激光透明陶瓷的制备

摘要

随着激光武器成为目前的热门研究方向，激光透明陶瓷散发出越来越闪耀的光芒，是未来高科技的前进方向。本文主要介绍了影响陶瓷透明性的因素，以及制备透明陶瓷的方法，并简单介绍了目前国内外激光透明陶瓷的研究现状，以及取得的一系列成果。使后来者能对透明陶瓷有基本的认识和了解，并加快透明陶瓷的研究步伐，为我国的国防事业贡献自己的一份力。

关键词：激光透明陶瓷YAG 激光武器

abstract

As laser weapon becomes the current hot research direction, the laser emitting more sparkle of transparent ceramics, is the future direction of high-tech.This paper mainly introduces the factors that influence the ceramic transparency and the method of preparation of transparent ceramics at home and abroad and introduces the research status of laser transparent ceramics, as well as a series of achievements.Enable others to have basic knowledge and understanding of transparent ceramics, and quicken the steps of the research of transparent ceramics, for our country's national defense contribute an own strength.

Keywords: laser transparent ceramic;YAG;laser weapon

0引言

透明陶瓷（transparent ceramics）是在50 年代末60 年代初发展起来的一类新型无机材料，既具有陶瓷固有的耐高温、耐腐蚀、高强高硬等特性，又具有玻璃的光学性质[1]。自从1960 年世界上第一台红宝石激光器问世以来，激光技术有了很大的发展，已经从实验室走向应用。虽然早在20 世纪60 年代，材料研究者从理论上论证了各向同性的光学陶瓷能够产生激光作用，但由于陶瓷材料是多晶体，其颗粒边界、气孔率、成分梯度及晶格的不完整性所引起的内部散射损耗过大而难以实现有效的激光输出，此后数十年来激光陶瓷的研究一直未有突破性进展[2-3]。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。

重庆科技学院本科生研究报告

1影响激光陶瓷透明性的因素

普通陶瓷是多晶体，存在大量晶界、气孔和杂质，当入射光遇到这些“障碍物”时，容易产生散射与吸收，从而导致入射光大量损失，透光率较小，因此我们看到陶瓷一般都是不透明的。

透明陶瓷如要获得高透光率，必须具备以下条件[4]：1陶瓷内部致密度高，接近于理论密度。2晶界上不存在空隙，或空隙大小比光波长小得多。3晶界没有杂质及玻璃相。4晶粒较小而且均匀，其中没有空隙。5无光学各向异性，晶体结构最好是立方晶系，不然会引起双折射现象。6表面光洁度高，降低表面对光的散射。7晶体对入射光的选择吸收很小。

2透明陶瓷的制备方法

到目前为止，到目前为止，Nd∶YAG 粉体的制备方法主要有固相反应法［5］、共沉淀法［6］、水热法［7］和溶胶-凝胶法［8］等。并且由于其特殊性，所以对制粉和烧结的工艺要求相对较高。本次实验采用溶胶凝胶法来制备摻钕钇铝石榴石激光透明陶瓷基片。

2.1溶胶凝胶法

溶胶凝胶法是一种制造陶瓷和玻璃的低温湿化学合成法，而这个方法包含了系统的液相（溶胶）到固相（凝胶）的转换，它有各式各样的应用：举凡Ultra-fine 陶瓷粉、大型制陶及制玻璃业、陶瓷纤维、无机薄膜、气凝胶。溶胶-凝胶法在600~ 1000℃即可得到YAG 粉体颗粒, 说明溶胶-凝胶法合成的前驱体化学均匀性较高, 但是由于溶胶-凝胶法所用的有机原料成本较高,YAG 前驱体凝胶未经洗涤, 干燥时易形成二次颗粒,热处理时更易产生硬团聚, 烧结活性不理想, 未报道得到透明性良好的陶瓷体材料。溶胶-凝胶法制备YAG的荧光粉、纤维及薄膜材料较为成功[9]。

2.2低温燃烧合成法

近年来，低温燃烧合成法（LCS，low-temperature combustion synthesis）也广泛应用于透明陶瓷粉体的制备。该方法基本过程为：在金属硝酸盐的水溶液中加入适量有机物，溶液加热后发生沸腾、浓缩、冒烟、起火迅速燃烧，最后得到氧化物粉末。张永明[10]等以Y2 O3 、A1(NO 3 ) 3 、柠檬酸、乙二醇为原料，采用低温燃烧法成功制备了透明陶瓷粉体。

2.3共沉淀法

共沉淀法是合成高纯超细粉体最广泛的方法之一[11]，在含有多种金属阳离子的溶液中加入沉淀剂，一般制备两种以上金属元素的复合氧化物。王能利等[12]以Y2 O 3 粗粉、Nd 2 O3、硝酸和氨水为原料，通过共沉淀法成功制备了Nd:Y 2 O 3 透明陶瓷纳米粉体。均匀沉淀法一般使用尿素为沉淀剂，由于尿素受热分解产生沉淀离子，并立即被消耗，因此消除了沉淀剂的浓度不均匀性。

3目前发展现状

3.1国外研究现状

近年来，技术最先进的国家日本仍在不断取得新的进展。A.Ikesue 等在芯为Yb∶YAG 的陶瓷棒周边包覆非掺杂的YAG 陶瓷，做成同轴有芯复合陶瓷结构，以此制成的薄片激光器已多次实现百瓦量级的激光输出。此外，他们还研制出中间层为Nd∶YAG 透明激光陶瓷，两外层为YAG 透明陶瓷的层状复合陶瓷，该复合陶瓷的热导率高达15W/ m·K，有望用于研发高功率的激光器[13]。

2005 年，美国达信公司采用Nd:YAG 陶瓷板条激光器，实现了5 kW 的高功率连续激光输出，并以此获得了美国军方关于激光定向能武器的研制订单，预计在2007 年实现100 kW 的激光输出[15]。

2006 年3 月，美国Lawrence Livermore 国家实验室的研究人员利用日本Konoshima 化学公司生产的尺寸为10 cm×10 cm×2 cm 的Nd : YA G 透明激光陶瓷板条研制出高功率全固态热容激光器（如图 2 所示），产生了67 kW 的平均输出功率，这是到目前为止已报道的陶瓷激光器的最大输出功率[14]。

3.2国内研究现状

2004年，东北大学孙旭东采用固相反应法、1700℃真空烧结5h，制备了高透光的Nd∶YAG 陶瓷，其在可见光区最大透光率63%，红外光区透光率接近70% [16]。

2006 年5 月，中科院上海硅酸盐研究所潘裕柏以高纯商业A1 2 O 3 、Y 2 O 3 和Nd 2 O 3 超微粉作为原料，在1650℃.-1780℃真空条件下保温10h 以上，制备出尺寸为3mm×3mm×3mm 的Nd∶YAG 透明陶瓷，并实现1003mW 的激光输出[17]。

此外，冯涛于2007 年12 月首次实现连续激光输出，其输出功率和斜率效率与日本2003 年报道的Yb:Y 2 O 3 透明陶瓷首次激光输出基本一致[18] 。

4结束语

激光透明陶瓷的前途不言而喻，中国仍需很长的路去追赶国际先进水平，这样的艰巨任务就落在我们肩上，我们要肩负起这个责任，争取不断创新，不断改进，做到最好。同时更好的引导更多人加入到科研大军中来，不断加强我国的综合实力。

参考文献

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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

陶瓷制作工艺流程

陶瓷制作工艺流程 在陶瓷民俗博览区古窑景区错落有致的分布着古制瓷作坊、古镇窑、陶人画坊。在作坊里可见到“手随泥走，泥随手变”，巧夺天工的拉坯成型；在镇窑里，可看到神奇的松柴烧瓷技艺，从中领略到景德镇古代手工制瓷的魅力。在古窑，我们看到了练泥、拉坯、印坯、利坯、晒坯、刻花、施釉、烧窑、彩绘、釉色变化等 练泥：从矿区采取瓷石，先以人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状，淘洗，除去杂质，沉淀后制成砖状的泥块。然后再用水调和泥块，去掉渣质，用双手搓揉，或用脚踩踏，把泥团中的空气挤压出来，并使泥中的水分均匀。这一环节在古窑里我没有见到，深感遗憾，于是我在前往三宝村途中仔细寻觅，有幸亲眼目睹。这种瓷石加工方法历史悠久,应与景德镇制瓷历史同步。

拉坯：将泥团摔掷在辘轳车的转盘中心，随手法的屈伸收放拉制出坯体的大致模样。拉坯是成型的第一道工序。拉坯成型首先要熟悉泥料的收缩率。景德镇瓷土总收缩率大致为18—20%,根据大小品种和不同器型及泥料的软硬程度予以放尺。由于景德镇瓷泥的柔软性,拉制的坯体均比之其他黏土成型的要厚。拉坯不仅要注意到收缩率,而且还要注意到造型。如遇较大尺寸的制品,则要分段拉制,从各个分段部位,可看出拉坯师傅的技艺好坏和水平高低。景德镇陶瓷的特殊美感和瓷文化的形成是与其独特的材质、工艺等有着密不可分的联系,甚至在某种程度上说:景德镇瓷器名扬天下,除当地“天赐”的优质黏土之外,基本上是那些“鬼斧神工”的技艺将这些普通的“东西”变成了人类的“宠物”。由此,真正被“神灵”护佑着的正是这制瓷技艺的不断分工、进化和传承。这千年相传的技艺造就和组成了人类陶瓷史甚至是文明史上最耀眼的光环,这光环让人炫目,也让人敬畏。

浅谈多孔陶瓷

浅谈多孔陶瓷 08 化本黄振蕾080900029 摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现，多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大，目前其应用已遍及环保、节能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域，引起了全球材料学 关键词：多孔陶瓷制备应用发展 0. 引言 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通, 并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的 比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔材料可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料 和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。 1 多孔陶瓷材料的制备方法 1. 1 挤压成型法 挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm 的规格。 美国与日本已研制出了600孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm、900孔/ 2.54 cm X 2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm X2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型 的多孔陶瓷。其工艺流程为：原料合成+水+有机添加剂T混合练混T挤出成型T干燥T 烧成T制品。这种工艺的优点在于，可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计；缺点 是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求[ 4]。 1. 2 颗粒堆积成孔工艺法颗粒堆积工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点，在高温下液化，从而使骨料连接起来。骨料粒径越大，形成的多孔陶瓷平均孔径就越大，并呈线性关系。骨料颗粒尺寸越均匀，产生的气孔分布也越均匀，孔径分布也越小。另外，添加剂的含量和种类，以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。如 Yang 等[ 5] 用Yb2O3作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷，通过加入Yb2O3后，使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀，经烧结后使孔隙率达到很好的要求。另外，孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制，制品的孔隙率一般为20%~ 30% 。若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂，高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右[ 6]。主要优点在于工艺简单，制备强度高；不足之处在于气孔率低。

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

陶瓷的生产工艺流程.

陶瓷的生产工艺流程 一、陶瓷原料的分类 （1）粘土类 粘土类原料是陶瓷的主要原料之一。粘土之所以作为陶瓷的主要原料，是由于其具有可塑性和烧结性。陶瓷工业中主要的粘土类矿物有高岭石类、蒙脱石类和伊利石（水云母）类等，但我厂的主要粘土类原料为高岭土，如：高塘高岭土、云南高岭土、福建龙岩高岭土、清远高岭土、从化高岭土等。 （2）石英类 石英的主要成分为二氧化硅（SiO ），在陶瓷生产中，作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中时， 2 在烧成前可调节坯料的可塑性，在烧成时石英的加热膨胀可部分抵消部分坯体的收缩。当添加到釉料中时，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性。我厂的石英类原料主要有：釉宝石英、佛冈石英砂等。 （3）长石类 长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，在陶瓷生产中用作坯料、釉料熔剂等基本成分。在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。在釉料中做熔剂，形成玻璃相。我厂的主要长石类原料有南江钾长石、佛冈钾长石、雁峰钾长石、从化钠长石、印度钾长石等。 二、坯料、釉料制备 （1）配料 配料是指根据配方要求，将各种原料称出所需重量，混合装入球磨机料筒中。我厂坯料的配料主要分白晶泥、高晶泥、高铝泥三种，而釉料的配料可分为透明釉和有色釉。 （2）球磨 球磨是指在装好原料的球磨机料筒中，加入水进行球磨。球磨的原理是靠筒中的球石撞击和磨擦，将泥料颗料进行磨细，以达到我们所需的细度。通常，坯料使用中铝球石进行辅助球磨；釉料使用高铝球石进行辅助球磨。在球磨过程中，一般是先放部分配料进行球磨一段时间后，再加剩余的配料一起球磨，总的球磨时间按料的不同从十几小时到三十多个小时不等。如：白晶泥一般磨13个小时左右，高晶泥一般磨15-17小时，高铝泥一般磨14个小时左右，釉料一般磨33-38小时，但为了使球磨后浆料的细度要达到制造工艺的要求，球磨的总时间会有所波动。

多孔陶瓷材料的制备技术

第14卷第3期Vol.14No.3 材　料　科　学　与　工　程 Materials Science&Engineering 总第55期 Sept.1996多孔陶瓷材料的制备技术 朱时珍　赵振波 北京理工大学　北京　100081 刘庆国 北京科技大学　北京　100083 【摘　要】　本文评述了近年来多孔陶瓷材料制备技术的研究现状,对目前研究比较活跃,应用比较成功的几种制备技术进行了分析,并讨论了今后的发展趋势。 【关键词】　多孔陶瓷　制备　造孔剂　泡沫浸渍 Techniques For Preparation of Porous Ceramic Materials Zhu Shizhen Zhao Zhenbo Beij ing Institute of Technology　Beijing　100081 Liu Qingguo Beij ing University of Science and Technology　Beij ing　100083【Abstr act】　T he r ecent status of techniques for prepar ation of por ous ceramic mater ials was re-viewed.Var ious t echniques for pr epar ation of por ous cer amic mater ials resear ched mor e actively and ap-plied more successfully wer e analyzed,and the future development tr ends were discussed. 【Key wor ds】　Porous cer amics,F abr ication,P or e-form ing mat er ials,F oam impregna tion 一、前 言 近年来表面与界面起突出作用的新型材料日益受到重视,既发现一些新的物理现象和效应,在应用上又很有潜力,具有广泛的发展前景[1]。多孔陶瓷材料正是一种利用物理表面的新型材料。例如,利用多孔陶瓷的均匀透过性,可以制造各种过滤器、分离装置、流体分布元件、混合元件、渗出元件和节流元件等;利用多孔陶瓷发达的比表面积,可以制成各种多孔电极、催化剂载体、热交换器、气体传感器等;利用多孔陶瓷吸收能量的性能,可以用作各种吸音材料、减震材料等;利用多孔陶瓷低的密度、低的热传导性能,还可以制成各种保温材料、轻质结构材料等[2],加之其耐高温、耐气候性、抗腐蚀,多孔陶瓷材料的应用已遍及冶金、化工、环保、能源、生物等各个部门,引起了全球材料学界的高度重视,并得到了较快发展,每年这方面的专利都有近百篇,而且有逐年增长的趋势。但由于绝大多数制备工艺参数及关键问题处于技术保密状态,目前尚无系统论述各种制备技术的文章,本文结合作者研制用于高温固体氧化物燃料电池的多孔A l2O3陶瓷支持管(体)的研究工作,分析了多孔陶瓷材料制备技术的现状及今后的发展趋势。 ? 33 ?

实验一多孔陶瓷的制备

实验一多孔陶瓷的制备 一、实验目的 1. 了解多孔陶瓷的用途 2. 掌握多孔陶瓷的制备方法 3. 了解多孔陶瓷的制备工艺 二、实验原理 多孔陶瓷是一种新型陶瓷材料，也可称为气孔功能陶瓷，它是一种利用物理表面的新型材料。多孔陶瓷具有如下特点：巨大的气孔率、巨大的气孔表面积；可调节的气孔形状、气孔孔径及其分布；气孔在三维空间的分布、连通可调；具有其它陶瓷基体的性能，并具有一般陶瓷所没有的主要利用与其巨大的比表面积相匹配的优良热、电、磁、光、化学等功能。实际上，很早以前人们就使用多孔陶瓷材料，例如，人们使用活性碳吸附水份、吸附有毒气体，用硅胶来做干燥剂，利用泡沫陶瓷来做隔热耐火材料等。现在，多孔陶瓷，尤其是新型多孔陶瓷的应用范围广多了。 1. 多孔陶瓷的种类 多孔陶瓷的种类很多，按所用的骨料可以分为以下六种： 按孔径分为以下三种情况： 2. 多孔陶瓷的制备： 陶瓷产品中的孔包括：（1）封闭气孔：与外部不相连通的气孔 （2）开口气孔：与外部相连通的气孔 下面介绍多孔陶瓷中孔的制备方法和制备技术 2.1孔的形成方法：

（1）添加造成孔剂工艺：陶瓷粗粒粘结、堆积可形成多孔结构，颗粒靠粘结剂或自身粘合成型。这种多孔材料的气孔率一般较低，20～30%左右，为了提高气孔率，可在原料中加入成孔剂(porous former)，即能在坯体内占有一定体积，烧成、加工后又能够除去，使其占据的体积成为气孔的物质。如碳粒、碳粉、纤维、木屑等烧成时可以烧去的物质。也有用难熔化易溶解的无机盐类作为成孔剂，它们能在烧结后的溶剂侵蚀作用下除去。此外,可以通过粉体粒度配比和成孔剂等控制孔径及其它性能。这样制得的多孔陶瓷气孔率可达75%左右，孔径可在μｍ—ｍｍ之间。虽然在普通的陶瓷工艺中，采用调整烧结温度和时间的方法，可以控制烧结制品的气孔率和强度，但对于多孔陶瓷，烧结温度太高会使部分气孔封闭或消失，烧结温度太低，则制品的强度低，无法兼顾气孔率和强度，而采用添加成孔剂的方法则可以避免这种缺点，使烧结制品既具有高的气孔率，又具有很好的强度。 （2）有机泡沫浸渍工艺：有机泡沫浸渍法是用有机泡沫浸渍陶瓷浆料，干燥后烧掉有机泡沫，获得多孔陶瓷的一种方法。该法适于制备高气孔率、开口气孔的多孔陶瓷。这种方法制备的泡沫陶瓷是目前最主要的多孔陶瓷之一。 （3）发泡工艺：可以在制备好的料浆中加入发泡剂，如碳酸盐和酸等，发泡剂通过化学反应等能够产生大量细小气泡，烧结时通过在熔融体内产生放气反应能得到多孔结构，这种发泡气体率可达95%以上。与泡沫浸渍工艺相比，更容易控制制品的形状、成分和密度，并且可制备各种孔径大小和形状的多孔陶瓷，特别适于生产闭气孔的陶瓷制品，多年来一直引起研究者的浓厚兴趣。 （4）溶胶-凝胶工艺：主要利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶(热等)处理过程中留下小气孔，形成可控多孔结构。这种方法大多数产生纳米级气孔，属于中孔或微孔范围内，这是前述方法难以做到的，实际上这是现在最受科学家重视的一个领域。溶胶-凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料，特别是微孔陶瓷薄膜。 （5）利用纤维制得多孔结构：主要利用纤维的纺织特性与纤细形态等形成气孔，形成的气孔包括：a 有序编织、排列形成的；b 无序堆积或填充形成的。 通常将纤维随意堆放，由于纤维的弹性和细长结构，会互相架桥形成气孔率很高的三维网络结构，将纤维填充在一定形状的模具内，可形成相对均匀，具有一定形状的气孔结构,施以粘结剂，高温烧结固化就得到了气孔率很高的多孔陶瓷，这种孔较大的多孔陶瓷的气孔率可达80%以上；在有序纺织制备方法中，有一种是将纤维织布(或成纸),，再将布(或纸)折叠成多孔结构，常用来制备“哈尔克尔”，这种多孔陶瓷通常孔径较大，结构类似于前面提到的以挤压成型的蜂窝陶瓷；另外是三维编织，这种三维编织为制备气孔率、孔径、气孔排列、形状高度可控的多孔陶瓷提供了可能。 （6）腐蚀法产生微孔、中孔：例如对石纤维的活化处理，许多无机非金属半透膜也曾以这种方法制备。 （7）利用分子键构成气孔：如分子筛，这是微孔材料也是中孔材料。象沸石、柱状磷酸锌等是这类材料。

激光加工陶瓷裂纹行为的理论分析及实验验证

万方数据

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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

特种陶瓷制备工艺..

特种陶瓷材料的制备工艺 10材料1班 王俊红，学号：1000501134 摘 要：介绍粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法。 目前，特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展，但仍有一些急需解决的问题。 当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形技术尚未完全突破。 压力成形不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。 多种胶体原位成形工艺，固体无模成形工艺以及气相成形工艺有望促使陶瓷成形工艺获得关键性突破。 关键词：特种陶瓷；成形；烧结；陶瓷材料 前言：陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类， 特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。 它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。 特种陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。 因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。 正文：特种陶瓷的生产步骤大致可以分为三步：第一步是陶瓷粉体的制备、第二步是成形，第三步是烧结。 特种陶瓷制备工艺流程图 一、 陶瓷粉体的制备 粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即粉末制备 坯料制备 成型 干燥 烧结 后处理 热压或热等静压烧结 成品

陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著使组分之间发生固相反应，得到所需的物相。同时，机械球磨混合无法使组分分的影响。粉末制备方法很多，但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。 传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为：将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法（干磨、湿磨）进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧。由于达不到微观均匀，而且粉末的细度有限（通常很难小于 l μm 而达到亚微米级），因此人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同，化学法可分为以下三种类型： 1.固相法： 化合反应法：化合反应一般具有以下的反应结构式： A(s)+B(s)→C(s)+D(g) 两种或两种以上的固态粉末，经混合后在一定的热力学条件和气氛下反应而成为复合物粉末，有时也伴随一些气体逸出。 钛酸钡粉末的合成就是典型的固相化合反应。等摩尔比的钡盐BaCO3和二氧化钛混合物粉末在一定条件下发生如下反应： BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 该固相化学反应在空气中加热进行。生成用于PTC制作的钛酸钡盐，放出二氧化碳。但是，该固相化合反应的温度控制必须得当，否则得不到理想的、粉末状钛酸钡。 热分解反应法：

透明陶瓷 论文

透明陶瓷的制备与用途 摘要 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。目前制备透明陶瓷的方法主要有：透明32O Al 陶瓷制备；无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷；32O Y 透明陶瓷等。主要的制备过程与传统陶瓷基本一致，大体上也要经过原料选择，成型，干燥，烧成等步奏。 透明陶瓷的透光性好，机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。决定了它的用途将比传统陶瓷更广泛，更先进。目前主要用于生产工业生产和军事上用于防止强光损伤眼睛的护目镜；透光的灯罩；红外测试仪的外壳；ALON 还可以用于防弹材料，超市条码扫描器窗口等方面；我国研制的激光透明陶瓷也广泛用于军事中。未来透明陶瓷必将在日用生活中发挥更广泛的作用。 关键词 透明陶瓷；烧结；制备；用途；未来 引言 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。它对原料以及制造工艺的要求相当严格，例如，原料必须要有很高的纯度和粒度。因此透明陶瓷的价格很昂贵，是现代陶瓷中的高级制品。 正文 1 几种先进的透明陶瓷的制备方法

透明32O Al 陶瓷制备的研究进展 1.1.1 放电等离子烧结（SPS ） 透明氧化铝陶瓷的SPS 烧结近几年也得到研究和探索。Dibyendu 】【1以平均粒径为100 nm 的高纯Al2O3为原料，在不使用任何添加剂的情况下采用SPS 烧结，工艺条件为压力275 MPa ，最高烧结温度1150℃，制备了平均晶粒尺寸为0． 3 μm ，硬度达到23 GPa 的透明氧化铝陶瓷。 Jiang 等】【2采用高纯纳米32O Al 粉( ＞ 99． 995%) ， wt% MgO( 以3)NO (Mg 形式加入) 作为烧结助剂，SPS 烧结工艺为真空条件下90 MPa 压力，在3min 内温度从室温升至600 ℃，然后快速升温至1300 ～ 1700℃，保温3 ～ 5 min 。结果表明，1300 ℃ × 5 min 条件SPS 烧结的试样达到完全致密化，晶粒尺寸仅为0．5 ～ 1μm ，在中红外区透光率可达85%，而经1700 ℃ × 3 min 条件下SPS 烧结试样，晶粒尺寸迅速增大至5μm 左右。Michael 等】【3同样采用SPS 烧结制备了透明氧化铝陶瓷，并研究SPS 过程中添加剂种类及含量对32O Al 透光性的影响。研究发现使用Mg 、Y 、La 三元复合添加剂，总质量为450 ppm 时，32O Al 陶瓷的直线透光率能达到57%。 1.1.2 微波快速烧结 微波烧结是利用材料在微波电磁场中的介电损耗使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度而实现致密化的快速烧结技术。微波烧结速度快、时间短，从而避免了烧结过程中陶瓷晶粒的异常长大，最终可获得高强度和高致密度的透明陶瓷。Cheng 等】【4研究发现微波烧结氧化铝在加入百分比为0．05% 氧化镁烧结助剂的条件下烧结45 min 就可以得到密度为 3． 97 /cm3，平均粒径为40 μm 透明性能优异的氧化铝陶瓷。但是，微波烧结有其本身的问题，如控温准确度，温度场均匀性等，这往往会产生氧化铝晶体晶粒尺寸的差别非常大，从而影响材料质量的稳定性。 无水乙醇注浆成型制备YAG 透明陶瓷 实验所用原料为纯度%的国产微米32O Y 粉和亚微米32O AL 粉.实验流程如图1 所示, 精确称量(精确到32O Y (33.8715g)和32O AL (25.4903g)粉体, 把称量的粉体放入干净的装有Al2O3 磨球(球料比2:1)的32O AL 球磨罐中. 把%的正硅酸乙酯(TEOS, 分子式i S (52H OC )4)滴入28mL 无水乙醇中, 然后倒入球磨罐中, 封紧后以120r/min 的速度球磨12h. 球磨结束后打开球磨罐滴入一定量的氨水, 调节pH 值至9(32O Y 和32O AL 的等电点), 然后继续球磨10min 以混合均匀. 把球磨后的浆料倒入石膏模具中在低温下干燥48h, 随后在空气气氛下于600℃煅烧 2h, 除去残留的TEOS. 把得到的素坯置于真空炉中进行烧结,

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

功能陶瓷的固相反应法制备及介电性能测试

功能陶瓷的固相反应法制备及介电性能测试 一、实验目的 1、了解制备功能陶瓷材料的固相反应法； 2、掌握用LCR仪测试功能陶瓷材料介电性能的方法； 3、测量特定频率及温度范围内BaTiO3陶瓷的介电性能随频率及温度的变化； 4、结合实验结果分析BaTiO3陶瓷的介电性能与频率及温度的关系。 二、实验原理 固相反应法制备功能陶瓷： 制备功能陶瓷材料的方法有很多种，其中最成熟、应用最为广泛的则是固相反应法。这种方法以高纯度粉末(常为氧化物)为原料，经精确称量后与球磨介质(常为球状，一般用ZrO2、Al2O3、玛瑙等高硬度材料)及分散液体(通常为水或酒精)混在一起，经球磨、干燥、过筛后得到颗粒细小、混合均匀的粉末。均匀混合的粉末在高温下发生化学反应，合成所需的物相，此过程称为预烧结(又称锻烧)。之后再次进行球磨、干燥、过筛，并将得到的颗粒细小的粉末与少量有机物水溶液(如PV A、PVB等)混合在一起、研磨后过筛(此过程称为造粒)，以增加粉末在成型过程中的可塑性和流动性，并减小粉末与模具间的摩擦。将造粒后的粉末放置于金属模具中，并施加高压，即得到具有所需形状的压粉体(又称素胚)，此过程称为成型。压粉体具有一定的强度和致密度，但其中仍存在很多气孔，需通过高温下的烧结过程予以排除。由于粉末颗粒细小，具有较高的表面能，这和高温一起构成了烧结过程的动力。在烧结动力的作用下，颗粒之间发生传质的过程，同时伴随着晶粒的长大、大部分气孔的排除、体积的收缩、密度的增大及强度的提高，最终得到致密的陶瓷材料。 材料的介电性能及其测试方法： 介电性是材料对外加电场的一种反应。介电材料内的电荷在外加电场的作用下会发生位移，导致正、负电荷中心不重合，从而发生电极化、在介质表面形成束缚电荷，并在宏观上表现为电容及介电常数。介电常数 是表征材料介电性能

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。

氧化铝陶瓷制作工艺

氧化铝陶瓷介绍 来自:中国特种陶瓷网发布时间:2005-8-3 11:51:15 氧化铝陶瓷制作工艺简介 氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下： 一粉体制备： 郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，和中科院上海硅酸盐研究所成立玉发新材料研究中心研究生产多品种α氧化铝。专注白刚玉和煅烧α氧化铝近30年，因为专注所以专业，联系QQ2596686490，电话156390七七八八一。 将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在１μｍ?微米?以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在９９．９９％外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，?一般为重量比在１０—３０％的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在１５０—２００℃温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加１～２％的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂ＰＶＡ。 欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Ａｌ２Ｏ３喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于３０℃。颗粒级配比理想等条件，以获得较大素坯密度。 二成型方法： 氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。摘其常用成型介绍： １干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过１ｍｍ，长

多孔陶瓷材料的应用及发展方向

多孔陶瓷材料的应用及发展方向 摘要 ：介绍新型材料多孔陶瓷的特性和在诸多领域的应用，以及未来多孔陶瓷的发展方 向。 关键词 ：多孔陶瓷；应用；发展方向 引言 在全球经济发展的浪潮中，环境与资源是人类遇到的两大难题，人们对节省资源、保 护环境的要求越来越高。多孔陶瓷正是适应了这种形势发展需求的新材料，它能够提高效 率、节约能源，尤其在环境保护方面发挥着越来越大的作用。多孔陶瓷在各行各业的应用 已经越来越普遍地体现出了这两大方面的意义。可以预计，多孔陶瓷将成为非常有活力、 有发展前途的新的经济增长点。 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结 构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多，目前研制及生产的所有陶瓷材料几乎均可以通过适 当的工艺制成多孔体。 多孔陶瓷材料一般具有以下特性：化学稳定性好，通过材质的选择和工艺的控制，可 制成使用于各种腐蚀环境的多孔陶瓷；具有良好的机械强度和刚度，在气压、液压或其他 应力载荷下，多孔陶瓷的孔道形状和尺寸不会发生变化；耐热性好，用耐高温陶瓷制成的 多孔陶瓷可过滤熔融钢水和高温气体；具有高度开口、内连的气孔；几何表面积与体积比 高；孔道分布较均匀，气孔尺寸可控，在0.05~600μm范围内可以制出所选定孔道尺寸的多 孔陶瓷制品。 多孔陶瓷的应用 1

、金属铸造 多孔陶瓷在铸造业中的一个非常重要应用就是用作熔融金属过滤器。陶瓷过滤器净化 金属液的机理除了机械和反应过滤外，更重要的是对金属液起“整流”作用，这种作用使 得金属液渣包被破坏，同时延长渣上浮时间，从而达到净化金属液的作用。自从 60 年代中 期多孔陶瓷过滤器首次用于处理铝合金以来，陶瓷材料的发展及浇铸操作技术的提高已使 它们的应用扩大到包括熔模精密铸造、钢铸造工业及工业铸件等方面，即提高它们的机械 性能，降低铸件废品率，提高铸件工艺出品率，延长金属切削加工刀具寿命等。多孔陶瓷 过滤器在钢的连铸中的应用使钢水的洁净度和产量得到提高，不仅降低了非金属夹杂物含 量，而且有效地减少了水口堵塞。近年来，工业发达国家所有的铸件几乎全部采用多孔陶 瓷型内过滤浇铸工艺，并把此项工艺作为生产优质铸件的关键技术。 多孔陶瓷在铸造业中的另一个重要应用就是用于制备金属基—网状陶瓷复合材料，这 种材料系用铸造方法在预制多孔陶瓷中浇入金属而成。由于这类材料比普通铸件具有较大的阻尼系数，它将为机械工程解决振动问题提供了一条新的途径。 2 、石油化工 对于具有连通气孔的多孔陶瓷，当通过流体时，骨架对流体具有很好的接触、搅拌效 果以及阻挡大颗粒的作用。这些特性使得多孔陶瓷在化工生产中具有重要应用，如除臭装 置等用的催化剂载体、气体吸收塔、蒸馏塔的填料以及流化床中的过滤器等。利用多孔陶 瓷向液体中吹入反应气体，用吹氧方法培养微生物等。利用多孔陶瓷制成的酸性溶液电解 用隔膜，可以防止电极间生成的物质与电解液相混合，提高电解效率。 3 、核电工业