试述YAG陶瓷球制备工艺及其性能-

论文导读：-403.2.1pH值对浆料性能影响31-323.2.2分散剂含量对浆料性能影响32-353.2.3球磨工艺参数探讨35-393.2.4固相含量对浆料性能影响39-403.3坯体性能表征40-443.3.1坯体宏观表征40-413.3.2坯体微观表征41-44第4章YAG陶瓷球的烧结工艺探讨44-604.1固相反应历程中的物相浅析44-474.2YAG陶瓷球的液相烧结47-554.2.1陶瓷烧
摘要：钇铝石榴石(化学式为Y3Al5O12,简写为YAG)是一种重要的陶瓷材料,它具有优良的高温和化学稳定性、极高的抗蠕变性能和良好的综合力学性能,具有作为先进结构陶瓷的潜质；同时它还具有良好的光学性能,是极具前景的激光材料。YAG陶瓷广泛运用于激光、电子、发光材料和高温结构陶瓷等领域。目前,YAG陶瓷在激光领域主要是作为一种激光基质材料,增大陶瓷的透明度和提升激光输出效率是关注的热点,由此,探讨工作集中在YAG纳米粉体的制备,大尺寸、复杂形状YAG陶瓷的成型,以及YAG陶瓷的烧结等方面。而YAG作为结构陶瓷方面的探讨却很少。本论文以提升YAG透明激光陶瓷制备历程中的洁净度为切入点,通过制备高纯、高耐磨性的YAG陶瓷球来减少球磨历程中杂质的引入,同时对YAG作为结构陶瓷方面的运用进行了初步的探讨。本论文利用注浆成型制备YAG陶瓷球坯,以高纯Al2O3和Y2O3粉体为原料,通过球磨混料,调节工艺参数,制备出流动性好、分散均匀的Y2O3-Al2O3混合浆料,改善陶瓷球坯性能。通过陶瓷浆料流变性能探讨,确定了优化的工艺条件为：浆料pH值为9.7,分散剂PAA-NH4添加量为1.5wt%,固相含量50wt%,球磨时间12h,增塑剂PEG含量1.5wt%。成型后坯体在60℃下干燥24h,球坯相对密度可达50%以上,球坯圆度偏差仅为0.5346%,陶瓷球坯颗粒分布均匀。采取固相反应法合成YAG物相,根据X射线衍射(XRD)浅析可知：1200℃下加热,样品便开始生成YAG相,1400℃煅烧2h后样品有大量YAG相有着,1500℃煅烧2h后样品物相组成为纯YAG相。采取液相法烧结YAG陶瓷球,以SiO2为烧结助剂,通过陶瓷密度测试和扫描电镜浅析可知：SiO2添加量为0.8wt%时,助烧作用显著,晶界清晰,无过多液相残留。采取的优化烧结工艺为：1400℃预烧2h,冷却后再在1650℃下进行烧结,所制得陶瓷致密度较高。1650℃保温8h,可制备出相对密度达98.83%的YAG陶瓷球,且陶瓷晶粒大小均匀,晶界清晰,无显著气孔有着。通过YAG陶瓷球自磨损率测试及力学性能探讨可知：1650℃保温4h,YAG陶瓷的压碎强度为2.395kN,维氏硬度可达1910.60HV,具有较好的综合力学性能；1650℃保温6h,YAG陶瓷球的耐磨性最佳,自磨损率仅为

5.68ppm/h。关键词：YAG陶瓷论文注浆成型论文陶瓷坯体论文磨损率论文

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Abstract5-10
第1章 绪论10-24

1.1 YAG陶瓷概述10-14

1.1 YAG的晶体结构10-11

1.2 YAG的基本性质11

1.3 YAG陶瓷的优点11-12

1.4 YAG陶瓷的运用及探讨进展12-14

1.2 YAG陶瓷的制备策略14-22

1.2.1 YAG陶瓷粉体的合成14-16

1.2.1 固相反应法14-15

1.2.2 化学沉淀法15

1.2.3 溶胶-凝胶法15-16

1.2.4 水热法16

1.2.2 球磨介质的选择16-18

1.2.2.1 氧化铝陶瓷球16-17

1.2.2.2 氧化锆陶瓷球17

1.2.2.3 YAG陶瓷球17-18

1.2.2.4 其它种类陶瓷球18

1.2.3 YAG陶瓷球成型工艺18-20

1.2.3.1 等静压成型18-19

1.2.3.2 滚制成型19

1.2.3.3 注浆成型19-20

1.2.4 YAG陶瓷烧结工艺20-22

1.2.4.1 真空烧结20-21

1.2.4.2 热压烧结21

1.2.4.3 热等静压烧结21

1.2.4.4 放电等离子烧结21

1.2.4.5 微波烧结21-22

1.3 YAG陶瓷制备有着的不足22

1.4 本课题的探讨目的及作用22-24

第2章 实验案例及原料设备24-28

2.1 实验案例的选择及依据24-26

2.

1.1 YAG物相合成策略选择24

2.

1.2 YAG陶瓷球成型策略选择24

2.

1.3 YAG陶瓷烧结工艺选择24

2.

1.4 实验表征策略24-26

2.

1.5 实验工艺流程26

2.2 实验原料及设备26-28
第3章 Y_2O_3-Al_2O_3混合浆料系统探讨28-44

3.1 陶瓷浆料的基本论述28-31

3.

1.1 陶瓷浆料的稳定机理28-29

3.

1.2 分散剂的作用机理29-30

3.

1.3 陶瓷浆料的流变性能30-31

3.2 Y_2O_3-Al_2O_3混合浆料探讨31-40
3.

2.1 pH值对浆料性能影响31-32

3.

2.2 分散剂含量对浆料性能影响32-35

3.

2.3 球磨工艺参数探讨35-39

3.

2.4 固相含量对浆料性能影响39-40

3.3 坯体性能表征40-44

3.1 坯体宏观表征40-41

3.2 坯体微观表征41-44

第4章 YAG陶瓷球的烧结工艺探讨44-60

4.1 固相反应历程中的物相浅析44-47

4.2 YAG陶瓷球的液相烧结47-55

4.

2.1 陶瓷烧结原理47-49

4.

2.2 YAG陶瓷烧结助剂49-50

4.

2.3 YAG陶瓷烧结致密化50-53

4.

2.4 烧结制度对陶瓷显微结构的影响53-55

4.3 YAG陶瓷球磨损性能探讨55-60
4.

3.1 陶瓷球的磨损机理55-56

4.

3.2 YAG陶瓷球磨损性能浅析56-60

第5章 总结60-61
参考文献61-65
致谢65