宽光谱透过Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷的制备与性能研究

作者：李文俊; 王皓^*; 涂兵田; 谌强国; 郑凯平; 王为民; 傅正义

来源：无机材料学报, 2022, 37(09): 969-975.

• 透明陶瓷
• 凝胶注模成型
• 机械性能
• 光学性能

MgAl2O4透明陶瓷具有优异的光学性能,但其较差的机械性能和成型过程中的水解问题限制了实际应用,通过组成设计MgAl ON四元尖晶石可以有效调节其综合性能。本研究采用凝胶注模成型、无压烧结和热等静压处理制备了一种具有宽光谱透过范围的新型Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷,系统比较其与MgAl2O4透明陶瓷的光学性能和机械性能,分析了低应力下裂纹的缓慢扩展并预测使用寿命。研究表明：固相体积分数为50%的陶瓷浆料粘度最低,为124 m Pa·s,满足凝胶注模成型的需求;2 mm厚的Mg0.9Al2.08O3.97N0.03透明陶瓷样品在3.7μm处的直线透过率达86.2%,光学透过范围与MgAl2O4相比拟,折射率和阿贝数略高于MgAl2O4;同时,该陶瓷具有和MgAl2O4相近的Weibull模数,尽管裂纹缓慢扩展系数比MgAl2O4小,但特征强度(210.6 MPa)和惰性强度(227.5 MPa)均高于MgAl2O4。包含少量N的MgAl ON尖晶石较好地克服了陶瓷粉体的水解问题,并在保持优越光学性能的前提下显著提高了透明陶瓷的机械性能。本研究为尖晶石型透明陶瓷的制备与性能的改善提供了新的途径。

• 单位
  武汉理工大学; 材料复合新技术国家重点实验室