提高激光陶瓷透明度的機理和技術(shù)研究.pdf

1、Nd:YAG(摻釹釔鋁石榴石)激光透明陶瓷是一種具備優(yōu)異性能的激光增益介質(zhì)，它不僅擁有與單晶相似的透明度、并且兼?zhèn)涮沾傻膬?yōu)點、如高強度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫等性能，相較于傳統(tǒng)材料具有巨大優(yōu)勢。由于陶瓷的特性，它具有設計組分與結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，這更加利于優(yōu)化激光性能和開發(fā)新功能，因此受到廣泛的關(guān)注。
　　本文以商用氧化釔、氧化鋁、氧化釹為原料，燒結(jié)助劑為TEOS和MgO，采用固相真空燒結(jié)方法制備1at％Nd:YAG激光透明陶瓷。在燒結(jié)前

2、，我們對原料Y2O3的預處理進行了研究，并探索了定向沉淀法制備高分散的超細Y2O3粉體的工藝流程，之后針對添加劑的種類以及摻入量做了一系列對比實驗，找到了最佳添加劑組合。在燒結(jié)過程中，我們對燒結(jié)保溫時間對樣品透過率的影響進行了研究，通過掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見光分光光度計等技術(shù)手段對樣品的表面形貌、元素組成及透過率進行了分析，并對透過率曲線波長為400nm處進行了分析。最終我們得到如下結(jié)論：
　　1)對Y2O3粉體預先進

3、行適當?shù)臒崽幚砟苡行Ц纳芛2O3的形貌并在一定程度上消除顆粒之間的空隙、氣孔。過低的溫度對樣品的影響不大，而過高的溫度則會晶粒生長顯著增強，從而降低了燒結(jié)活性以及加劇了團聚現(xiàn)象。
　　2)通過定向沉淀法可以得到尺寸分布較均勻的超細Y2O3粉體，且Y2O3粉體顆粒呈小球狀，比表面積大大增加，在理論上提高了燒結(jié)活性，有助于燒結(jié)。
　　3)經(jīng)過針對不同添加劑組合以及用量的對比實驗，我們最終得到燒結(jié)添加劑的最佳組合是1wt%TEOS

4、+0.3wt%MgO，并討論了它們各自的作用機制。
　　4)在燒結(jié)保溫時間分別為10h、20h、30h的情況下，所測得的陶瓷樣品的透過率有所不同，且在一定范圍內(nèi)隨著保溫時間的延長而升高，考慮到節(jié)約能源、成本等因素，我們認為保溫時間為30h是合理的，且在此條件下得到透過率為75%的陶瓷樣品。
　　5)對透過率曲線波長為400nm處的情況進行了分析，并結(jié)合散射相關(guān)理論，我們認為400nm透過率對小氣孔的存在十分敏感，因此可以將其