功能材料 透明陶瓷.ppt

1、1.透明陶瓷的发展透明陶瓷的发展目前已经开发的透明陶瓷有目前已经开发的透明陶瓷有氧化铝氧化铝透明陶瓷、透明陶瓷、氧化钇氧化钇透明陶透明陶瓷、瓷、氧化锆氧化锆透明陶瓷以及透明陶瓷以及电光电光透明陶瓷和透明陶瓷和激光激光透明陶瓷等。透明陶瓷等。第一例透明陶瓷是第一例透明陶瓷是1962年在美国制备成功的年在美国制备成功的氧化铝氧化铝透明陶瓷。透明陶瓷。氧化铝透明陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料。将氧化铝透明陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料。将MgO、ZnO、NiO、La2O3 等添加剂掺入高纯细散的等添加剂掺入高纯细散的Al2O3 粉末粉末中压制成型中压制成型,并在氢气保护下或真空中焙烧并在氢气保护

2、下或真空中焙烧,即可完全消除气即可完全消除气孔孔,制得具有较高透明度的陶瓷材料。制得具有较高透明度的陶瓷材料。PLZT电光陶瓷是一种典型的透明铁电陶瓷电光陶瓷是一种典型的透明铁电陶瓷,这种材料具有较这种材料具有较高的高的光透过率光透过率和和电光效应电光效应,人工极化后还具有人工极化后还具有压电压电、光学双折光学双折射射等特性。主要用于制作光调制器、光衰减器、光隔离器、等特性。主要用于制作光调制器、光衰减器、光隔离器、光开关等光电器件光开关等光电器件,也可制成也可制成PLZT薄膜薄膜,在电光和光学方面具在电光和光学方面具有较多的应用。有较多的应用。1.透明陶瓷的发展透明陶瓷的发展钇铝石榴石激光透

3、明陶瓷最初是以钇铝石榴石激光透明陶瓷最初是以Al2O3、Y2O3、Nd2O3 为基体制备而成，因其具有较高的为基体制备而成，因其具有较高的机械强度机械强度、良好的、良好的化学稳化学稳定性定性和和电物理性能电物理性能,被认为是有希望的新一代被认为是有希望的新一代固体激光材料固体激光材料。2.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备陶瓷材料的透光性受其陶瓷材料的透光性受其气孔率气孔率、晶体结构晶体结构、原料与添加剂原料与添加剂、烧成气氛烧成气氛和和表面加工光洁度表面加工光洁度等因素的影响等因素的影响透明陶瓷制备技术关键在于排除陶瓷材料内部大量的透明陶瓷制备技术关键在于排除陶瓷材料内部大量的气孔气孔,以达到陶瓷

4、材料的气孔率为零或接近为零。根据透明陶瓷以达到陶瓷材料的气孔率为零或接近为零。根据透明陶瓷的类型不同的类型不同,制备工艺差别较大。制备工艺差别较大。2.1 粉料的制备粉料的制备2.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备作为制造烧结制品的原料粉末，其重要特性是作为制造烧结制品的原料粉末，其重要特性是:(1)粒子小，粒径分布范围窄粒子小，粒径分布范围窄:(2)粒子呈球状粒子呈球状;(3)团聚粒子小，团聚强度低团聚粒子小，团聚强度低;(4)化学纯度和化学组成均匀性可以控制。化学纯度和化学组成均匀性可以控制。在烧结的过程中，从始至终都保持真空气氛（在烧结的过程中，从始至终都保持真空气氛（10-MPa）真空度真空

5、度的控制是实现陶瓷体致密化，降低气孔率的另一个关键的控制是实现陶瓷体致密化，降低气孔率的另一个关键因数。在真空气氛下，通过陶瓷体内部气孔达到负压而将其消因数。在真空气氛下，通过陶瓷体内部气孔达到负压而将其消除，在初始阶段，连通状态气孔绝大部分都被消除，并尽量降除，在初始阶段，连通状态气孔绝大部分都被消除，并尽量降低后期孤岛状气孔的密度。低后期孤岛状气孔的密度。2.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备2.2 烧结烧结为了达到陶瓷的透光性，应该无气孔、并且具有完善的晶界为了达到陶瓷的透光性，应该无气孔、并且具有完善的晶界面和晶粒。除了气孔以外，陶瓷的边界还应该很薄且具有光面和晶粒。除了气孔以外，陶瓷的边界

6、还应该很薄且具有光学纯粹性，即光学性质一致性。在晶体边界上如果存在与基学纯粹性，即光学性质一致性。在晶体边界上如果存在与基体结晶相光学性质不同的第二相导致光的反射与折射，也使体结晶相光学性质不同的第二相导致光的反射与折射，也使陶瓷的透明度降低。陶瓷的透明度降低。2.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备16501700175018002.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备1 850 烧结不同时间后样品的显微结构烧结不同时间后样品的显微结构2.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备从结构分析可知从结构分析可知:样品基本达到样品基本达到了理论密度了理论密度,而且晶界平直而且晶界平直,晶界晶界不存在杂质相不存在杂质相,因此因

7、此,降低了因残降低了因残余气孔和晶界引起的散射余气孔和晶界引起的散射,使得材使得材料有较高的透过率。料有较高的透过率。2.透明陶瓷的制备透明陶瓷的制备3.透明陶瓷的性能及应用透明陶瓷的性能及应用透明陶瓷材料不仅具有较好的透明陶瓷材料不仅具有较好的透明性透明性、耐腐蚀性耐腐蚀性,能在能在高温高温高压高压下工作下工作,而且还有许多其他材料无可比拟的性能而且还有许多其他材料无可比拟的性能,如如:强强度高度高、介电性能优良介电性能优良、电导率低电导率低、热导性好热导性好等。等。人们利用透明陶瓷的高温耐腐蚀性人们利用透明陶瓷的高温耐腐蚀性,制备了制备了高压钠灯高压钠灯、铯铯灯灯、钾灯钾灯等新型灯具等新型

8、灯具;利用它的利用它的高强度高强度和和红外性能红外性能,制作导制作导弹头部的弹头部的红外线整流罩红外线整流罩;利用它的利用它的透光性透光性、耐高温性耐高温性制作制作电电焊面罩焊面罩及核试验中的及核试验中的人体保护罩人体保护罩;利用它的透光性、高密度利用它的透光性、高密度,制成具有高表面光洁度的制品。制成具有高表面光洁度的制品。在军事工业中在军事工业中,透明陶瓷还可以用来制成透明陶瓷还可以用来制成透明防弹材料透明防弹材料。美。美国研究的用透明陶瓷代替传统的多层玻璃透明件作为透明国研究的用透明陶瓷代替传统的多层玻璃透明件作为透明装甲材料装甲材料,开辟了透明陶瓷的新用途。替代的材料不仅在透开辟了透明

9、陶瓷的新用途。替代的材料不仅在透明度上有大幅度提高明度上有大幅度提高,而且而且重量重量更轻、更轻、强度强度更高、更高、耐久性耐久性更更好、好、抗穿透抗穿透和和抗划伤抗划伤能力更强。能力更强。在电子工业中在电子工业中,它被用来制造印刷线路的基板和镂板它被用来制造印刷线路的基板和镂板;在化学工业中在化学工业中,它用来替代不锈钢它用来替代不锈钢,具有很高的耐磨蚀性能具有很高的耐磨蚀性能;在仪表工业上在仪表工业上,它可代替贵重的红宝石它可代替贵重的红宝石,大大降低了成本大大降低了成本;在日常生活中在日常生活中,它还可以用来制作高级餐具、器皿等。它还可以用来制作高级餐具、器皿等。3.透明陶瓷的性能及应用透明陶瓷的性能及应用透明氧化铝陶瓷对透明氧化铝陶瓷对可见光可见光和和红外光红外光具有良好的透过性，同时也具具有良好的透过性，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放电管以及以及透红外窗口材料透红外窗口材料。3.透明陶瓷的性能及应用透明陶瓷的性能及应用