大尺寸氧化铝半透明陶瓷的湿法成型及烧结行为研究(3)

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透明陶瓷分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷。

氧化物透明陶瓷是最早研究也是最早发现的，研究成果最多，技术相对成熟。现有氧化铝透明陶瓷、钇铝石榴石透明陶瓷、透明铁电陶瓷、氧化锆透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、AlON透明陶瓷等。

氧化铝陶瓷多使用添加烧结助剂的方法增加致密度，烧结助剂能使气孔率降低并控制晶粒尺寸来增加透明度。常见的烧结助剂除了有MgO，许多稀土氧化物一样能作为烧结助剂如ZrO2、Y2O3、La2O3等。广泛用于集成电路基片、高强度气体放电灯管、航空航天、坩埚及高频绝缘材料等。

钇铝石榴石透明陶瓷（YAG）主要是通过湿化学法进行超细粉体合成，添加稀土烧结助剂后进行多晶致密化烧结。得到的钇铝石榴石激光透明陶瓷是一种很好的激光基质材料，具有很高的光学性能并能实现高浓度掺杂，在高功率激光器上有着重要的应用。

透明铁电陶瓷的基本组成主要为锆钛酸铅，之后通过铋或镧改性，常见的是PLZT电光陶瓷，它是通过在PbO、TiO、ZrO中掺杂LaO高温烧结而成。透明铁电陶瓷在调制、显示、储存有着很好的应用前景，自从1970年第一次制成透明铁电陶瓷之后该材料在显示技术领域、全系储存领域、激光技术领域、计算机技术领域及一些光电子学上有着重要的应用。

氧化锆透明陶瓷，是优秀的结构和功能材料，它有着优秀的物理化学性质，氧化锆有单斜晶系、四方晶系和立方晶系，他们随着温度的升高而变化，氧化锆在常温时是单斜晶系，在1100℃以上会形成四方晶型，当温度上升到1900℃以上时，会形成立方晶型[2]，被认为是最具发展潜力的齿科生物陶瓷材料[3]。

氧化钇透明陶瓷是以Y2O3为主的多晶体[4]，三氧化二钇是立方晶系，相对介电常数为12-20。氧化钇透明陶瓷和氧化铝透明陶瓷一样有着高强度、耐腐蚀性和耐高温特性，由于其结构特点氧化钇还能适应比氧化铝陶瓷更恶劣的工作条件。但是氧化钇的热稳定性较差，所以常采用热压或在还原气氛中进行烧结[5]。

AlON透明陶瓷，又称“氮氧化铝”，是多晶体[6]，在高温下可烧制成透明陶瓷，该材料金相是立方尖晶石型，具有低质量高强度，还有很高的透过率，在0.3-3μm区域最高透过率为90％。现主要使用防弹玻璃，还可以应用在高耐磨条码扫描窗口玻璃等领域，但是由于其高昂的成本，制备时高昂的投入，现在还不能广泛的被使用。

非氧化物透明陶瓷有氟化物透明陶瓷、氮化物透明陶瓷、硫化物透明陶瓷、硒化物透明陶瓷等。

氟化物透明陶瓷主要是MgF2和CaF2透明陶瓷两种，CaF2透明陶瓷可用作激光输出，从此开始作为一种主要的激光材料被广泛使用。而MgF2则作为一种透红外材料被研究，目前在军事上仍作为端头帽进行运用。

由于氧化物透明陶瓷具有较强的M—O键会导致截止波长较短，所以一般情况下氧化物透明陶瓷在红外波段是不具有很好的透过性的[7]。而MgF2陶瓷、ZnS陶瓷、ZnSe陶瓷、CdTe陶瓷则在透红外方面具有良好的特性，不仅如此MgF2陶瓷还可以透过0.45-9μm的光线，其他陶瓷分别还可以透过0.57-15μm、0.48-22μm、2-30μm的光线。

1.2氧化铝透明陶瓷研究进展

1.2.1 影响氧化铝透明陶瓷透过率的因素

很多因素都会影响陶瓷的透过率，如图1.1所示——光线通过多晶陶瓷光线损失示意图，当光线由外向内进入时，表面反射能量损失有7％-8％。在材料中会存在大量的气孔、杂质、晶界等缺陷[8]，这些缺陷会导致光在通过陶瓷的时候与其中的气孔、晶界（氧化铝晶界折射率为1.760或1.768）、杂质、第二相等会发生散射和折射，从而使材料透过率降低。