Nd：Y3Al5O12透明陶瓷的超精密加工

用化学机械抛光法加工掺钕钇铝石榴石(Nd:Y3Al5O12,Nd:YAG)透明陶瓷。为了提高加工效率,在研磨阶段逐步减小B4C磨料的粒径,精密研磨和抛光阶段采用粒度为3,1μm和0.3μm氧化铝粉;最后,选用胶体二氧化硅作为抛光液进行化学机械抛光,以获得更好的表面光洁度。采用Wkyo 激光干涉仪测量加工样品的平面度,光学显微镜观察表面宏观损伤,原子力显微镜测量表面粗糙度和微观形貌。结果表明:采用该工艺可实现高效率、高精度Nd:YAG 透明陶瓷的超精密加工,加工后的 Nd:YAG 陶瓷表面粗糙度<0.2nm RMS(root mean square),平面度<λ/10 (λ=633 nm),微观损伤少。

多晶YAG陶瓷的制备及力学性能

本实验采用共沉淀方法制备YAG微粉 ,Al和Y元素分布均匀 ,在 90 0℃煅烧 2h即可全部转变为YAG粉体 ,无过渡相 .15 0 0℃热压 1h可获得致密烧结体 ,其抗弯强度为 2 45MPa ,断裂韧性为 2 .0MPa·m1 /2 ,晶粒大小为 3～ 6μm ;14 0 0℃放电等离子烧结 5min可获得相对密度为 93 %的烧结体 ,其抗弯强度为 3 4 8MPa,断裂韧性为 2 .1MPa·m1 /2 ,晶粒大小为 1～ 2 μm .

利用掺Ho,Tm稀土离子的YAG纳米粉体制备透明陶瓷

本文通过碳酸盐共沉淀法合成了掺Ho,Tm稀土离子的YAG纳米粉体,并利用粉体制备了YAG透明陶瓷.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了结构表征.结果表明,由碳酸盐共沉淀法,经高温1000℃烧结后,合成的纳米粉体颗粒粒径分布均一,满足制备透明陶瓷条件,该粉体经干压成型后,可得到透明的Ho,TmYAG陶瓷.由荧光测试结果分析可知,在2.01μm(2010 nm)处Ho,TmYAG陶瓷能稳定地发出激光,经透过率检测,陶瓷的透过率约为84.57%,透过率完全符合能发出激光的要求.SEM检测表明,陶瓷表面结构致密,作为基质材料可稳定持续地发出激光.

Ce^(3+)–Eu^(3+)共掺Y_(3)Al_(5)O_(12)透明陶瓷荧光性能

Y3Al5O12:Ce^(3+)(YAG:Ce^(3+))发射谱中红光成分的不足导致了白光LED色温偏高且显色性较差,一种解决方案是引入能发射红光的激活离子与Ce^(3+)共掺杂以使YAG:Ce^(3+)发射谱红移。本工作报道了Ce^(3+)–Eu^(3+)共掺Y_(3)Al_(5)O_(12)(YAG:Ce^(3+)/Eu^(3+))透明陶瓷的制备、结构和荧光性能。该材料体系在Eu含量高达25%时仍保持纯石榴石相结构,且Eu^(3+)的荧光猝灭浓度高达9%左右,比Pr^(3+)和Sm^(3+)等离子更适合用作YAG的红光发射激活剂。YAG:Ce^(3+)/Eu^(3+)透明陶瓷在蓝光(如442和466 nm)激发下的Ce^(3+)荧光发射随着Eu含量的增加而急剧下降,但在紫外光(363 nm)激发下Ce^(3+)的荧光衰减在一定程度上可被Eu^(3+)发射的增强所弥补,从而可以在保持较强荧光发射的同时使YAG:Ce^(3+)的发射光谱逐步红移到橙红光区。YAG:Ce^(3+)/Eu^(3+)透明陶瓷能够强烈吸收380~405 nm的近紫外光并将之高效转化为红光,且荧光光谱热稳定性优异,适合用作近紫外LED芯片激发的红光发射荧光材料。同时,荧光发射强度及发射谱中的不同发射峰的强度比值均随温度线性变化,在荧光温度计领域具有潜在的应用前景。

直接干压成型与真空烧结技术制备Nd:YAG透明陶瓷

以高纯氧化物粉体为原料,采用直接干压成型与固相反应烧结技术制备Nd:YAG透明陶瓷,并对其光学透过率和烧结致密化行为进行了研究。结果表明,经1 760℃烧结10 h后,250 MPa成型压力下的样品透过率最高,在1 064 nm处达到83.8%。其素坯的气孔率为40.5%,气孔平均孔径74.5 nm。烧结后陶瓷的显微结构致密,晶界干净清晰,断裂方式为沿晶断裂。将250 MPa成型压力下获得的陶瓷素坯在不同温度和时间下烧结,得到致密化轨迹、晶粒生长曲线以及显微结构演变等信息。通过理论拟合,得出低温下陶瓷致密化和晶粒生长的控制机制为晶界扩散。

燃烧合成Y_3Al_5O_(12)过程中铝粉粒度与压块密度对燃烧速率的影响

采用自蔓延高温合成技术制备钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)陶瓷,研究了铝粉粒度、压块密度对燃烧速率的影响。结果表明:铝粉的粒度小于10μm时,铝粉的粒度越细小,燃烧速率越快;同时压块密度对燃烧波速的影响与反应剂各组分的粒度配合有较大关系。当铝粉粒度大于10μm,压块密度在3.2～3.4g/cm3范围内时,压块的燃烧波速存在一极低值。压块的显微形貌表明:压制压力、各组分粒度配合等因素影响压块内颗粒间的接触状况。实验结果表明:在空气中采用压块形式,可以燃烧合成出YAG陶瓷。

平面波导YAG/Yb:YAG/YAG透明陶瓷的制备与离子扩散行为

以高纯Y_2O_3、α-Al_2O_3和Yb_2O_3粉体为原料,采用非水基流延成型并结合真空反应烧结制备了平面波导YAG/10%Yb:YAG/YAG(YAG=Y_3Al_5O_(12))透明陶瓷。通过扫描电子显微镜表征了原料粉体、流延膜、素坯和陶瓷的微观形貌。采用分光光度计测试了陶瓷的直线光透过率。采用X射线能谱线扫描测试了Y和Yb元素在陶瓷断面处的扩散分布。研究表明:流延成型工艺可以获得均匀致密的流延膜和素坯结构,并且1 775℃真空烧结30 h后的陶瓷样品在可见光波段的直线光透过率接近80%,在1 100 nm处透过率高达81.5%,其中Y和Yb离子的体扩散系数(Dv)分别是5.79×10^(–15)和7.16×10^(–15),晶界扩散系数(D_g)分别为2.25×10^(–7)和2.20×10^(–7)。

超重力场中熔融铸造透明YAG陶瓷的新技术

以超重力技术结合燃烧合成熔融铸造方法制备钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)透明陶瓷材料。以Al/NiO/Y2O3为反应剂,诱发各组元间的燃烧合成反应后获得陶瓷(YAG)和金属(Ni)的混合熔体产物,随后利用2种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和陶瓷的快速凝固,制备出YAG透明陶瓷材料。目前,所制备的YAG透明陶瓷相对密度最高达到99.30%,晶粒尺寸30～50μm,并具有半透明效果。进一步优化超重力场与燃烧合成过程的耦合,有望发展成为一种快速制备透明陶瓷材料的新技术。

水基流延成型制备LED用YAG:Ce荧光陶瓷薄膜及其性能

以高纯度氧化钇、氧化铝、氧化铈等粉体为原料,聚丙烯酸（PAA）为分散剂,低黏度型聚乙烯醇（PVA-1788）为黏结剂,聚乙二醇（PEG-200）为塑化剂,采用水基流延薄膜成型技术和高温固相烧结工艺制备了大功率冷白光LED用YAG：Ce发光陶瓷材料。结果表明：本体系最佳pH值是10.7,聚丙烯酸合理用量为0.8%（质量分数）,聚乙烯醇-1788和聚乙二醇-200的用量均为10%。制备出的流延膜坯体原料分散均匀、结构致密、质地柔软、后续处理方便。1 723 K烧结制备的陶瓷薄膜发光效率达到79.83 l m/W;变温光谱表明,483 K下仍能保持室温发光强度的80%,是一种热稳定性良好的荧光材料。

YAG:Ce^(3+)荧光粉制备陶瓷的低温烧结与性能

以钇铝石榴石(YAG):Ce3+荧光粉为原料,采用固相烧结法制备了YAG陶瓷。通过溶胶-凝胶法在粉体表面包覆活性SiO2,添加CuO-TiO2复相烧结助剂以改善YAG陶瓷的烧结性能。对粉体粒径、包覆前后的光学性能、显微形貌进行了分析,研究了YAG陶瓷结构和力学性能。研究结果表明,臼式研磨与球磨能有效降低粉体的粒度,SiO2包覆促进了陶瓷的致密化烧结过程;当包覆量(质量分数)为2%时,YAG陶瓷的烧结温度降至1575℃,致密度达到96.3%,洛氏硬度为87.6HRA,断裂韧性为1.8 MPa·m1/2。CuO-TiO2复合烧结助剂的助烧效果优于CuO单一烧结助剂的,当CuO-TiO2的质量分数为2%、CuO与TiO2的质量比为1:2时,YAG陶瓷的烧结温度降至1450℃,洛氏硬度为88.5HRA,断裂韧性为1.7MPa·m1/2。

Nd：YAG透明陶瓷的制备及激光输出

用溶胶-凝胶法制备了Nd3+掺杂摩尔分数为2.7%的Nd:AG粉体。采用真空热压和热等静压相结合工艺制备了Nd:YAG透明陶瓷。测试了样品的显微结构、透过光谱、吸收光谱、荧光光谱和激光性能。结果表明:样品的晶粒尺寸为2～10μm,晶界处存在少量气孔;1.7mm厚样品1064nm波长的透过率为78%;样品808nm处吸收峰对应的吸收系数为27.5cm-1;808nm泵浦的主荧光峰位于1064nm,荧光寿命为135μs;LD端面泵浦尺寸3mm×3mm×1.5mm的样品获得了最大输出功率170mW的激光输出,光-光转换效率为8%,斜效率为13.8%。