PDF《掺镱钇钪铝石榴石透明陶瓷制备及性能研究（二号黑体）》

基金项目:吉林省科技厅项目 (20170204028GX;

20160414043GH) 作者简介:第一作者 (1979-) ,男,博士研究生,讲师,E-mail:*****@126.

com 通讯作者:作者 (1979-) ,男,博士,教授,博士生导师,E-mail:******@cust.edu.cn(系第一作者导师) 掺镱钇钪铝石榴石透明陶瓷制备及性能研究 作者1 ,作者1 ,作者1 ,作者2 ,作者2 (1.长春理工大学 材料科学与工程学院,长春 130022;

2.长春理工大学 化学与环境工程学院,长春 130022) 摘要:采用共沉淀法,以聚乙二醇为分散剂,制备Yb: Y3Sc2Al3O12陶瓷粉体.通过X射线衍射和SEM测试分析,研究不 同pH、沉淀干燥时间对粉体制备的影响,得到粉体的最佳制备工艺为:煅烧温度1000℃,pH值为7,煅烧时间2h,干燥 时间 21h,陶瓷粉体平均粒径约为 100nm.采用冷等静压?真空烧结技术,在1750℃烧结 20h 和在 1450℃退火 20h 得到 Yb: Y3Sc2Al3O12 透明陶瓷.制备的陶瓷样品尺寸为 ? 10mm*lmm,晶粒的平均粒径为10μm,平均透过率为43%,入射光波 长为1100nm时,陶瓷样品的透过率为50%. (小五号楷体300-500字) 关键词:共沉淀法;

冷等静压-真空烧结;

Yb: Y3Sc2Al3O12透明陶瓷;

透过率 (4-8个关键词) 中图分类号: O482.31 文献标识码:A Research on Fabrication and Properties of Yb: Y3Sc2Al3O12 Transparent Ceramic ZUO Zhe1 ,ZUO Zhe1 ,ZUO Zhe1 ,ZUO Zhe2 ,ZUO Zhe2 (姓前名后) (1.School of Materials Science and Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022;

2.School of Chemistry and Environment Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022) Abstract:Yb: Y3Sc2Al3O12 laser ceramic powders were synthesized by co-precipitation method using polyethylene glycol as dispersing agent. The effects of different pH and sedimentation drying time on the preparation of powder were stud- ied by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The optimum preparation conditions for powders were as follows:calcination temperature was 1000℃,pH=7,calcination time was

2 hours,sedimentation drying time was 21h and a grain size of about 100nm. Yb: Y3Sc2Al3O12 transparent ceramic was obtained by cold isostatic pressing vacuum sin- tering at 1750℃ for 20h and annealing at 1400℃ for 20h. The size of ceramic sample was ? 10mm*lmm,a grain size of about 10μm,with the average transmittance of 43%. When the wavelength of the incident light was 1100nm,the transmittance of the ceramic sample was 50%. Key words:coprecipitation;

cold isostatic pressing vacuum sintering;

Yb: Y3Sc2Al3O12 transparent ceramic;

transmittance (5号宋体,正文5000-8000字,含

图表) 激光 材料发展迅速, 对于固体激光器有

3 种重要的激光 介质: 单晶、 玻璃和陶瓷.相比于玻璃和单晶材料, 激光陶瓷承受的平均辐射功率较高, 形状比较容易 控制并且可以制备较大尺寸, 掺杂离子的浓度高且 掺杂均匀, 可把不同功能材料有机结合[1-4] .激光陶 瓷是多孔的粉体颗粒逐渐凝结而形成的致密晶粒的 结合体, 陶瓷中晶粒粒径较小, 约在几十微米数量 级, 机械性能、 导热性能和光学性能良好, 应用范围 十分广泛[5] .掺镱的钇钪铝石榴石 (Yb: YSAG) 透明 陶瓷可作为固体激光器工作物质, 应用于医疗、 军事、 通信等领域[6] . 石榴石和倍半氧化物是比较典型的立方晶系氧 化物陶瓷, 人工石榴石包括钇铝石榴石 (YAG) 、 钆 镓石榴石 (GGG) , 镱铝石榴石 (YbAG) 和钇钪铝石 榴石 (YSAG) 等.目前已经实现了Nd3+ , Er3+ , Ho3+ , Yb3+ , Cr3+ 等离子在 YAG 陶瓷材料中的掺杂和激光 输出[7] , 其中 Er: YAG 激光陶瓷以其独特的输出波 (二号黑体) (四号楷体) (小五号宋体) 长广泛应用于医疗领域[8] , YSAG 陶瓷作为一种新 型激光陶瓷异军突起.2006 年, 施剑林[9] 等用燃烧 法制备出了 Eu: YAG 和Eu: YSAG 粉体, 并且制备 了Eu: YSAG透明陶瓷.通过测试发现, 当Sc3+ 替换 了10at.%Al3+ 时, Eu3+ 有吸收并且有效的降低了峰分 裂, 证明 Sc3+ 掺入 YAG 晶格内, 为Eu3+ 提供了更大 的晶格间隙, 具有更好的光学特性.2008年, 冯涛[10] 等成功制备了Nd: YSAG透明陶瓷, 经测试陶瓷的透 过率在80%左右, 掺杂Nd3+ 摩尔分数达到6%且有望 更高;