍ、介于６０～２００目之间可获最大自由流动效果，取得最好

透明氧化铝陶瓷制备的研究进展

透明氧化铝陶瓷制备的研究进展关键词：透明氧化铝，透光率，烧结助剂，烧结工艺 1引言透明氧化铝陶瓷最早是由美国Coble博士发明的，他通过在Al2O3中添加0．25wt% MgO，于1700～1800℃氢气气氛下烧结出呈半透明的氧化铝陶瓷，从此开创了透明氧化铝陶瓷研究和应用的新篇章［1］。经过半个世纪的不懈努力和研究，科研工作者发现，通过提高氧化铝的纯度、致密度以及合理的调控显

微结构，可以显著提高氧化铝陶瓷的透光性。随着研究的不断开展，制备氧化铝陶瓷的烧结助剂得到了极大地扩展，除了MgO，一些稀土氧化物（如Y2O3、La2O3、ZrO2等）同样可以作为氧化铝陶瓷的烧结助剂，并且采用复合添加剂的效果优于单独使用MgO。关于添加剂的引入方式，谢志鹏等［2］提出了化学沉淀包覆工艺，在1800℃氢气气氛下烧结，制备了透明氧化铝陶瓷。与传统的球磨工艺相比，该方法能够实现添加剂在氧化铝基体中的均匀分布，从而大大提高了陶瓷的透光性。关于透明氧化铝陶瓷的烧结技术，最近的研究工作表明，采用热等静压（HIP）、放电等离子（SPS）等特种烧结工艺可以制备出亚微米晶的高性能透明氧化铝陶瓷。例如，Jin等［3］采用SPS工艺，于1250～1350℃，80MPa压力下烧结，制备了晶粒尺寸小于1μm，直线透光率为53%的透明陶瓷。由于晶粒细小，其机械强度也非常优异。此外，Mao等［4］就氧化铝晶粒光轴取向对透光性的影响进行了研究，他们通过在强磁场条件下进行透明Al2O3陶瓷浆料的注浆成型，使烧结后的Al2O3陶瓷晶粒光轴趋于一致，从而减少六方晶系Al2O3陶瓷因双折射率不同带来的光损失，显著提高透明Al2O3陶瓷的透过率。下面就影响氧化铝陶瓷透光性的各种因素，以及氧化铝粉体选择、烧结助剂及作用、烧结工艺及透明氧化铝陶瓷的应用进行综述。 2影响氧化铝陶瓷透明性的因素 2.1.1气孔对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔率，又包括气孔尺寸、数量、种类。普通陶瓷即使具有高的密度，往往也不是透明的，这是因为其中有很多封闭气孔，并且当陶瓷内部的气孔率大于1%时，陶瓷就基本不再透明。有实验

氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷（alumina ceramics）是一种以α- Al2O3为主晶的陶瓷材料。其Al2O3含量一般在75～99.99%之间。通常习惯以配料中Al2O3的含量来分类。Al2O3含量在75%左右的为“75瓷“，含量在85%左右的为“85瓷“，含量在95%左右的为“95瓷“，含量在99%左右的为“99瓷“。工业Al2O3是由铝钒土（Al2O3·3H2O）和硬水铝石制备的，对于纯度要求不高的，一般通过化学方法来制备。电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000～2400C熔融制得，也称人造刚玉。 Al2O3有许多同质异晶体。根据研究报道过的变体有十多种，但主要有三种，即γ- Al2O3，β- Al2O3，α- Al2O3。Al2O3的晶体转化关系如下图，其结构不同，因此其性质也不同，在1300度以上的高温几乎完全转变为α- Al2O3。 γ- Al2O3，属尖晶石型（立方）结构，氧原子形呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。它的密度小。且高温下不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途材料。 β- Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示（RO指碱土金属氧化物，R2O指碱金属氧化物），其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]ˉ层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离

子排列成立方密堆积，Na＋完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电。 α- Al2O3，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然办只存在α- Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。α- Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。它是三种形态中最稳定的晶型，电学性质最好，具有优良的机电性能。 Al2O3中的化学键是离子键，离子键也称“电价键”，它是由金属原子失去外层电子形成正离子，非金属原子取得电子形成负离子，互相结合形成的。离子键是依靠正负离子间静电引力所产生的化学键，它没有方向性也没有饱和性。A Al2O3陶瓷属于氧化物晶体结构，氧化物结构的结合键以离子键为主，它的分子式通常以AmXn 表示。A(或者B)表示与氧结合的正离子，n为离子数，x表示氧离子，n表示它的数量。大多数氧化物中的氧离子半径大于正离子的半径。所以它们的结构是以大直径的氧离子密堆排列的骨架，组成六方或面心立方点阵，小直径的正离子嵌入骨架的间隙处。这种陶瓷材料具有高的硬度和熔点。陶瓷体的相组成中，晶相相对含量波动范围很大，通常特种陶瓷中晶相体相对含量较高。晶相对陶瓷材料性质有很大的影响。表中列出了一般陶瓷到特种陶瓷中的刚玉相(α- Al2O3)含量的变化及表现出的性能差异。

2010.氧化钇透明陶瓷的研究进展_靳玲玲

沈宗洋等： (Na, K)NbO3基无铅压电陶瓷的研究进展· 521 · 第38卷第3期氧化钇透明陶瓷的研究进展靳玲玲1，蒋志君2，章健1，王士维1 (1. 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 200050；2. 科技部高技术研究发展中心，北京 100044) 摘要：Y2O3为立方结构，熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽，声子能量低，易实现稀土离子的掺杂。Y2O3透明陶瓷在高温窗口，红外头罩，发光介质(闪烁、激光和上转换发光)及半导体行业具有潜在应用价值，有些已获得实际应用。结合研究结果，本文重点介绍Y2O3透明陶瓷制备工艺的研究进展，综合评述Y2O3透明陶瓷在高压气体放电灯灯管、窗口材料、闪烁陶瓷、激光陶瓷、上转换发光等应用领域方面的研究，并对国内Y2O3透明陶瓷的研发提出看法。关键词：氧化钇；透明陶瓷；制备工艺；稀土掺杂；综合评述中图分类号：O61 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)03–0521–06 RESEARCH PROGRESS OF YTTRIA TRANSPARENT CERAMICS JIN Lingling1，JIANG Zhijun2，ZHANG Jian1，WANG Shiwei1 (1. Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050; 2.The High Technology Research and Development Center, The Ministry of Science and Technology, Beijing 100044, China) Abstract: Because of the high melting point, chemical stability, high transmittance from ultraviolet rays to middle infra-red, and low phonon energy, yttria is a promising material for high temperature windows, infrared domes, optical matrix for scintillation, laser output and upconversion, and components of semiconductor devices. In this paper, the preparation process of yttria transparent ce-ramics and luminescence of the yttria transparent ceramics doped with rare earth elements are discussed in detail. And the applications in high-pressure gas discharge lamp, windows, scintillation ceramics, laser ceramics, upconversion luminescence, and so on are re-viewed. Finally, the views on the research of yttria transparent ceramics are put forward. Key words: yttria; transparent ceramics; preparation technology; rare-earth element doping; review 室温下，Y2O3为稳定的c型立方结构, 晶格常数为1.060nm, 空间群为T h7。每个单胞中包含32个Y3+和48个O2–。Y离子格位存在两种不同的晶格环境，有8个高对称性的S6(即C3i)格位和24个低对称性的C2格位。两种不同Y格位的配位数均为6。 Y2O3的物理化学性质的主要特点是： 1) 熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽(0.23～8.0μm)； 2) 在1050nm处，其折射率高达1.89，使其具有80%以上的理论透过率； 3) Y2O3具有足以容纳大多数三价稀土离子发射能级的、较大的导带到价带的带隙，可以通过稀土离子的掺杂，实现发光性能的有效裁剪，从而实现其应用的多功能化； 4) 声子能量低，其最大声子截止频率大约为550cm–1，低的声子能量可以抑制无辐射跃迁的几率，提高辐射跃迁的几率，从而提高发光量子效率；[1] 5) 热导率高，约为13.6W/(m·K)，高的热导率对其作为固体激光介质材料极为重要。[2] 上述特性使Y2O3透明陶瓷在高温窗口、红外探测、发光介质、半导体行业具有潜在应用价值。本收稿日期：2009–06–16。修改稿收到日期：2009–08–08。基金项目：国家“863”计划(2006AA03Z535)资助项目。第一作者：靳玲玲(1983—)，女，博士研究生。通信作者：王士维(1964—)，男，博士，教授。Received date:2009–06–16. Approved date: 2009–08–08. First author: JIN Lingling (1983–), female, postgraduate student for doctor degree. E-mail: lljin@https://www.360docs.net/doc/f513466157.html, Correspondent author: WANG Shiwei (1964–), male, Doctor, professor. E-mail: swwang51@https://www.360docs.net/doc/f513466157.html, 第38卷第3期2010年3月硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 3 March，2010 DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2010.03.010

陶瓷材料

简介陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。编辑本段分类陶瓷材料分为普通陶瓷（传统陶瓷）材料和特种陶瓷（现代陶瓷）材料两大类。普通陶瓷材料采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。本节主要介绍特种陶瓷。编辑本段性能特点力学性能陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。热性能陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。电性能大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件。铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数，可用于制作电容器，铁电陶瓷在外电场的作用下，还能改变形状，将电能转换为机械能（具有压电材料的特性），可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。少数陶瓷还具有半导体的特性，可作整流器。化学性能陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。光学性能陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。编辑本段常用特种陶瓷材料根据用途不同，特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷。 1．结构陶瓷氧化铝陶瓷主要组成物为Al2O3，一般含量大于45%。氧化铝陶瓷具有各种优良的性能。耐高温，一般可要1600℃长期使用，耐腐蚀，高强度，其强度为普通陶瓷的2~3倍，高者可达5~6倍。其缺点是脆性大，不能受受突然的环境温度变化。用途极为广泛，可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等，也可作刀具和模具。氮化硅陶瓷主要组成物是Si3N4，这是一种高温强度高、高硬度、耐磨、耐腐蚀并能自润滑的高温陶瓷，线膨胀系数在各种陶瓷中最小，使用温度高达1400℃，具有极好的耐腐蚀性，除氢氟酸外，能耐其它各种酸的腐蚀，并能耐碱、各种金属的腐蚀，并具有优良的电绝缘性和耐

氧化铝陶瓷的烧结教材

氧化铝陶瓷的烧结摘要：随着科学技术与制造技术日新月异的发展，氧化铝陶瓷在现代工业中得到了深入的发展和广泛的应用。本文就氧化铝陶瓷的烧结展开论述。主要涉及原料颗粒和烧结助剂两方面，以获得性能良好的陶瓷材料，对满足工业生产和社会需求有非常重要的意义。关键词：氧化铝；原料颗粒；烧结助剂； 1 引言在科学技术和物质文明高度发达的现代社会中，人类赖以制成各种工业产品的材料实在千差万别，但总体包括起来，无非金属、有机物及陶瓷三大类[1]。氧化铝陶瓷是目前世界上生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一，具有机械强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、化学稳定性优良等性能，而且在一定条件下具有良好的光学性和离子导电性。基于Al2O3陶瓷的一系列优良性能，其广泛应用于机械、电子电力、化工、医学、建筑以及其它的高科技领域[2]。在氧化铝陶瓷的生产过程中, 无论是原料制备、成型、烧结还是冷加工, 每个环节都是不容忽视的。目前氧化铝陶瓷制备主要采用烧结工艺[3]，坯体烧结后，制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。因此，深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术及影响因素，合理选择理想的烧结制度确保产品的性能、分析烧结机理、研究添加剂工作机理等对氧化铝陶瓷生产极有帮助，为氧化铝陶瓷的更广泛应用提供理论依据，为服务生产和社会需要非常重要。 2 氧化铝陶瓷简介 Al2O3是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一，具有一系列优良的性能[4]。Al O3陶瓷通常以配料或瓷体中的Al2O3的含量来分类，目前分为高纯型与2 普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料。由于其

中国陶瓷的论文

中国陶瓷论文摘要：在国际社会中，China既有中国的意思，又有陶瓷的意思，这就清楚地表明了中国就是"陶瓷的故乡"，陶瓷就是中国的象征。的确，一部中国陶瓷史，就是一部形象的中国历史，一部形象的中国民族文化史。然而，在奔流不息的历史长河中，风流总被风吹雨打去；大浪淘沙，沉淀下来的各个时代的文明遗物，成为人类最宝贵的文化遗产，永世相传。今天不少古窑遗址已得到了保护，但大部分仍处于自然状态，破坏十分严重，令人担忧。陶瓷，是中华民族重要的核心文化之一，我们有责任有义务加以重视并予以弘扬，让我们子孙后代知道“china”来自哪里。论文关键词：陶瓷发展史发展前景正文：一：陶瓷简介陶瓷，众所周知，即陶器与瓷器的总称。。中国人早在约公元前8000－2000年（新石器时代）就发明了陶器。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。陶瓷,是人类在生存空间中最早出现的几种艺术形式之一。从初始的以实用为目的,渐渐随着技术的进步而增加了美学的功能,使其成为集实用和欣赏为一体的工艺美术品,最终,陶瓷又摆脱了实用的初衷,成为完全意义上的欣赏品。二：陶瓷的发展史

陶瓷的产生和发展，实际上是同人们的生活和生产实践紧密相连的。大约在70万年以前的原始时代，人们就发现，将泥巴晾干后加火一烧就变得坚硬起来，而且可以做成各种形状用来盛水，放食物等等，这便是陶器产生的初始。陶器的发明是人类文明的重要进程，它揭开了人类利用自然、改造自然、与自然做斗争的新的一页，具有重大的历史意义，是人类生产发展史上的一个里程碑。下面具体分析陶瓷的发展史。 1：夏、商、周朝时期的陶瓷文化商朝殷虚的遗址中挖出的陶片、陶罐包括很多种款式，有灰陶、黑陶、红陶、彩陶、白陶，以及带釉的硬陶，这些陶器上的纹饰、符号、文字与殷商时代的甲骨文和青器有密切的关系。青器的成本高只能为贵族享用，广大民众的各种生活器皿只能采用陶器。因此可以了解商代制陶工艺也得到普遍的发展，带釉的硬陶在这个时期已经出现了，釉色青绿而带褐黄，胎质比较硬，呈灰白色。陶器在此时已经不在局限於盛物器皿，应用范围较广，大略可分为日用品类、建筑类、殉葬类、祭祀礼器类。朝廷对於制陶工作也很重视。 2：秦汉时期陶瓷文化秦汉-古代的建筑多采用木料来架构，不易久存，所以一些伟大的建筑，如秦代的阿房宫和汉代的未央宫，都无法完整保存下来，但仍可在残存的废墟中发现瓦当及汉砖等遗物，藉以略窥古代建筑的规模。 3：隋唐朝时期的陶瓷文化

透明陶瓷材料

透明陶瓷材料在我们《材料学导论》课上，何老师介绍了一种材料叫做无色透明陶瓷，这个让我惊奇，因为在我的潜意识里，我一直觉得陶瓷是白色的，又或者是镶嵌一些其他的色彩，比如我们日常生活里见到的碗、盘子、花瓶、酒盅之类的，都不是无色的，因此透明陶瓷引起了我的兴趣。一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的,原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉（Al2O3)、氧化镁{MgO)、氧化铍(BeO)、氧化钇(Y2O3)、氧化钇-二氧化锆(Y2O3-ZrO2)等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓(GaAs)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氟化镁(MgF2)、氟化钙(CaF2)等。这些透明陶瓷不仅有优异的光学性能，而且耐高温，一般它们的熔点都在2000℃以上。如氧化钍-氧化钇透明陶瓷的熔点高达3100℃，比普通硼酸盐玻璃高1500℃。透明陶瓷的重要用途是制造高压钠灯，它的发光效率比高压汞灯提高一倍，使用寿命达2万小时，是使用寿命最长的高效电光源。高压钠灯的工作稳定高达1200℃，压力大、腐蚀性强，选用氧化铝透明陶瓷为材料成功地制造出高压钠灯。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃，它们耐磨损、耐划伤，用透明陶瓷可以制造防弹汽车的窗、坦克的观察窗、轰炸机的轰炸瞄准器和高级防护眼镜等。透明陶瓷的制造是有意识地在玻璃原料中加入一些微量的金属或者化合物（如金、银、铜、铂、二氧化钛等）作为结晶的核心，在玻璃熔炼、成型之后，再用短波射线（如紫外线、X射线等）进行照射，或者进行热处理，使玻璃中的结晶核心活跃起来，彼此聚结在一起，发育成长，形成许多微小的结晶，这样，就制造出了玻璃陶瓷。用短波射线照射产生结晶的玻璃陶瓷，称为光敏型玻璃陶瓷，用热处理办法产生结晶的玻璃陶瓷，称为热敏型玻璃陶瓷。透明陶瓷的机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。光敏型玻璃陶瓷还有一个很有趣的性能，就是它能象照相底片一样感光，由于这种透明陶瓷有这样的感光性能，故又称它为感光玻璃。并且它的抗化学腐蚀的性能也很好，可经受放射性物质的强烈辐射。它不但可以象玻璃那样透过光线，而且还可以透过波长10微米以上的红外线，因此，可用来制造立体工业电视的观察镜，防核爆炸闪光危害的眼镜，新型光源高压钠灯的放电管。透明陶瓷的用途十分广泛，在机械工业上可以用来制造车床上的高速切削刀，汽轮机叶片，水泵，喷气发动机的零件等，在化学工业上可以用作高温耐腐蚀材料以代替不锈钢等，在国防军事上，透明陶瓷又是一种很好的透明防弹材料，还可以做成导弹等飞行器头部的雷达天线罩和红外线整流罩等；在仪表工业上可用作高硬度材料以代替宝石，在电子工业上可以用来制造印刷线路的基板和镂板，在日用生活中可以用来制作各种器皿，瓶罐，餐具等等。透明陶瓷最早是使用在灯具上。高压钠灯是一种发光效率很高的电光源，但在钠蒸气放电时产生1000℃以上的高温，具有很强的腐蚀性，玻璃灯管根本没法耐受，所以高压钠灯一直没能问世，直到有了透明陶瓷，高庄钠灯才得到实际应用，除高压钠灯外，透明陶瓷还使用于其它新型灯具，如艳灯、铷灯、钾灯等。响尾蛇导弹头部的红外探测器，外面有一个整流罩，它不仅要有足够的强度，还要能透过红外线，以确保导弹能跟踪敌机辐射的红外线。担当此任的材料只有透红外陶瓷，响尾蛇导弹的整流罩就是用透红外陶瓷做的。电焊工人操作时，要不断地把面罩举起拿下，十分不方便。有一种锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷，能透光，耐高温，用它造成具有夹层的护目镜，能根据光线的亮暗自动进行调节，有了这种护目镜，电焊工人工作起来就十分方便。这种护目镜，正在核试验工作人员和飞行员中得到广泛的作用。新型材料进入市场的商标为ALON，

陶瓷材料科学论文

学号： 1004230213 专业素质教育 2012 ~ 2013 学年秋季学期学院：材料学院专业班级：无机10—02班姓名：宋海彬透明陶瓷的研究现状与发展展望摘要:陶瓷具有广大的发展前景，透明陶瓷以其优异的综合性能已成为一种新型的、备受瞩目的功能材料。综述了透明陶瓷的分类，探讨了透明陶瓷的制备工艺，并展望了透明陶的应用前景。关键词:性能透明材料前景组成陶瓷透光性制备工艺应用前言:1962年RLC首次报导成功地制备了透明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。这种材料不仅具有较好的透明性,且耐腐蚀,能在高温高压下工作,还有许多其他材料无可比拟的性质,如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等,所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用。透明陶瓷的分类透明陶瓷材料主要分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷两类。 1氧化物透明陶瓷

对氧化物透明陶瓷的研究早于对非氧化物透明陶瓷的究，其制备工艺也相对成熟。到目前为止，已经先后研发出了多种材料:Be()、ScZ()3、Ti认、ZK):、Ca(〕、Th(矢、A12()3仁5·6〕、Mg()、AI()NL，」、YZ03[8·”〕、稀土元素氧化物、忆铝石榴石(3Y203·SA12()。)仁’0，”】、铝镁尖晶石(Mg()·A一2()。)〔’2，’3]和透明铁电陶瓷pLZ子川等。其中AiZ姚、M四、YZ姚以及忆铝石榴石以其自身优异的综合性能，现已经得到广泛的应用。2非氧化物透明陶瓷对非氧化物透明陶瓷的研究是从20世纪80年代开始的。非氧化物透明陶瓷的制备比氧化物透明陶瓷的制备要困难得多，这是由于非氧化物透明陶瓷具有较低的烧结活性、自身含有过多的杂质元素(如氧等)，这些都成为制约非氧化物透明陶瓷实现成功烧结并得到广泛应用的主要因素。但经过各国研究人员的共同努力和深人研究，现已经成功地制备出了多种透明度很高的非氧化物透明陶瓷，其中最典型的是AIN、GaAS、MgFZ、ZnS、CaFZ等透明陶瓷。与氧化物透明陶瓷相比，大多数的非氧化物透明陶瓷不仅室温强度高，而且高温力学性能好，此外，还具有优良的抗急冷急热冲击性能。这些都使得对非氧化物透明陶瓷的研究势在必行。透明陶瓷的制备工艺透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。为了达到陶瓷的透光性,必须具备以下条件〔4〕:(1)致密度高;(2)晶界没有杂质及玻璃相,或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小;(3)晶粒较小而且均匀,其中没有空隙;(4)晶体对入射光的选择吸收很小; (5)无光学各向异性,晶体的结构最好是立方晶系;(6)表面光洁度高。因此,对制备过程中的每一步,都必须精确调控,以制备出良好的透明陶瓷材料。