第26卷 第3期 2011年3月

Journal of Inorganic Materials

无 机 材 料 学 报

Vol. 26No. 3 Mar. , 2011

文章编号: 1000-324X(2011)03-0254-03 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00254

无水乙醇注浆成型制备YAG透明陶瓷

周 军1,2, 潘裕柏1, 李 江1, 张文馨1,2, 寇华敏1, 刘文斌1, 郭景坤1

(1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050; 2. 中国科学院 研究生院, 北京 100049)

摘 要: 以无水乙醇作为分散介质, 采用注浆成型工艺和真空烧结技术制备了光学质量良好的YAG透明陶瓷. 双面抛光、厚度为3mm的YAG透明陶瓷样品(烧结温度1800℃)在可见光范围内的直线透过率为79%左右, 在近红外波段的透过率为80%左右, 接近理论透过率84%. 样品的平均晶粒尺寸约为30μm, 晶界处和晶粒内部均无杂质和第二相存在, 也几乎没有气孔的残留. 采用无水乙醇做分散剂进行注浆成型是一种很有发展潜力的透明陶瓷成型方法.

关 键 词: 注浆成型; YAG透明陶瓷; 制备; 显微结构

中图分类号: TQ174 文献标识码: A

Fabrication of YAG Transparent Ceramics using Slip

Casting with Ethanol

ZHOU Jun1,2, PAN Yu-Bai1, LI Jiang1, ZHANG Wen-Xin1,2, KOU Hua-Min1,

LIU Wen-Bin1, GUO Jing-Kun1

(1. Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China; 2. Graduate University of The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract: High-quality YAG transparent ceramics were fabricated by vacuum sintering technique using the slip

casting with anhydrous ethanol as the dispersion medium. The in-line transmittances of the polished sample with the thickness of 3 mm are about 79% in the visible band and 80% in the infra-red band, respectively, which are close to the theoretical transmittance of 84%. The average grain size of the sample sintered at 1800℃ is about 30 μm. There are few pores and no impurities or secondary phases at inner grains or grain boundaries. It can be ex-pected that the anhydrous ethanol slip casting method is a very promising way for the transparent ceramic forming.

Key words: slip casting; YAG transparent ceramic; fabrication; microstructure

固相反应和真空烧结技术制备YAG(Y3Al5O12)透明陶瓷具有成本低、工艺简单和效率高的优点, 是一种比较成熟的YAG透明陶瓷制备方法. 1995年, Ikesue等[1]采用固相反应结合真空烧结的方法获得了光学质量优异的Nd:YAG透明陶瓷, 并从实验上成功验证了世界上第一台LD泵浦固体陶瓷激光器的可行性, 其斜率效率达到28%. YAG透明陶瓷光学质量的突破性提高, 引起了国际社会对激光陶瓷材料的广泛关注[2]. 国内也在透明陶瓷制备方面做

了大量的工作, 制备出光学性能优异的Nd:YAG透明陶瓷, 并成功实现了激光输出[3].

陶瓷工艺的每一个步骤都会影响YAG陶瓷的光学质量, 其中成型工艺就是其中一个重要环节, 因为素坯密度大小及均匀性都会直接影响材料的烧结性能. 目前, 普遍采用干压成型方法[1, 4-7]制备YAG透明陶瓷, 这种成型方法具有工艺简单、效率高等优点. 但是, 干压成型难以制备复杂形状的样品, 且陶瓷素坏内部的均匀性也受到限制. 尤其对

收稿日期: 2010-06-01; 收到修改稿日期: 2010-07-15

基金项目: 国家自然科学基金重大项目(50990300); 国家863项目(AA03Z523); 上海市基础研究重点项目(07DJ14001); 上

海市自然科学基金(10ZR1433900)

National Nature Science Foundation of China (50990300); 863Program (AA03Z523); Shanghai Key Project of Basic Research (07DJ14001); Nature Science Foundation of Shanghai (10ZR1433900)

作者简介: 周 军(1983 ), 男, 博士研究生. E-mail: zhoujyahu@yahoo.com.cn