激光微加工对陶瓷表面化学镀铜的影响研究

功能陶瓷材料研究进展综述

功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________

功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.wendangku.net/doc/0110130746.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。

激光陶瓷

激光陶瓷 引言 激光透明陶瓷是在近年来蓬勃发展起来的新型激光材料，目前，市场上激光材料以Nd:YAG(钕钇铝石榴石)单晶和钕玻璃为主。透明陶瓷作为激光材料，和单晶比:具有掺杂浓度高、掺杂均匀性好、烧结温度低、周期短、成本低、质量可控性强、尺寸大、形状自由度大、可以实现多层、多功能激光器;和玻璃比:单色性好、结构组成更为理想、热导率高、可承受的辐射功率高。作为激光工作物质的陶瓷材料。如掺钕的透明氧化钇陶瓷。在Y2O3(三氧化二钇)中加入少量ThO2(二氧化钍)和微量Nb2O5(五氧化二铌)。它比激光玻璃材料导热性能好，比单晶激光材料容易制造，便于制成大尺寸。有可能做成中等增益的高平均脉冲功率的激光物质中国、美国和欧洲很多国家的科研工作者都投身到激光陶瓷的研究中去，大家关注的不仅是激光陶瓷的制备技术，还包括未来固体激光技术的发展。中科院上海硅酸盐研究所经过6年数百次实验，终于研制出国内第一块“透明陶瓷之王”——激光陶瓷，使我国成为世界上继日本之后第二个掌握激光陶瓷材料制备专利技术的国家。 通常，陶瓷都不是透明的，这是因为普通陶瓷中充满着无数微气孔。这些气孔会对光线产生极强的折射和散射，致使几乎所有光线都无法通过陶瓷。如果能把这些气孔赶走，陶瓷就能变得如玻璃般晶莹剔透这块“上海制造”的透明陶瓷采用高纯纳米原料，经过球磨混合、煅烧干燥等工艺，在1650?-1780?真空条件下保温10小时以上烧结而成，尺寸仅为3×3×3立方毫米。从外观上看，这块黄豆大小的陶瓷完全可与玻璃以假乱真。而它的不寻常之处更在于，能在短时间内射出一道炫目激光。

据上海硅酸盐研究所研究员潘裕柏介绍，在一般应用中，由透明陶瓷的微结构所带来的轻微折射，并不影响其透光率，但当方向性极强的激光穿过透明陶瓷时，任何微小的折射都会使光线急转弯，造成致命误差。因此，激光陶瓷从最基本的单元“晶胞”开始，就 与众不同，而这正是新材料领域比拼国家科研实力的“试金石”。除了高透光性，透明陶瓷还具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等性能，其“综合素质”远超一般光学材料。比如，用透明陶瓷制成的高压钠灯，其平均寿命比普通白炽灯长10倍，是目前使用寿命最长的灯用作飞行器、装甲车或汽车的陶瓷风挡，其防弹效果是传统胶合玻璃的2倍，重量却只有防弹玻璃的1/2。据悉，这块国产激光陶瓷现已申请专利3项，其中1项获授权，而尺寸更大、输出功率更强的“升级版”也在研发之中。 陶瓷激光材料:从日本科学家A.Ikesue博士首次报道Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)透明陶瓷实现连续激光输出至今已经有14个年头了，期间激光陶瓷领域也得到了迅猛的发展，但目前代表激光陶瓷最高水平的仍然是A.Ikesue博士的Word Lab公司和日本神岛化学公司(Konoshima)。2008年，A.Ikesue博士在Nature Photonics上发表了题为“Ceramics laser materials”的综述性文章(Nature Photonics/ VOL 2/ DECEMBER 2008)，让我们随着他的思路来回顾一下激光陶瓷的发展历程，分享激光陶瓷领域的重大结果，并且展望一下激光陶瓷的前景。 固体激光器已经被广泛应用在金属加工、医疗设备、激光打印、环境检测和光学器件上，同时它也是下一代激光核聚变的点火装置。单晶和玻璃是传统意义上的固体激光增益介质，早在1960年，梅曼(Maiman)制成了世界上第一台激光器——红宝石激光。自从1964年Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)单晶在室温下实现连续激光输出后，使用单晶作为激光增益介质的固体激光不断向前发展，然而传统的单晶激光增益介质在技术和生产成本上仍有很多问题有待解决。最近，陶瓷激光技术由于具

(最新整理)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究

(完整)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究的全部内容。

BNT无铅压电陶瓷的制备及进展研究 摘要:随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷以其良好的电学性能和较高的的居里温度等特点成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。本文主要介绍了Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状、制备工艺及其发展与实际应用。 关键词：BNT基无铅压电陶瓷、制备工艺、研究进展、改性研究. 引言:材料是人类生活和生产活动必需的物质基础，同人类文明密切相关。历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等。到20世纪60年代，人们把材料、信息、能源誉为当代文明的三大支柱；20世纪70年代又把新材料、信息技术、生物技术作为新科技革命的主要标志,现在这些技术仍然是21世纪发展的主导。现代科学技术发展的历史表明，材料对推动科学技术的发展极其重要。随着信息时代的到来，各种具有优异性能的新型无机材料开始受到人们的关注和重视。20世纪80年代以来，随着高科技的兴起和发展，需要许多能满足高科技要求的新材料，其中大部分属于功能材料.因此，材料开发的重点越来越转向功能材料。可以说,研究功能材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能之间的关系和规律，己经成为一门新的学科. 压电材料是功能材料的重要组成部分，是实现机械能(包括声能)与电能之间转换的重要功能材料，其应用己遍及人类日常生活的各个方面,由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域占有重要的地位，因此对它的研究在无机材料研究领域中非常活跃并具有诱人的前景。压电陶瓷是重要的机一电能量转换材料,其应用领域广泛，在国民经济中占有重要地位。压电陶瓷主要用于声纳(军用）、医疗设备、电视、通讯、导航及自动化.压电驱动器和超声马达构成的灵巧器件，是最近的重要发展方向。2000年，美国Business ComunicationCO。发表了长达174页的压电材料研究发展及市场的调查报告，认为这种材料具有许多重要应用领域及发展前景，并列举出44项新应

现代陶瓷研究进展

材料与化工学院 2012级材料科学与工程二班 课程作业：无机非金属材料工艺学学生姓名：刘健 学生学号： 授课老师：

目录 1.传统陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.新型陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.1生物陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1生物陶瓷研究背景------------------------------------------------------------------------------4 2.1.2生物陶瓷研究的一些成果---------------------------------------------------------------------4 2.1.3生物陶瓷在国外的研究动态和发展趋势-------------------------------------------------4 2.1.4我国生物陶瓷材料研究设想与展望--------------------------------------------------------5 2.2高温压电陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------------5 2.2.1改性钛酸铅压电陶瓷----------------------------------------------------------------------------5 2.2.2 PZT基多元系压电陶瓷--------------------------------------------------------------------------6 2.3超级亲水易洁陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------6 2.4热障涂层陶瓷材料--------------------------------------------------------------------------------------7 2.4.1几类热障陶瓷涂料研究近况-------------------------------------------------------------------7 2.4.1.1氧化物稳定的ZrO2---------------------------------------------------------------------------7 2.4.1.2焦绿石或萤石结构A2B2O7陶瓷----------------------------------------------------------7 2.4.2需要达到的目标------------------------------------------------------------------------------------8 3.结语----------------------------------------------------------------------------------------------------------------8

激光加热Al2O3陶瓷温度场特性研究

西安建筑科技大学硕士学位论文 目录 1.绪论 (1) 1.1陶瓷的分类、性能及应用 (1) 1.1.1陶瓷的分类 (1) 1.1.2工程陶瓷材料性能及应用 (2) 1.1.3Al2O3陶瓷材料简介 (3) 1.2工程陶瓷材料的加工技术 (4) 1.2.1机械加工 (5) 1.2.2特种加工 (5) 1.2.3复合加工 (7) 1.3激光加工技术 (7) 1.3.1激光加工技术简介 (7) 1.3.2国内外研究现状 (9) 1.4本文研究的内容和目标 (11) 1.5论文的主要工作及创新点 (11) 2.激光加热Al2O3陶瓷热传导模型的建立 (13) 2.1热传导模型简介 (13) 2.1.1热传递的基本方式 (13) 2.1.2热传导方程 (15) 2.1.3边界条件与初始条件 (16) 2.2激光加热Al2O3陶瓷温度场模型的建立 (18) 2.2.1激光光源的特征 (18) 2.2.2计算传热模型的基本假设 (19) 2.2.3Al2O3陶瓷的主要热物理性能参数 (20) 2.3本章小结 (22) 3.连续激光加热Al2O3陶瓷的温度场分布 (23) 3.1连续激光加热Al2O3陶瓷的温度场 (23) 3.1.1连续激光加热长方体Al2O3陶瓷温度场的计算 (23) I 万方数据

西安建筑科技大学硕士学位论文 II 3.1.2连续激光加热圆棒Al2O3陶瓷温度场的计算 (30) 3.2温度场特性分析 (39) 3.2.1长方体Al2O3陶瓷温度场分布 (39) 3.2.2圆棒Al2O3陶瓷温度场分布 (42) 3.3不同因素对Al2O3陶瓷温度场的影响 (43) 3.3.1不同因素对长方体Al2O3陶瓷温度场的影响 (43) 3.3.2不同因素对圆棒Al2O3陶瓷温度场的影响 (45) 3.4本章小结 (46) 4.脉冲激光加热Al2O3陶瓷的温度场分布 (47) 4.1脉冲激光加热Al2O3陶瓷的温度计算 (47) 4.1.1脉冲激光加热长方体Al2O3陶瓷温度的计算 (47) 4.1.2脉冲激光加热圆棒Al2O3陶瓷温度的计算 (51) 4.2温度场特性分析 (55) 4.2.1长方体Al2O3陶瓷温度场分布 (55) 4.2.2圆棒Al2O3陶瓷温度场分布 (56) 4.3不同因素对温度场的影响 (57) 4.3.1不同因素对长方体Al2O3陶瓷温度场的影响 (57) 4.3.2不同因素对圆棒Al2O3陶瓷温度场的影响 (59) 4.4本章小结 (60) 5.总结与展望 (61) 致谢 (63) 参考文献 (64) 附录研究生学习阶段发表论文及获奖情况 (68) 万方数据

激光对陶瓷基板的加工

激光对陶瓷基板的加工 导读: 激光技术被广泛应用于电子工业中加工氧化铝和氮化铝陶瓷基板，迄今有30多年的历史。为了将陶瓷基板分为独立部分，可使用激光刻划（打钻）一系列局部（未通）高公差孔洞。 激光技术被广泛应用于电子工业中加工氧化铝和氮化铝陶瓷基板，迄今有30多年的历史。为了将陶瓷基板分为独立部分，可使用激光刻划（打钻）一系列局部（未通）高公差孔洞。这些孔洞大约深入基板三分之一，生成后期破裂的优先断层线。使用其它技术，也可以在基板上加工通路、槽孔、确定形貌和精细图案（图1）。 由于常用陶瓷具有吸收的特性，CO2 激光器已经成为激光器的选择。脉冲CO2 激光器光束的能量在陶瓷表面被吸收，因此产生局部加热、熔化和汽化。图2显现出氧化铝内0.0045英寸划线的顶视图，表明在使用相对较长脉冲期间（大约75-300m，视厚度而定），在高斯光束能量分布图中的低能量边缘之下，因局部熔化造成的热影响区域(HAZ)。 多年以来，CO2 激光器以长时间班次工作时，在气体和能量方面将消耗大量资源，还要求制定维护计划。另外，典型用于这种应用的脉冲参数意味着密封管CO2 激光器技术不太合适。整体来说，在经过多年大量改进时，CO2 激光器在可靠性和维护问题方面仍然位于其它技术之后。在维护期间，这些激光器的光束质量还是易于变化；可以达到的最小光点大小也易于受到长波影响。单独来讲，陶瓷的激光器光束吸收特性使这种技术影响该市场领域很长时间。

新划线技术 以前试图将Nd:YAG激光器应用于划线工艺中没有成功，因为1.064 μm的吸收太弱；没有足够能量沉积在表面层产生需要的效果。为此，Synchron Laser Serv ic e公司（位于美国密执安州South Lyon）开发了表面处理技术，以在更短波长范围内加强陶瓷对激光器光线的吸收。这种工艺快速并微微浸入陶瓷表面并在足够短的距离加强近红外激光器脉冲的沉积能量，以产生必要的熔化和汽化。将这种正在申请专利的表面处理技术和SPI Lasers（位于英国Southampton）的光纤激光器技术相组合，其实现的工艺性能远远超出使用CO2 激光器所能达到的工艺性能（图3）。 表面处理大大加强了光纤激光器光束融入到陶瓷顶部表面之内，以开始打钻过程。激光器脉冲与材料表面之间相互作用的加强动力，结合了确保表面光点大小持续一致的定制高解析度光束传递系统，这意味着现在可以在陶瓷基板实现更小的形貌（图4）。Synchron也考虑了一些现有其它激光器技术，希望可以加工甚至更精细的划线；但结论是：没有一种技术能以其独特方式达到目标速度，在一些情况下至少要慢10倍。

激光加工陶瓷裂纹行为的理论分析及实验验证

万方数据

万方数据

９期同胤洲等：激光加工陶瓷裂纹行为的理论分析及实验验证国＝吉丽≤‰宇× 厂（３ｄ２—９ｂ２），３＋（７ｂ２ｄ一５ｄ３），．２＋ （３ｂ４＋１９ｂ２ｄ２—８ｂ３ｄ）ｒ＋３ｂ４ｄ一５ｂ２ｄ３—８ｂ３ｄ２］， （６） 对应的应力趋势图如图２所示（为了简化计算，设 ≠生一Ｔ。＝１，６＝ｏ．１ｍｍ，ｄ＝１０ｍｍ来观察应力 １一卢 趋势）。 图２热应力分布图 Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｒｍａｌ—ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｐｌｏｔ 分别讨论式（６）中与激光加工参数有关的三个系数，ｉｌｐ孑Ｌ径边缘温度Ｔｍ。，孔半径６和热影响区半径ｄ。 Ｔｍ。对热应力的影响，如图３所示（为了简化计Ｆ 算，设等丁。＝１，ｂ＝ｏ．１ｍｍ，ｄ＝１０ｍｍ来观察１一卢 应力趋势）。随着孔径边缘温度的提高，切向和径向的拉应力都有显著提高，将增加裂纹产生的可能。因此要尽量降低孔径边缘温度接近熔化温度以减少材料中的拉应力，抑制裂纹的产生。 孔径大小ｂ和热影响区大小ｄ对应力分布的影响如图４所示。当热影响区的大小减少时，两个方向的应力都有变小的趋势（如图４（ａ），（ｂ），（ｃ）所示）；从图４（ｄ）和（ｅ）中可以看到，增大孔径也可以降低两个方向的拉应力；特别地，当热影响区的大小（ｄ一６）不变，仅是增大孔径时也可以有效地降低打孑Ｌ的拉应力（如图４（ｆ）和（ｇ）所示）。由（３）式可知在这种情况下温度场分布只是存在平移并不发生变化，即只要将温度场分布向外平移就可以降低热应力。因此减少热影响区大小、增大打孔孔径或向外平移温度分布都可以抑制裂纹的产生。 切割的热应力分析由于切缝的存在而变得复杂，对于这种非轴对称的温度应力场的计算一般很难得到解析解，因此需要将切割过程的温度场以及应力分布在近似范围内进行合理简化。切割过程 图３温度对径向应力（ａ）和切向应力（ｂ）的影响 Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｒｍａｌ－ｓｔｒｅｓｓｏｆ （ａ）ｒａｄｉａｌａｎｄ（ｂ）ｔａｎｇｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ 中，冷却气体对切缝的强冷却效果会导致切缝边缘具有温度较低的重凝层，因此可以将不在光斑覆盖范围内的切缝边缘看成是刚性的且一般切缝宽度很窄（ｏ．１ｍｍ左右），又因为激光切割陶瓷一般采用脉冲方式，因此可以将脉冲激光切割近似为一系列打孔过程。上述打孔热应力分析即可适用于脉冲激光切割，不同之处在于脉冲激光切割过程中脉冲间隔很近，会有热积累效应，即前一个脉冲作用的温度场会与后一个脉冲作用的温度场相叠加，导致加工处温度不断升高。从图３中可知温度的升高会导致两个方向拉应力的显著提高，而增加裂纹的产生。因此对脉冲切割的参数优化强度要高于打孔的参数优化，但基本思想还是：降低切缝边缘温度、减少热影响区以及增大切缝宽度。 ２．２激光加工过程的裂纹行为预测 从图２中可以看到，加工区域附近产生了很大的切向拉应力，这种应力的作用使得材料加工边缘的薄弱点成为裂纹的起点产生张开型裂纹，开裂的方向为径向，如图５中沿径向的裂纹处所示。而图２中所示径向应力则在一定半径内迅速提高到拉应力的最大值，产生环行裂纹或是改变已扩展裂纹的传播方向。图２所示应力较大的位置集中在距离加工处很近的一个环形区域，裂纹也将会在此区域出现，如图５中沿切向的裂纹处所示。由于模型并没 有针对某种特定的材料，所以无论对于何种材料，在　万方数据

ND_YAG透明激光陶瓷的研究进展及相关问题讲解

ND YAG 透明激光陶瓷的研究进展及相关问题 * 桑元华, 刘宏, 秦海明, 王继扬 (山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东济南250100 摘要: 随着激光技术的进展, 对激光介质材料的要求越来越高, 大尺寸、高激活离子掺杂度的透明陶瓷材料已经成为国际上的研究热点。从发展历史、粉体的制备、成型以及烧结等方面对Nd YAG 透明激光陶瓷的研究进展进行总结, 并提出了部分需要进一步研究的相关基础问题。 关键词: 透明陶瓷; 研究进展; 基础问题; 综述中图分类号: TQ174. 75文献标识码:A 文章编号:1001 9731(2011 增刊 0212 06 1 引言

近年来, 随着半导体激光器(LD 的飞速发展, 全固态激光器已成为当前激光及信息产业发展的一个热点。固体激光器的发展朝向微小型化和高功率化, 新时期我国国家安全和能源所急需的惯性约束核聚变(ICF 所用的大型激光器的功率达到GW 量级(几个焦耳 , 其核心材料就是固体激光工作物质。自20世纪60年代以来, 掺钕钇铝石榴石(N d YAG 晶体就作为应用最广的材料不断发展, 由于该晶体生长特性的限制, 难以得到大尺寸、高掺杂浓度、高质量晶体。经过各国科研人员多年研究, 发现YAG 多晶透明陶瓷具有和YAG 单晶相媲美的激光性能, 而且相对于单晶, 还具有如下优点:(1 易于合成大尺寸、可控形状的材料; (2 断裂韧度高, 达到单晶的3倍强度; (3 能实现激活离子的均匀高掺杂, 使得Nd YAG 激光陶瓷比单晶的具有更高的光光转换效率。于是涉及纳米粉体的化学制备, 纳米微晶的生长机制, 透明纳米晶界陶瓷的制备工艺, 材料的界面和表面的性能的表征及光谱和激光性质的研究等的N d YAG 一类透明陶瓷激光工作物质的研究工作引起大家关注。随着陶瓷工艺和纳米技术的发展, 国内外在此方面的研究已经取得突破性进展, 尤其以日本科学家在此方面成就为著, 但其制备技术处于高度保密状态, 各国科研人员仍在各自探索。 2 Nd YAG 透明激光陶瓷的发展简介 激光陶瓷的制备技术在其起初的20年时间内都无法取得突破。1975年B. E. Yoldas 等采用热压烧结[1]和后来G. de With 等[2] 引进的湿法化学合成方法首次制备出透明的YAG 陶瓷, 但是这种陶瓷的吸收 系数>7cm -1 。经过近10年的深入研究, 1990年, M. Sekita 等[3] 采用尿素沉淀法制备粉体, 烧结出半透明 的YAG 陶瓷, 其吸收系数仅为2. 5~3cm -1

高硬脆陶瓷激光加工技术的研究及进展

《激光杂志》舞摄掣藁瓣辫激光加］琶漆嫠蔼蔬ｉ《；ｊ犁藐。．２９．№．６．２。。。）５ 高硬脆陶瓷激光加工技术的研究及进展 闫胤洲，季凌飞，鲍勇，蒋毅坚 （北京工业大学激光Ｚ－程研究院，北京１０００２２） 提要：随着陶瓷材料应用领域的不断扩大，激光在陶瓷材料加工方面的巨大潜力日趋显现。由于陶瓷材料本征的硬脆特性，使得该技术的发展中还存在许多匾待解决的问题。根据近２０年有关激光宏观加工陶瓷的论文和发明专利，从加工方法的角度系统地总结分析了激光加工陶瓷材料减少热损伤的８种常用方法，并讨论了各种方法的优缺点，在此基础上对激光加工陶瓷材料的研究现状和发展前景进行评述并提出相关建议。 关键词：激光加工；陶瓷；激光切割；激光打孔 中图分类号：Ｖ２６１．８；ＴＱｌ７４．７５文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—２７４３（２０惦）嘶一０００５—０４ ＲｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆＬａｓｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＹＡＮＹｉｎ—ｚｈｏｕ。ＪＩＬｉｎｇ—ｆｅｉ，ＢＡＯＹｏｎｇ。ＪＩＡＮＧＹｉ—ｊｉａｎ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅＯｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００２２。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｓｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｆｆｏｒｄｓｎｔｍｌｅｒｏｕｓｕｎｉｑｕｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｔｈｅｄｏｍａｉｎｏｆｃｅｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｍａｃｈｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｍｏｌｌａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｅ－ｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ．ｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅＣＯＯｌ，ＳｅｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｈｅｒｅｎｔｈａｒｄａｎｄｂｒｉｅｋｌｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｅｅｒａｉＴｌ—ｉｃｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ。ｒｅｓｅａｒｃｈｐａｐｅｒｓａｎｄｐａｌｅｎｔｓａｂｏｕｔｌａｓｅｒｍａｃｌｌｓｃｏｐｉｅａｌｌｙｐｔｌｘ：ｅｓｓｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｓｔ２０ｙｅａｒｓｗｅｒｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．８ｔｙｐｅｓｏｆｍｅｔｈｏｄｓｏｎｌａｓｅｒｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｃｅｒａｍｋ、，ｗｈｉｃｈＣａｌｌｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｍａｌｓｃａｔｈｅ，ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｍｌｍａｒｉｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｆｒｏｍｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈ—ｏｄｓ．Ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓａｌｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓ，＂刊．Ｆｉｎａｌｌｙ－ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｌａ．ｓｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｃｅｒａｍｉｃ；ｌａｓｅｒｃｕｔｔｉｎｇ；ｌａｓｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇ 所谓现代陶瓷是指经过制粉、成型、烧结等工艺制得的无机烧结体，质硬、性脆是其本征特性。近代陶瓷不论在成分、工艺、性能等方面，都有很大扩展。广义上玻璃、搪瓷、珐琅、釉、水泥、单晶或其它无机化合物都属于陶瓷的范畴…。陶瓷因具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高绝缘、无磁性、比重小、自润滑及热膨胀系数小的独特优点，被广泛应用于冶金、机械、化工、石油、食品、电子、航天、环保、医疗等行业，在日常生活和工业生产中日益发挥着重要作用，增加了对陶瓷材料成型加工的需求。由于陶瓷材料的硬脆特性使其在加工过程中极易发生裂纹乃至断裂等损害，大大增加了加工成本，寻找一种低成本高效率的加工手段一直是研究人员所追求的热点。 以激光作为加工能源，在硬脆性陶瓷材料加工方面的应用发展潜力已见端倪：它可以实现无接触式加工，减少了因接触应力而对陶瓷带来的损伤；聚焦的高能激光束作用于陶瓷局部区域的能量可达１０８Ｊ／ｅｍ２以上，加之陶瓷材料对长波长激光的吸收率很高，瞬问就可使材料熔化蒸发，实现高效率加工；由于聚焦光斑小，其热影响区小，可以达到精密加工的要求：激光的低电磁干扰以及易于导向聚焦的特点，方便实现三维及特殊面的激光加工。但是由于热影响区导致的热应力的存在，而陶瓷材料在很大的温度范围内都是以弹性形变为主，因此裂纹仍是激光加工陶瓷尤其是厚板陶瓷的加工技术中最受关注的问题之一。 本文对近２０年来激光加工陶瓷技术的研究论文及发明专利进行了系统归纳和总结，将现有激光加工陶瓷技术方法分为８类，包括优化传统工艺参数法、热应力切割、双光束法、多道切割法、液体辅助切割法、材料预处理法，以及其它方法。通过对比和分析各类方法的优势和劣势，希望为激光无损伤加工陶瓷技术的进一步探索和研究提出可行性思路。１优化传统工艺参数法 优化传统工艺参数法主要是借鉴激光在金属材料加工应用的成熟工艺，通过对加工参数的优化来实现对陶瓷材料 收稿日期：２００８—１０—０５ 基金项目：国家自然科学基金（１０６７４０４１）；北京市教育委员会科技计划面上项目（ＪＣｌ０１０１２２００８０１）． 作者简介：蒋毅坚，教授、博士生导师，从事激光材料加工与改性、激光拉曼光谱等研究。的激光加：工，传统激光加工的主要工艺参数如图１所示。 图１传统激光加工主要参数尔意图 １．激光光束（光束形态，输出模式，波长，功率，占空比，频率）；２．透镜（焦距）；３．焦点（尺寸，位置，焦深）；４．喷嘴（直径，形状，位置）；５．辅助气体（压力，种类，流餐） 要进行参数优化，首先是确定激光输出的模式，激光输出的基本方式有两种：一种是连续输出，另一种是脉冲输出。在玻璃薄片的激光切割中，工业上一般采用连续输出的方式，该方式输入到材料中的热量较高，可以提高激光切割速度，实现高速切割。但是对于厚板玻璃和陶瓷来说，过多的热量注入到材料当中，会产生很大的热应力，导致产生裂纹以释放应力。研究发现通过使用脉冲激光的输出方式【２Ｊ，提高峰值功率、降低脉宽至ｎｓ量级、减少重复频率、降低切割速度可以有效减少激光输入到材料中的热量【３‘５ｊ，减少材料产生过热的区域，降低陶瓷产生裂纹的几率。其中在切割速度方面，Ｇ．Ｌｕ等给出了更为量化的经验公式，得到了激光功率与切割速度和材料厚度之间的关系：Ｐ≥１．７８Ｘ１０１１ｔ２?４１口，其中Ｐ为激光功率，ｔ为材料厚度，ｗ为切割速度，指出当功率一定时对于一定厚度的材料，存在一个最大切割速度，当速度小于这个最大速度时可以实现陶瓷材料的无裂纹切割【刮。但是降低速度直接导致＿『激光加工的效率降低，抑制了激光作为快速加工工具的一大优点，为了提高切割速度，可以采用线聚焦方式，这种方式可以更好的增大切割方向的热输入量并减少垂直于切割方向的热影响区，实验证明在相同功率下切割速度相比点聚焦提高５倍以上【７Ｊ，但是在曲线切割方面，限制了这种方法的应用。此外，由于辅助气体具有吹除熔渣增强冷却的效果，是激光切割陶瓷过程中一个重要的参数，使用超音速气流可以增大气体流量，有效减少热 积累抑制切割过程中裂纹的产生【８］，但是超音速气流的气压 万方数据

陶瓷激光加工技术

陶瓷激光加工技术 伴随着材料技术的发展，在科研应用和工业应用领域中，陶瓷材料因为其优越的物理化学性能得到了越来越多的应用。无论是精密的微电子，或者是航空船舶等重工业，亦或是老百姓的日常生活用品，几乎所有领域都有陶瓷材料的身影。 然而，陶瓷材料结构致密，并且具有一定的脆性，普通机械方式尽管可以加工，但是在加工过程中存在应力，尤其针对一些厚度很薄的陶瓷片，极易产生碎裂。这使得陶瓷的加工成为了广泛应用的难点。 激光作为一种柔性加工方法，在陶瓷件加工工艺上展示出了非凡的能力。以下，以微电子应用陶瓷电路基板的切割和钻孔为例做详细说明。 微电子行业中，传统工艺均使用PCB作为电路基底。但是，随着行业的发展，越来越多的客户要求其微电子产品具备更加稳定的性能，包括机械结构的稳定性，电路的绝缘性能等等。因此陶瓷材料收到了越来越多的应用。目前主流的陶瓷材料是氧化铝和氮化铝，材料的主流厚度小于2mm。 为了实现更加复杂的电路设计，客户普遍要求双面设计电路，并且通过导通孔灌注银浆或溅镀金属后形成上下面的导通。同时，为了满足外部封装的需求，电路元器件的外形也有各种变化，包括一些圆角或者其他异性。对于这样的产品设计，机械加工的方法非常困难。哪怕能够加工，其良品率也是非常之低。而广泛引用的金属加工的化学蚀刻方法或者电火花加工方法，也因为陶瓷优越的物理化学性能而无法得到应用。对此，激光的无接触式加工能够大大提高陶瓷激光加工的可行性及加工的良率。 以上便是使用江阴德力激光设备有限公司推出的陶瓷激光精细切割设备，针对0.635mm厚氧化铝以及0.8mm厚氮化铝异型切割的样品。可以看到的是不仅切割边缘光滑没有崩边，切割边缘的热影响更能够得到有效的控制，哪怕陶瓷已经做

特种陶瓷材料的研究进展[1]

文章编号：1006-2874（2010）05-0071-04 特种陶瓷材料的研究进展 葛伟青 （唐山学院，唐山：０６３０００） 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ 特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地位。 特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等领域。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此，特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。 １概述 特种陶瓷通常包括结构陶瓷、功能陶瓷(电子陶瓷)和生物陶瓷等.结构陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,功能陶瓷具有导电、半导性、绝缘、压电、透光、光电、电光、声光、磁光等性能,生物陶瓷具有医疗(人工关节.骨、牙齿等)和催化等功能,在现代工业技术,特别是在高新技术领域中的地位日趋重要。 中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰在佛山市加快发展特种陶瓷推介会上发言说，特种陶瓷具备传统陶瓷不具备的多种特性，消耗低、利润高，应用前景十分广阔。预计2010年全国的市场规模将达到400亿元。世界的市场规模将达到1500亿美元。中国经济的高速发展,将为特种陶瓷制造业提供广阔的市场与发展空间。 目前,高温结构陶瓷研究的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用的材料。高温结构陶瓷的应用在汽车、飞机、火箭等领域获得了成功。福特公司研制的汽车用轮机的机头、定子和叶轮都是用氮化硅制作的,热交换器是用蜂窝状结构的结晶化玻璃制成的。超音速飞机发动机和火箭燃烧室内壁、隔热衬层等高温部位都利用到了陶瓷材料。美国研制成功了AGT100和AGT101型全陶瓷汽车发动机,其进口温度分别达到了1290℃和1370℃,比超合金高200 ~260℃。 ２粉末制备技术进展情况 目前最引人注目的粉末制备技术是超高温技术。利用超高温技术可廉价地研制特种陶瓷。 超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质，能够获得纯度极高的物质，生产率会大幅度提高，可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶-凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。 ３特种陶瓷成形方法及特点 ３．１干法成型 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。 3.1.1钢模压制成型（干压法） 将含有少量增塑剂、具有一定粒度配比的陶瓷粉末放在金属模内,在压机上受压,使之密实成型。钢模压制的优点是易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。 3.1.2等静压成型 等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。等静压力可达300MPa左右。在常温下成型时称为冷等静压成型,在几百摄氏度到2000℃温区内成型时称为热等静压成型。等静压有两种方式:干袋法和湿袋法。湿袋法是将粉末或颗粒密封于成型橡胶模型内,置于高压容器 收稿日期：2010-04-15 通讯联系人：葛伟青，E-mail:hbtsgwq@https://www.wendangku.net/doc/0110130746.html, ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＯｃｔ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５ 中国陶瓷工业 ２０１０年１０月第１７卷第５期

陶瓷激光器及其工作原理

陶瓷激光器及其工作原理 新型激光陶瓷是继单晶和玻璃之后又一种优秀的激光介质，它不仅具备良好的材料和光学特性，而且具有强大的制备优势，伴随激光透明陶瓷先进制造技术的不断发展，光学级、高掺杂、大尺寸、多功能透明陶瓷越来越多的被应用在固体激光器设计和制造中，凭借优异光电功能的特性，激光透明陶瓷的研发和应用不仅延伸至传统固体激光器的各个领域，并表现出比传统激光晶体更加优异的性能，而且不断突破现有固体激光技术的局限，有力的推动了新型固体激光器的发展。 按工作物质形状来分类，透明陶瓷激光器可以分为棒状激光器、板条激光器, 碟片激光器和光纤激光器等4类。 1、高效陶瓷棒状激光器 采用与传统Nd:YAG固体激光器相同的谐振腔结构，可分为侧面泵浦（见图1）和端面泵浦（见图2）两种类型。由于将高掺杂浓度的透明陶瓷圆棒作为激光介质，从而使光-光转换效率有显著提高。 图1 侧面泵浦激光器结构

图3 高效率Nd：YAG透明陶瓷激光器 对于侧面泵浦结构，泵浦源可以是灯泵浦，也可以采用激光二极管。图3所示为中科院上海光学精密机械研究所采用超均匀侧面泵浦技术在1 at.% Nd:YAG陶瓷棒中获得输出功率236 W，斜率效率62% 的连续激光输出。图中(a)为侧面泵浦Nd:YAG陶瓷棒激光器的实验装置原理，图(b)为Nd:YAG陶瓷激光器的截面示意图，采用超均匀侧面激光二极管阵列泵浦。 2、陶器板条激光器 普通固体激光器激光工作物质的几何形状为圆棒状，温度梯度的方向与光传播方向垂直，在热负荷条件下运转时，将产生严重的热透镜效应和热光畸变效应，使得光束质量降低，并限制了激光功率的进一步提高。板条激光器（见图4、5）的工作物质为板条形状，该激光器从结构上克服了激光棒的热变形(热透镜效应)，故有功率大(达2kW以上)、光束发散角小(接近衍射极限)，可获得高质量激光输出，从而提高了加工能力，可进行超深加工，如钻孔深达76mm，切割厚度达40mm。

高温压电陶瓷材料研究进展

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2008年第27卷第1期 ·16· 化 工 进 展 高温压电陶瓷材料研究进展 李庆利，曹建新，赵丽媛，吕剑明，范冠锋 （贵州大学化学工程学院，贵州 贵阳 550003） 摘 要：随着高新技术的迅速发展，对压电器件工作温度的要求越来越高，因此高温压电陶瓷材料成为近几年研究的热点之一。介绍了国内外学者对钙钛矿结构、钨青铜结构和铋层状结构压电陶瓷进行改性，获得一系列高温压电陶瓷材料的研究现状。展望了高温压电陶瓷材料的发展前景，并对其今后的研究方向提出了建议。 关键词：高温压电陶瓷；改性；钙钛矿结构；钨青铜结构；铋层状结构 中图分类号：TM 282 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2008）01–0016–05 Research progress in high temperature piezoceramics LI Qingli ，CAO Jianxin ，ZHAO Liyuan ，Lü Jianming ，F AN Guanfeng (College of Chemical Engineering ，Guizhou University ，Guiyang 550003，Guizhou ，China) Abstract ：Along with the rapid development of high-technology ，the operation temperature of piezoelectric devices are getting higher and higher ，consequently ，the high temperature piezoceramics has become one of the research focuses of piezoceramics. In this paper ，the research status of modified perovskite ，tungsten bronze and bismuth layer structure of high temperature piezoceramics is introduced. The prospect of the high temperature piezoceramics is presented ，and suggestions for its future research are made. Key words ：high temperature piezoceramics ；modification ；perovskite structure ；tungsten bronze structure ；Bi-layer structure 作为一种新型功能材料，高温压电陶瓷被广泛应用于航空航天、核能、冶金、石油化工、地质勘探等许多特殊领域。但是，目前商业化应用的锆钛酸铅体系压电陶瓷的居里温度一般在250～380 ℃，由于热激活老化过程，其安全使用温度被限制在居里温度的1/2处。压电性能优良，使用温度低于400 ℃的高温压电陶瓷材料已经不能满足当前高新技术发展的要求。此外，商用高温传感器所采用的压电材料仅限于LiNbO 3等单晶材料，生产工艺复杂，价格极其昂贵，而且国内目前尚无性能优良、使用温度高于350 ℃的高温压电陶瓷传感器产品，国外对这类器件的研究 报道也很少[1－ 4]。因此，高温压电陶瓷材料成为近几年来研究的热点，各种新成果、新技术不断涌现。本文综述了高温压电陶瓷材料的最新研究进展。 1 钙钛矿结构高温压电陶瓷材料 2.1 改性钛酸铅压电陶瓷 纯钛酸铅在常温下为四方钙钛矿型结构，介电 常数小，压电性能高，压电各向异性大，居里温度 高（T C =490 ℃） ，因而适于在高温下工作。但是，由于纯钛酸铅陶瓷难以烧结，当晶体冷却通过居里点时，在内应力作用下易自行开裂；大的轴向比率使得其矫顽场大，难以极化。为此，很多研究者采用掺杂形成固熔体的方法来解决这一问题，并取得 了较好的研究成果（见表1[5－ 12]） 。 宴伯武等[5]选用居里点较高的复合钙钛矿型化 合物Pb (Cd 4/9Nb 2/9W 3/9 )O 3（T C =495 ℃）对PbTiO 3进行B 位取代，并掺杂适量MnO 2抑制晶粒的过分生长，以形成均匀细密的内部结构，制备了0.2PCNW-0.8PT-x MnO 2陶瓷。这种陶瓷材料在 x =1.0%时，系统k t 可达0.45， T C ≥480℃，T 33ε在200收稿日期：2007–07–13；修改稿日期：2007–08–13。 基金项目：贵州省优秀科技教育人才省长专项基金（2005-111）及贵州省科技攻关计划项目［黔科合GY 字（2006）3030］。 第一作者简介：李庆利（1981—），男，硕士研究生。E –mail pie_ql@https://www.wendangku.net/doc/0110130746.html, 。联系人：曹建新，教授，硕士生导师，主要从事高性能无机材料研究。电话 0851–4733010；E –mail jxcao@https://www.wendangku.net/doc/0110130746.html, 。