透明尖晶石陶瓷的研究进展

透明尖晶石陶瓷材料由于具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、高硬度、高强度、良好的电绝缘性能特点,而且还具有白宝石单晶体相近的光学性能,在紫外、可见光、红外光波段具有良好的光学透过率,使其在透明装甲、窗口和头罩材料的应用受到重视。本文综合国内外的一些研究成果,简要介绍了透明尖晶石陶瓷的性能、研制生产和应用开发情况。

透明尖晶石陶瓷的透过性能研究

采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料,用真空热压烧结结合热等静压法制备出透明尖晶石陶瓷制品,制品抛光后在3～5 μm波段的透过率最高达到86%以上.通过酸碱腐蚀和高温退火对材料进行耐腐蚀和耐高温性能研究.实验结果表明,该工艺制备的透明尖晶石陶瓷有较好的耐酸碱腐蚀性能和耐高温性能.通过镀膜可提高制品中波红外透过率,单面镀增透膜后制品3～5 μm透过率最高可到92%.结合其他性能数据,简要介绍透明尖晶石陶瓷已经取得的应用和在基片、窗口材料等方面潜在的应用.

不同尖晶石含量多孔方镁石-尖晶石陶瓷的抗水泥熟料侵蚀性能

将显气孔率相近（25％～29％）、不同尖晶石含量（O，25％，50％，75％，100％，质量分数）的多孔方镁石-尖晶石陶瓷与水泥熟料在1600℃下进行反应，研究了不同尖晶石含量下该陶瓷的显微结构与抗水泥熟料侵蚀性能。结果表明：在1600℃下与水泥熟料反应时，该陶瓷中方镁石相向水泥熟料中溶解的速率很慢，而尖晶石相的则很快；随着尖晶石含量的增加，该陶瓷与水泥熟料反应时两者界面处的液相量增多，使其被水泥熟料侵蚀的程度增大，但同时液相黏度的增大阻止了水泥熟料的进一步渗透、减少了两者的接触面积，降低了其侵蚀指数。

尖晶石陶瓷的研究

尖晶石陶瓷耐火材料在钢铁行业应用很广 ,而其在陶瓷行业应用却较少 ,通过对它的试验认为其较高铝陶瓷具有很多优点 ,如 :更耐碱、熔融金属、盐类、矿渣以及碳的作用。

高温传感器材料—掺稀土氧化物的镁尖晶石陶瓷制备

本文介绍在1600-2000℃温度工作的高温传感器材料—掺杂镁尖晶石陶瓷制备及其性能研究。

利用低品位铝质岩制备镁铝尖晶石陶瓷

以贵州修文地区某低品位铝质岩为主要原料,采用高温烧结制备镁铝尖晶石陶瓷。研究分析了原料的配比、烧结制品,并对其抗压、抗折性能及吸水率进行测定。试验结果表明,烧结温度为1 200℃,试验最佳质量配比为低品位铝质岩60. 86%、高岭土28. 68%、石英2. 46%、白云石粉8%,其吸水率为0. 4%、抗压强度为49. 1 MPa、抗折强度为8. 2 MPa。XRD测试分析:试样的主要成分为镁铝尖晶石(MgAl2O4)、尖晶橄榄石(Mg2Si O4)、石英(Si O2),三者比例分别为55%、25%、20%。

辐照对镁铝尖晶石透明陶瓷透过率的影响

镁铝尖晶石透明陶瓷有很高的透过率 ,在电子和γ辐照后其透过率急剧下降 ,且从无色透明变成茶色透明 ,这主要是由于辐照产生了Ⅴ型吸收带的原故。虽然电子和γ辐照的宏观表现相同 ,但微观机理却不完全一致。

尖晶石型LiMn_2O_4陶瓷的制备及其电导率

为研究尖晶石型LiMn2O4正极材料的导电性能,用无压、热压和等离子放电烧结的方法制备出了LiMn2O4陶瓷块体,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗谱研究了产物的物相、显微结构和电导率。结果发现,在高温或低氧浓度的烧结条件下LiMn2O4发生脱氧,分解生成LiMnO2和Mn3O4。通过埋粉工艺可以有效地抑制脱氧,提高LiMn2O4的烧结温度。等离子放电烧结可使坯体迅速达到致密,抑制晶格脱氧和晶粒长大。尖晶石型LiMn2O4的电导率由晶界电导控制,晶粒大小对电导率的影响很大。

溶胶-凝胶自蔓延燃烧法合成CoMn2O4尖晶石型陶瓷颜料用于制备墨绿色太阳能吸光涂层

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法在400℃的低温条件下合成单相CoMn_2O_4尖晶石型陶瓷颜料。通过XRD、SEM及颜料的漫反射光谱系统地研究了煅烧温度对陶瓷颜料的晶型结构、晶粒尺寸、晶粒形貌、色值(L*、a、b)及热发射值(εT)的影响。最终,将合成的CoMn_2O_4尖晶石型陶瓷颜料与环氧改性的有机硅树脂、有机助剂混合,形成吸光涂料。采用操作简单、成本低廉、环境友好、容易实现大面积制备的涂料喷涂法将吸光涂料喷涂到金属铝基底上,制备出尖晶石型墨绿色陶瓷太阳能吸光涂层,其太阳能吸收值αs为0.785～0.815,热发射值为ε100为0.342～0.400。CoMn_2O_4尖晶石型陶瓷涂层为冷色太阳光吸收涂层,其呈现的墨绿色丰富了涂料涂层的颜色,能够满足太阳能户外建筑对彩色的要求。

宽波段窗口材料透明尖晶石的透过性能

透明尖晶石陶瓷(TMAC)材料具有耐高温、耐腐蚀、较高的硬度和机械强度等优点,透过波段从紫外、可见、中波红外到微波,是性能优异的宽波段窗口材料,能够满足不断发展的光电系统对窗口材料的多重要求,且有广阔的应用前景。对采用热压烧结结合热等静压工艺制备出的TMAC材料进行了透过性能研究,分别对可见和红外波段镀制了增透膜,测试了不同入射角的红外透过率,并根据入射角的不同镀制了增透膜,测试了镀制金刚石膜后的透过率,并对毫米波波段的透过率做了初步测试和仿真,分析了不足和未来的研究方向。

尖晶石面板投影管中屏与锥的封接研究

透明尖晶石陶瓷面板投影管的屏和锥采用了低熔点玻璃封接。给出了封接结构、所用屏、低熔点玻璃和锥的材料特性。分析了封接中材料匹配、浸润性以及再结晶等原理,叙述了封接工艺。检测证实,获得了性能良好的封接结果。

添加剂对镁尖晶石瓷烧成和性能的影响

本文所介绍的是添加剂（Ｂ２Ｏ３与不同的氟化物或ＴｉＯ２）对固相法和溶胶／凝胶法合成尖晶石的影响，同时介绍了添加剂对最终尖晶石产品性能的影响。研究结果表明Ｂ２Ｏ３与ＬｉＦ和ＣａＦ２或与ＴｉＯ２复合的添加剂对尖晶石的形成有促进作用，可以降低尖晶石的合成温度同时改善最终产品的性能。采用合适的添加剂，溶胶／凝胶法合成尖晶石的温度可以降低到１０００℃，也就是说在降低制作成本的情况下，也能获得优良的电绝缘性和无线电技术材料。

MgAl_2O_4透明陶瓷中电子辐照诱导缺陷退火行为研究

用能量为１．７ＭｅＶ，束流强度０．７μＡ·ｃｍ－２，总注量６．３×１０１６ｃｍ－２的电子辐照镁铝尖晶石透明陶瓷，并对辐照后的样品进行等时退火，利用ＵＶＶＩＳ和ＰＡＴ测试，表明通过电子辐照样品在２３７ｎｍ和３７０ｎｍ处产生吸收带，它们主要是Ｆ心及Ｖ型色心。通过退火可以使Ｆ心及Ｖ型色心吸收峰消除，但Ｆ心的消除温度要高于Ｖ型色心，且其在退火过程中形成Ｆ聚心，Ｆ聚心随Ｆ心聚集增加其峰位将向紫外移动。

γ辐射及退火MgAl_2O_4透明陶瓷光谱特性研究

本文用不同剂量的γ射线辐照镁铝尖晶石透明陶瓷 ,并对辐照后的样品进行等时退火 ,UV VIS和FI IR测试表明 ,辐照前 336 0cm-1处有吸收峰 ,它是由V-1OH 心吸收引起的。经γ辐射 ,样品在 370nm处产生吸收带 ,它是由辐照产生的V型色心吸收引起的。通过退火可以使V型色心吸收带消除。结果表明 :较低剂量的γ辐照能降低陶瓷紫外到红外的透过率 ;大剂量的γ辐照能在陶瓷中产生退火效应 。

MgAl_2O_4透明陶瓷电子辐照及退火效应

用能量 1 .7Me V,束流强度 0 .7μA· cm-2 ,总注量 6 .3× 1 0 16 cm-2的电子辐照镁铝尖晶石透明陶瓷 ,并对辐照后的样品进行等时退火。利用 PAT、UV- VIS和 FI- IR测试 ,表明辐照前3 3 6 0 cm-1处有吸收峰 ,通过电子辐照样品在 2 3 7nm和 3 70 nm处产生吸收带 ,3 3 6 0 cm-1处吸收峰消失 ,主要是由 VOH-1心及辐照产生的 F心和 V型色心引起的。通过退火 ,可消除 F心及 V型色心吸收峰。

γ射线辐照及其后退火MgAl_2O_4透明陶瓷中缺陷运动行为的研究

用不同剂量的γ射线辐照镁铝尖晶石透明陶瓷 ,并对辐照后的样品进行等时退火 ,UV -VIS和FT -IR ,PAT测试表明 ,辐照前 3 3 60cm- 1 处有吸收峰 ,它是由VOH- 心吸收引起的 ,通过γ射线辐照 ,样品在 3 70nm处产生吸收带 ,它是由辐照产生的V型色心吸收引起的 ,通过退火可以使V型色心吸收带消除。结果表明 :对陶瓷γ射线辐照及退火 ,将使样品中的空位团发生分裂和空位聚集。较低剂量的γ射线辐照能降低陶瓷紫外到红外透过率 ,大剂量的γ射线辐照能在陶瓷中产生局域退火效应 。

电子辐照MgAl_2O_4透明陶瓷诱导缺陷退火行为的研究

作者用能量为 1.7MeV、束流强度 0 .7μA·cm-2 、总注量 6 .3× 10 16cm-2 的电子 ,辐照处理镁铝尖晶石透明陶瓷 ,并对辐照后的样品进行等时退火 ,利用UV VIS和PAT测试表明 ,经电子辐照处理的样品在2 37nm和 370nm处产生主要是由F心及V型色心引起的吸收带 .通过退火可以消除由F心及V型色心引起的吸收峰 ,但消除F心的消除温度要高于V型色心 ,且在退火过程中形成F聚集心 。

MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷制备工艺研究进展

镁铝尖晶石透明陶瓷作为一种中波红外窗口材料,凭借其高透明度、高强度等优异性能,在工业高温窗口,军事透明装甲及航天窗口等多个领域都得到广泛应用。探讨了镁铝尖晶石透明陶瓷的微观形貌结构,例如晶粒、晶界结构和微观气孔等对镁铝尖晶石陶瓷相关性能的影响。列举了国内外不同制备工艺下的镁铝尖晶石透明陶瓷,针对不同化学计量配比的原料粉体、成型方式、烧结助剂、烧结方法进行了探究。同时也提出为了达到目前众多领域的实际应用要求,通过优化制备工艺路线,降低成本制备出大尺寸、形状复杂且性能优异的镁铝尖晶石透明陶瓷成为关键。

基于键价模型的MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷热机械性能预测

尖晶石型陶瓷具有优异的热机械性能,在高温结构材料领域具有良好的应用前景。本研究将键价模型与高温机械性能理论表征模型相结合,建立了从变温晶体结构出发预测尖晶石型陶瓷高温热机械性能的方法,阐明了晶体结构与高温热机械性能之间的关系。采用该方法预测了MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的高温断裂强度和断裂韧性,其预测结果与实验值吻合。研究表明,MgAl_(2)O_(4)中阳离子反位率、化学键硬度和体模量随温度的变化在800℃上下存在显著差异,然而由于配位多面体的耦合作用,阳离子反位的温度效应不会显著影响MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的高温热机械性能。