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Yb∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的制备及激光性能研究
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作者 李晴 姜珍兴 +8 位作者 王莹 马杰 王俊 刘鹏 章健 范金太 于浩海 张怀金 唐定远 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第11期1884-1891,共8页
稀土离子掺杂的倍半氧化物陶瓷材料具有高热导率、低声子能量、高激光损伤阈值等优势,在固体激光领域具有巨大的应用潜力。本文采用化学共沉淀法合成了高纯度、低团聚Yb∶Lu_(2)O_(3)陶瓷粉体,在氧气气氛下预烧后,结合热等静压(HIP)烧... 稀土离子掺杂的倍半氧化物陶瓷材料具有高热导率、低声子能量、高激光损伤阈值等优势,在固体激光领域具有巨大的应用潜力。本文采用化学共沉淀法合成了高纯度、低团聚Yb∶Lu_(2)O_(3)陶瓷粉体,在氧气气氛下预烧后,结合热等静压(HIP)烧结制备了具有高致密度、高透过率的5%(原子数分数)Yb∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷。陶瓷的平均晶粒尺寸小于1μm,在1100 nm波长处的透过率超过81%。在974 nm波长处吸收截面为~0.97×10^(-20)cm^(2),在1.08μm波长处的发射截面为~0.39×10^(-20)cm^(2)。采用976 nm半导体激光器泵浦Yb∶Lu_(2)O_(3)陶瓷,室温条件下实现了11.67 W的连续激光输出,对应的斜效率为55.3%,激光中心波长为1080.1 nm。 展开更多
关键词 Yb∶lu_(2)o_(3) 倍半氧化物 透明陶瓷 光谱分析 激光性能
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不同掺杂浓度Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的制备与性能研究
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作者 刘子玉 郑雯雯 +4 位作者 冯亚刚 叶君豪 刘鹏 杨现锋 李江 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第11期1892-1900,共9页
Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷具有高热导率、高抗热震性能、良好的光谱特性和低制备温度等优势,是实现近、中红外波段高效率、高功率激光输出的候选固态增益介质之一。针对Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的应用激光波段,探究Er^(3+)掺杂浓度对陶... Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷具有高热导率、高抗热震性能、良好的光谱特性和低制备温度等优势,是实现近、中红外波段高效率、高功率激光输出的候选固态增益介质之一。针对Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的应用激光波段,探究Er^(3+)掺杂浓度对陶瓷制备和性能的影响,对实现高品质Er∶Lu_(2)O_(3)陶瓷的研制非常关键。本文以共沉淀法合成Er∶Lu_(2)O_(3)纳米粉体,采用真空预烧结合热等静压(HIP)烧结工艺制备出Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷。研究表明,1100℃煅烧的Er∶Lu_(2)O_(3)纳米粉体物相与立方相Lu_(2)O_(3)一致,10%Er掺杂浓度(原子数分数)粉体分散性更好。经过1500℃预烧所得的0.3%和10%(原子数分数)Er∶Lu_(2)O_(3)陶瓷的平均晶粒尺寸分别为0.86和0.87μm,相对密度分别为95.1%和96.2%。对应预烧陶瓷经过1750℃HIP后,在2400 nm处直线透过率分别为71.6%和78.0%(厚度2.9 mm),其中,0.3%Er∶Lu_(2)O_(3)陶瓷残留较多气孔,在短波范围直线透过率锐降。计算了Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的吸收和发射光谱,0.3%Er∶Lu 2O 3陶瓷在1.55μm波段具有更高的吸收、发射截面。 展开更多
关键词 Er∶lu_(2)o_(3) 纳米粉体 两步烧结 透明陶瓷 微观结构 光学特性
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固体激光用Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的制备和光学性能研究 被引量:3
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作者 刘子玉 TOCI Guido +8 位作者 PIRRI Angela PATRIZI Barbara 冯亚刚 陈肖朴 胡殿君 田丰 吴乐翔 VANNINI Matteo 李江 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期210-216,共7页
Nd:Lu_(2)O_(3)材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu_(2)O_(3)单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu_(2)O_(3)陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和... Nd:Lu_(2)O_(3)材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu_(2)O_(3)单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu_(2)O_(3)陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和激光性能从而备受关注。本研究制备了高透明的Nd:Lu_(2)O_(3)陶瓷并对其光学性质和激光性能进行探究。以共沉淀法制备的纳米粉体为原料,采用真空烧结结合热等静压(HIP)两步烧结法制备了1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷。对制备的粉体、素坯和陶瓷的微结构进行了表征:HIP后处理的陶瓷平均晶粒尺寸是724.2nm。厚度为1.0mm的1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷在1100 nm处的直线透过率是82.4%,样品在806 nm处的吸收截面为1.50×10^(-20)cm^(2),而根据荧光光谱计算得到的发射截面为6.5×10^(–20)cm^(2)。分别在878.8和895.6 nm波长激发下,1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷(4)^F3/2→(4)^I11/2跃迁的平均荧光寿命均为169ms。当输出耦合镜的透过率TOC=2.0%时,退火后的1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷获得了最大输出功率为0.47 W的准连续(QCW)激光输出,斜率效率为8.7%。本研究成功制备了显微结构均匀、高透明度的1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)陶瓷,并展示了其在固体激光增益介质领域的广阔应用潜力。 展开更多
关键词 nd:lu2o3透明陶瓷 共沉淀法 两步烧结 光学性能 激光性能
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Eu∶ Lu_(2)O_(3)透明闪烁陶瓷的制备与性能 被引量:1
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作者 王静 葛烨 +2 位作者 解伟锋 陈昊鸿 李江 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第3期435-440,476,共7页
采用湿化学法合成了Eu原子掺量5%的Lu_(2)O_(3)陶瓷前驱体,通过SEM、XRD研究了煅烧前后前驱体和1100℃煅烧4 h后粉体的形貌、结构以及物相。结果表明煅烧后的粉体为纳米类球形、高分散且结晶性良好的颗粒。颗粒尺寸为68.5 nm。使用煅烧... 采用湿化学法合成了Eu原子掺量5%的Lu_(2)O_(3)陶瓷前驱体,通过SEM、XRD研究了煅烧前后前驱体和1100℃煅烧4 h后粉体的形貌、结构以及物相。结果表明煅烧后的粉体为纳米类球形、高分散且结晶性良好的颗粒。颗粒尺寸为68.5 nm。使用煅烧后的粉体为原料,在1650℃真空烧结30 h制备了高透过率的Eu∶Lu_(2)O_(3)陶瓷,晶粒尺寸为46μm,在611 nm处的直线透过率可以达到66.3%。此外对陶瓷的吸收曲线、光致激发和发射光谱特性以及X射线激发发射光谱进行研究。可观察到,Eu∶Lu_(2)O_(3)陶瓷存在基质和激活离子两类吸收,光致发光光谱和X射线激发发射光谱均可以看出Eu∶Lu_(2)O_(3)陶瓷存在极强的5D 0→7F 2跃迁发光,位于611 nm处。对比商业的BGO单晶的X射线发射光谱,可得本实验中制备的陶瓷的光输出为85000 ph/MeV。Eu∶Lu_(2)O_(3)陶瓷本身有着高X射线以及高能粒子的阻止能力,结合高光输出特性,表明Eu∶Lu_(2)O_(3)陶瓷在X射线成像等领域具有巨大的潜在应用价值。 展开更多
关键词 Eu∶lu_(2)o_(3) 闪烁陶瓷 透明陶瓷 真空烧结 光致激发 发射光谱 光输出
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亚微米球形Y_(2)O_(3)粉体及其透明陶瓷的制备
5
作者 刘焱 覃显鹏 +4 位作者 甘霖 周国红 章天金 王士维 陈鹤拓 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期691-696,共6页
Y_(2)O_(3)以其优良的物理化学性质和在280 nm~8μm宽频段内的高透明性,而广泛应用于激光介质或光学窗口等领域。制备高透明的Y_(2)O_(3)陶瓷是目前的研究热点和难点,而高质量的粉体是制备高透明Y_(2)O_(3)陶瓷的关键,尿素均相沉淀法以... Y_(2)O_(3)以其优良的物理化学性质和在280 nm~8μm宽频段内的高透明性,而广泛应用于激光介质或光学窗口等领域。制备高透明的Y_(2)O_(3)陶瓷是目前的研究热点和难点,而高质量的粉体是制备高透明Y_(2)O_(3)陶瓷的关键,尿素均相沉淀法以其爆发成核和均匀可控的阴离子释放机制成为制备单分散颗粒的主要方法。本工作以硝酸钇和尿素为原料,采用尿素均相沉淀法制备了单分散、亚微米级的球形Y_(2)O_(3)粉体。采用不同方法研究了Y_(2)O_(3)前驱体和煅烧后粉体的结构、物相演变和形貌。前驱体的颗粒尺寸约为330 nm,800℃煅烧2 h得到的Y_(2)O_(3)粉体尺寸约为260 nm。在800℃煅烧后即可得到纯相的Y_(2)O_(3)粉体,粉体呈球形,分散性好,且粒径均匀。以该Y_(2)O_(3)粉体为原料,添加原子分数0.3%的Nb_(2)O_(5)为烧结助剂,在1780℃通过真空无压烧结成功制备了透明Y_(2)O_(3)陶瓷。材料的光学性质优良,即样品(厚度1 mm)的直线透过率在1100 nm处达到76.9%,在400 nm处达到65.6%。本工作为制备性能优良的Y_(2)O_(3)透明陶瓷提供了一种新的方法。 展开更多
关键词 尿素均相沉淀法 亚微米球形Y_(2)o_(3)粉体 透明Y_(2)o_(3)陶瓷 Nb_(2)o_(5) 真空烧结
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Pechini法制备Y_(2)O_(3)的煅烧温度对无压烧结AlON陶瓷透光性的影响
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作者 郭浩然 闫晖 +3 位作者 单英春 高铭泽 徐久军 李江涛 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第11期2004-2012,共9页
首先以Y(NO _(3))_(3)·6H _(2) O为Y源,采用Pechini法制备前驱体,然后通过煅烧制得纳米Y_(2)O_(3)粉体,再将其作为烧结助剂,在1880℃保温2.5 h无压烧结制备AlON透明陶瓷,研究前驱体煅烧温度对产物组成、形貌、粒度,以及所制备AlON... 首先以Y(NO _(3))_(3)·6H _(2) O为Y源,采用Pechini法制备前驱体,然后通过煅烧制得纳米Y_(2)O_(3)粉体,再将其作为烧结助剂,在1880℃保温2.5 h无压烧结制备AlON透明陶瓷,研究前驱体煅烧温度对产物组成、形貌、粒度,以及所制备AlON陶瓷透光性的影响规律。结果表明,提高前驱体煅烧温度会促进有机物分解,但也会造成Y_(2)O_(3)颗粒长大,有机物残留和过大粒度的Y_(2)O_(3)粉体都不利于获得高致密度的高透光性AlON陶瓷。900℃煅烧2 h所得纳米Y_(2)O_(3)粉体适合作为快速无压烧结制备AlON透明陶瓷的烧结助剂,所制备的AlON陶瓷在波长~3750 nm的透过率达83.4%。 展开更多
关键词 Y_(2)o_(3) Pechini法 ALoN 透明陶瓷 烧结助剂 无压烧结
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纳米Y_(2)O_(3)粉体酸洗处理对透明陶瓷光学质量的影响
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作者 刘小龙 付仲超 +5 位作者 吴南 龙海波 邵岑 任轶 侯朝霞 张乐 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第11期1990-1996,共7页
Y_(2)O_(3)透明陶瓷具有优良的光学和物理化学性能,在固体激光器、透明窗口等领域有广阔的应用前景。粉体分散性一直是研究者在透明陶瓷制备过程中关注的重要方面,本文以国产商业纳米Y_(2)O_(3)粉体为原料,通过机械分散结合HF酸洗的方... Y_(2)O_(3)透明陶瓷具有优良的光学和物理化学性能,在固体激光器、透明窗口等领域有广阔的应用前景。粉体分散性一直是研究者在透明陶瓷制备过程中关注的重要方面,本文以国产商业纳米Y_(2)O_(3)粉体为原料,通过机械分散结合HF酸洗的方式提高粉体分散性,湿法成型后真空烧结,制备具有较高光学性能的Y_(2)O_(3)透明陶瓷。结果表明,超声结合酸洗的方式可有效提升粉体分散性和烧结活性,粉体D 50从3.5μm降低至1.4μm,制备得到Y_(2)O_(3)透明陶瓷的光学性能有明显提升,400 nm处透过率从酸洗前的65.5%提升至酸洗后的71.5%,为Y_(2)O_(3)透明陶瓷在固体激光器和窗口领域的应用提供可靠的制备工艺及理论基础。 展开更多
关键词 Y_(2)o_(3) 粉体 分散性 酸洗 透明陶瓷 烧结
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La^(3+)对MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷致密化过程、光学及力学性能的影响
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作者 邢钰培 刘鹏 +4 位作者 韩丹 章健 王俊 马杰 徐晓东 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第3期1048-1057,共10页
镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4))透明陶瓷具有优异的光学和力学性能,在防弹装甲窗口、高马赫整流罩等方面得到了大量的应用。为实现MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的致密化,一般需要相对较高的烧结温度,然而高的烧结温度会导致陶瓷晶粒生长过大,影响... 镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4))透明陶瓷具有优异的光学和力学性能,在防弹装甲窗口、高马赫整流罩等方面得到了大量的应用。为实现MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的致密化,一般需要相对较高的烧结温度,然而高的烧结温度会导致陶瓷晶粒生长过大,影响其性能。因此通过引入合适的烧结助剂降低烧结温度,对于提升陶瓷性能和降低成本均具有很大的意义。本文以高纯商业MgAl_(2)O_(4)粉体为原料,La(OH)_(3)为烧结助剂,采用真空烧结结合热等静压后处理的方式,成功制备MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷,并采用XRD、SEM等对透明陶瓷的微结构和相组成的演变以及性能进行表征。结果表明,La^(3+)在烧结早中期可有效提高陶瓷致密化速率,在烧结后期可抑制陶瓷晶粒生长。掺入0.01%(质量分数)La_(2)O_(3)后,MgAl_(2)O_(4)光学和力学综合性能优异,所需的热等静压烧结温度由1650℃降低到1600℃,相应平均晶粒尺寸由7μm减小到3μm。 展开更多
关键词 MgAl_(2)o_(4) La^(3%PluS%) 透明陶瓷 烧结助剂 微结构 致密化
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纳米结构Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)固溶体透明陶瓷的热压烧结和性能研究
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作者 李明思 霍地 《陶瓷》 CAS 2024年第7期65-69,111,共6页
笔者通过溶胶-凝胶燃烧法成功合成了Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)纳米粉体,研究了ZrO_(2)与热压烧结工艺对Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)固溶体透明陶瓷组织与性能的影响。结果表明,Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)粉体晶粒尺寸随Z... 笔者通过溶胶-凝胶燃烧法成功合成了Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)纳米粉体,研究了ZrO_(2)与热压烧结工艺对Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)固溶体透明陶瓷组织与性能的影响。结果表明,Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-ZrO_(2)粉体晶粒尺寸随ZrO_(2)掺入量的增加而减小。热压过程中,ZrO_(2)可以有效抑制晶界迁移,提高陶瓷致密度、透过率及强度和韧性。在优化的1300℃,30 min,40 MPa工艺下烧结,Y_(2)O_(3)-Sc_(2)O_(3)-10 mol%ZrO_(2)固溶体透明陶瓷的综合性能最好,其平均晶粒尺寸仅94 nm、致密度98.5%、硬度10.44 GPa,断裂韧性1.42 MPa·m^(1/2)、在3~6μm红外波段最大透过率达到72%。 展开更多
关键词 Y_(2)o_(3)-Sc_(2)o_(3)-Zro_(2)固溶体 透明陶瓷 热压烧结
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Nd:Y_(2)O_(3)透明陶瓷4F3/2-4I11/2跃迁光谱及高效激光输出
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作者 楼森豪 黄运米 +3 位作者 王俊 段延敏 唐定远 朱海永 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期230-234,共5页
报道了采用真空烧结法结合热等静压技术制备的Nd:Y_(2)O_(3)透明陶瓷的荧光光谱特性及相关激光输出。通过与Nd:YAG透明陶瓷的荧光光谱对比,表明Nd:Y_(2)O_(3)透明陶瓷的^(4)F_(3/2)-^(4)I_(11/2)跃迁光谱存在着多个增益相当的谱线,这更... 报道了采用真空烧结法结合热等静压技术制备的Nd:Y_(2)O_(3)透明陶瓷的荧光光谱特性及相关激光输出。通过与Nd:YAG透明陶瓷的荧光光谱对比,表明Nd:Y_(2)O_(3)透明陶瓷的^(4)F_(3/2)-^(4)I_(11/2)跃迁光谱存在着多个增益相当的谱线,这更有利于实现同时双波长段激光振荡;不同斯塔克子跃迁光谱的离散特性有利于通过腔镜镀膜控制不同波长损耗,获得丰富的1.0~1.1μm波段激光。利用简单的平平两镜腔结构完成进一步的实验,通过选择的输出镜片镀膜获得了输出功率3.62 W、转换效率40.4%的1 074.6 nm和1 078.8 nm的双波长输出和输出功率1.7 W、转换效率19.4%的1 130.3 nm波长输出。 展开更多
关键词 nd:Y_(2)o_(3)激光透明陶瓷 双波长 1130 nm激光
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透明MgO·nAl_(2)O_(3)尖晶石陶瓷雾度分析 被引量:1
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作者 庞珍丽 李祯 +1 位作者 王立弟 田庭燕 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第8期1408-1412,共5页
以高纯超细粉体为原料,采用热压(HP)结合热等静压(HIP)法制备了透明MgO·nAl_(2)O_(3)(n=0.98、1、1.1、1.2、1.3)尖晶石陶瓷。雾在透明陶瓷中十分常见,严重云雾的存在大幅降低透光率,影响陶瓷的力学性能。为了获得光学质量优异、... 以高纯超细粉体为原料,采用热压(HP)结合热等静压(HIP)法制备了透明MgO·nAl_(2)O_(3)(n=0.98、1、1.1、1.2、1.3)尖晶石陶瓷。雾在透明陶瓷中十分常见,严重云雾的存在大幅降低透光率,影响陶瓷的力学性能。为了获得光学质量优异、力学性能适宜的MgO·nAl_(2)O_(3)尖晶石,对尖晶石中的雾度进行了测量,并对雾的形成进行了分析。通过扫描电镜(SEM)发现,在雾较重的富镁半透明样品中,晶界处有许多圆形晶粒。用能谱仪(EDS)测定了圆形晶粒的组成为n=0.41。第二相MgO由于镁过量而易析出,严重降低了晶界强度,影响陶瓷的力学性能。MgO相与尖晶石相具有不同的折射率,会引起严重的光散射,降低样品的透过率。在另一试样中,测得晶界处颗粒组成为n=1.33,测得该富铝试样的抗弯强度远远高于n=1试样和富镁试样。 展开更多
关键词 Mgo·nAl_(2)o_(3) 尖晶石 雾度 抗弯强度 透明陶瓷 热等静压
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La_(2)O_(3)对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化及其性能的影响 被引量:4
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作者 吕思敏 杨金萍 +3 位作者 韩丹 刘梦玮 章健 王士维 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第8期2719-2725,共7页
镁铝尖晶石透明陶瓷兼具了良好的光学和力学性能,在军、民两用领域有着广泛的实际和潜在应用前景。由于其致密化速率低,在烧结过程中往往需要引入烧结助剂。稀土倍半氧化物熔点高,高温不易挥发,近些年被证实可以促进镁铝尖晶石陶瓷的致... 镁铝尖晶石透明陶瓷兼具了良好的光学和力学性能,在军、民两用领域有着广泛的实际和潜在应用前景。由于其致密化速率低,在烧结过程中往往需要引入烧结助剂。稀土倍半氧化物熔点高,高温不易挥发,近些年被证实可以促进镁铝尖晶石陶瓷的致密化,但其促烧机理尚不明确。本文以高纯商业化镁铝尖晶石粉体为原料,La_(2)O_(3)为烧结助剂,采用无压预烧结合热等静压烧结,制备镁铝尖晶石透明陶瓷,通过XRD、SEM、紫外-可见分光光度计、万能试验机等测试手段对其致密化过程及其力学和光学性能进行表征和分析,研究了La_(2)O_(3)对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化过程的影响规律和作用机制。结果表明,La_(2)O_(3)通过与尖晶石反应或固溶产生晶格畸变,增加缺陷浓度,从而起到促进致密化的作用,一定程度上降低了预烧温度和热等静压温度。对于190 MPa、1500℃热等静压烧结3 h的样品,La_(2)O_(3)掺杂可以显著提高紫外区域的透过率;同时,La偏析到晶粒表面,抑制了尖晶石晶粒的生长,从而提高了样品的力学强度。掺杂0.05%(质量分数)La_(2)O_(3)样品较未掺的样品,400 nm处透过率从63%提高到81%,弯曲强度从263.7 MPa提高至319.0 MPa,断裂韧性从1.69 MPa·m^(1/2)提高至1.82 MPa·m^(1/2)。 展开更多
关键词 透明陶瓷 La_(2)o_(3) 镁铝尖晶石 烧结助剂 致密化 晶粒细化
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Hot Isostatic Pressing and Characterizations of Eu^(3+)-doped(Gd,Lu)_(2)O_(3) Transparent
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作者 LIU Qiang HE Ningtong +7 位作者 WANG Yanbin HUANG Dong CHEN Yuyang LI Tingsong ZHOU Zhenzhen HU Chen IVANOV Maxim LI Jiang 《发光学报》 EI CAS 2024年第12期1975-1983,共9页
(Gd,Lu)_(2)O_(3)∶Eu scintillation ceramics have promising applications in the high-energy X-ray imaging.Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 nano-powders with pure phase were prepared from the precursor calcined at 1050℃for 4 h by the... (Gd,Lu)_(2)O_(3)∶Eu scintillation ceramics have promising applications in the high-energy X-ray imaging.Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 nano-powders with pure phase were prepared from the precursor calcined at 1050℃for 4 h by the co-precipitation method.Using the synthesized nano-powders as initial material,Eu_(0.1)Gd_(0.6)Lu_(1.3)O_(3)ceramics were fabri-cated by vacuum pre-sintering at different temperatures for 2 h and hot isostatic pressing(HIP)at 1750℃for 3 h in ar-gon.The influence of pre-sintering temperature on the microstructure,optical and luminescence properties was investi-gated.The Eu_(0.1)Gd_(0.6)Lu_(1.3)O_(3)ceramics pre-sintered at 1625℃for 2 h combined with HIP post-treatment show the high-est in-line transmittance of 75.2%at 611 nm.The photoluminescence(PL)and X-ray excited luminescence(XEL)spectra of the Eu_(0.1)Gd_(0.6)Lu_(1.3)O_(3)transparent ceramics demonstrate a strong red emission peak at 611 nm due to the^(5)D_(0)→^(7)F_(2) transition of Eu^(3+).The PL,PLE and XEL intensities of the HIP post-treated Eu_(0.1)Gd_(0.6)Lu_(1.3)O_(3)ceramics show a trend of first ascending and then descending with the increase of pre-sintering temperature.The thermally stimulated lumines-cence(TSL)curve of the HIP post-treated Eu_(0.1)Gd_(0.6)Lu_(1.3)O_(3)ceramics presents one high peak at 178 K and two peaks with lower intensities at 253 K and 320 K.The peak at 320 K may be related to oxygen vacancies,and the lumines-cence peak at 178 K is related to defects caused by the valence state changes of Eu^(3+)ions. 展开更多
关键词 (Gd lu)_(2)o_(3)∶Eu transparent ceramics microstructure optical properties hot isostatic pressing
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Nd^(3)+:YAG-Al_(2)O_(3) nanocrystalline transparent ceramics with high inflexion concentration quenching of Nd^(3+) prepared by amorphous crystallization
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作者 Xiujuan Wan Guangfan Tan +3 位作者 Liang Cai Jie Fu Jianqiang Li Yingchun Zhang 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期1242-1253,共12页
Rare earth ion-doped Y_(3)Al_(5)O_(12)(YAG)-based transparent ceramics have been used as important laser gain media for a long time,yet the doping concentration of active ions is limited due to concentration quenching... Rare earth ion-doped Y_(3)Al_(5)O_(12)(YAG)-based transparent ceramics have been used as important laser gain media for a long time,yet the doping concentration of active ions is limited due to concentration quenching,wherein the inflexion concentration quenching of Nd^(3+)is recognized as 1.0 at%.In this work,YAG-Al_(2)O_(3) nanocrystalline transparent ceramics with a concentration of Nd^(3+)(O-5.0 at%)were fabricated via amorphous crystallization,and the crystal structure evolution,morphology,and optical properties were systematically investigated by differential scanning calorimetry(DSC),X-ray powder diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),magnetic resonation(MAS),nuclear magnetic resonation(NMR),and fluorescence spectroscopy.The doping of Nd^(3+)can promote the transition of Al[5]and Al[6]to Al[14],indicating improvements in the ability of the amorphous material to form Nd^(3+):Y_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3) vitrified beads,and 1.5 at%Nd^(3+):YAG-Al_(2)O_(3) nanocrystalline transparent ceramics can be obtained by crystallization at 1050℃ with a matrix composed of YAG and concomitant δ-Al_(2)O_(3) and θ-Al_(2)O_(3).The nanocrystalline transparent ceramics show an internal transmitance of 89.56%at 1064 nm,and the strongest emission peak corresponds to the energy transfer from 4F_(3/2) to 4l_(11/2) of Nd^(3+)with a fluorescence lifetime of 231μs when pumped by an 808 nm laser.Specifically,spectral broadening begins to occur,indicating the onset of concentration quenching,when the concentration of Nd^(3+)exceeds 1.5 at%,substantially higher than the 1.0 at% observed in YAG ceramics.YAG-Al_(2)O_(3) nanocrystalline transparent ceramics obtained by amorphous crystalization can be utilized as the matrix to increase the inflexion point of doping concentration quenching of Nd^(3+),and this material may have great potential as a laser gain medium. 展开更多
关键词 Y_(3)Al_(5)o_(12)(YAG)-Al_(2)o_(3) NANoCRYSTALLINE transparent ceramics laser gain medium nd^(3%PluS%)
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金属离子和柠檬酸的配比对Y_(2)O_(3)-MgO纳米粉体及其纳米复相陶瓷性能的影响
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作者 陈冠宇 吴南 +3 位作者 杨康 王元帅 孙旭东 李晓东 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第5期1788-1796,共9页
纳米粉体的团聚程度影响纳米复相陶瓷的微观结构,进而影响其光学与力学性能。本文采用溶胶-凝胶法合成Y_(2)O_(3)-MgO纳米粉体,结合热压烧结(HP)技术制备出光学及力学性能优异的Y_(2)O_(3)-MgO复相陶瓷。研究了前驱体中金属离子与柠檬... 纳米粉体的团聚程度影响纳米复相陶瓷的微观结构,进而影响其光学与力学性能。本文采用溶胶-凝胶法合成Y_(2)O_(3)-MgO纳米粉体,结合热压烧结(HP)技术制备出光学及力学性能优异的Y_(2)O_(3)-MgO复相陶瓷。研究了前驱体中金属离子与柠檬酸的摩尔比(m/c)对纳米粉体团聚程度及复相陶瓷显微结构、光学及力学性能的影响。研究结果表明,当金属离子和柠檬酸摩尔比为0.75时,粉体团聚程度最低,该粉体经过热压烧结后制备出的Y_(2)O_(3)-MgO陶瓷具有均匀的相域,晶粒尺寸约为140 nm,3~6μm波段的透过率达到80%,维氏硬度及断裂韧性分别为10.90 GPa、2.21 MPa·m^(-1/2),抗弯强度为226 MPa。 展开更多
关键词 纳米粉体 透明陶瓷 纳米复相陶瓷 Y_(2)o_(3)-Mgo 团聚程度 溶胶-凝胶 热压烧结 柠檬酸
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MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系透明玻璃陶瓷研究进展
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作者 付哲 姚彬 +2 位作者 李浩 张美荣 邓磊波 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第8期2910-2917,共8页
透明玻璃陶瓷具有热膨胀系数可调、强度高、化学稳定性好的优点,且兼具透光/发光的特性,是一种在光学信息、生物技术、激光技术、红外遥感及民用照明等领域有着广泛的应用前景的新型功能材料。本文简述了玻璃陶瓷的透光机制,对形核剂、... 透明玻璃陶瓷具有热膨胀系数可调、强度高、化学稳定性好的优点,且兼具透光/发光的特性,是一种在光学信息、生物技术、激光技术、红外遥感及民用照明等领域有着广泛的应用前景的新型功能材料。本文简述了玻璃陶瓷的透光机制,对形核剂、过渡金属离子及稀土离子掺杂MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(MAS)系透明玻璃陶的析晶及透光/发光性能方面的研究进展进行了介绍,并简要分析了开发具备透光/发光性质的高结晶度MAS透明玻璃陶瓷材料存在的问题,最后展望了透明玻璃陶瓷的发展趋势与前景。 展开更多
关键词 透明玻璃陶瓷 Mgo-Al_(2)o_(3)-Sio_(2) 新型功能材料 透光原理 透光/发光性能 离子掺杂
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Lu_(2)O_(3)基激光透明陶瓷的研究进展
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作者 赵文海 陶世旭 +4 位作者 童思意 唐健 左传东 曹永革 麻朝阳 《人工晶体学报》 CAS 2024年第12期2043-2058,共16页
倍半氧化物Lu_(2)O_(3)因具有优异的热力学性能、低声子能量和强晶体场等特点,成为近红外和中红外光谱(1~3μm)范围内的宽带发射高功率激光基体材料的优秀候选者之一,近年来受到人们的广泛关注。Lu_(2)O_(3)的熔点高达2450℃,单晶生长... 倍半氧化物Lu_(2)O_(3)因具有优异的热力学性能、低声子能量和强晶体场等特点,成为近红外和中红外光谱(1~3μm)范围内的宽带发射高功率激光基体材料的优秀候选者之一,近年来受到人们的广泛关注。Lu_(2)O_(3)的熔点高达2450℃,单晶生长极为困难,限制了其应用发展。但Lu_(2)O_(3)属于立方晶系,具有光学各向同性,因此制备Lu_(2)O_(3)基透明陶瓷成为一种可行的方案。透明陶瓷可以在较低的温度下(晶体熔点的60%~80%)烧结制备大尺寸样品,同时烧结周期相较于晶体生长周期大幅缩减,更有利于大量生产,因此制备Lu_(2)O_(3)基透明陶瓷作为新型激光介质材料更有潜力被广泛应用于科学研究、工业生产和日常生活。本文总结了基于稀土离子(Nd^(3+)、Er^(3+)、Yb^(3+)、Tm^(3+)、Ho^(3+))掺杂的Lu_(2)O_(3)基激光透明陶瓷的制备工艺及其性能参数的最新研究进展。未来,Lu_(2)O_(3)基激光陶瓷的开发将聚焦在大尺寸、高功率输出、低散射特性、高热稳定性、复合结构设计等方面以推动高性能固体激光器的发展。 展开更多
关键词 透明陶瓷 lu_(2)o_(3) 激光陶瓷 倍半氧化物 固体激光器 激光增益介质
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Li_(2)O/Na_(2)O对YAS微晶玻璃结构、析晶与力学性能的影响
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作者 郑伟宏 刘国凤 +3 位作者 张浩 王启东 张梦豪 袁坚 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第4期1292-1300,共9页
透明微晶玻璃由于优异的力学性能被广泛应用于电子领域。本文采用熔融法制备了不同质量分数Li_(2)O和Na_(2)O的Y_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(YAS)微晶玻璃,通过Raman、DSC、XRD、FESEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了其结构特征、析晶... 透明微晶玻璃由于优异的力学性能被广泛应用于电子领域。本文采用熔融法制备了不同质量分数Li_(2)O和Na_(2)O的Y_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(YAS)微晶玻璃,通过Raman、DSC、XRD、FESEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了其结构特征、析晶与力学性能。结果表明:当碱金属氧化物R_(2)O(R=Li,Na)总量保持不变,随着Li_(2)O取代Na_(2)O含量的增加,YAS微晶玻璃的转变温度、软化温度和结晶峰温度逐渐降低,Q^(4)基团对应的含量逐渐减少,说明Li_(2)O作为网络外体使YAS微晶玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。在同一热处理制度下,随着Li_(2)O取代量的增加,YAS微晶玻璃维氏硬度显著提升,而透过率明显下降。在680℃/10 h+750℃/1 h热处理制度下,可以制备出晶体大小一致且分布均匀的以钇稳定氧化锆为主晶相的透明YAS微晶玻璃,此时2%(质量分数,下同)Na_(2)O+4%Li_(2)O YAS微晶玻璃具有良好的综合性能,如维氏硬度为646 HV,断裂韧性为1.07 MPa·m^(1/2),透过率为85.7%,在诸多领域具有巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 Y_(2)o_(3)-Al_(2)o_(3)-Sio_(2) 透明微晶玻璃 碱金属氧化物 结构 析晶 维氏硬度
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Fabrication,microstructures,and optical properties of Yb:Lu_(2)O_(3) laser ceramics from co-precipitated nano-powders 被引量:10
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作者 Ziyu LIU Guido TOCI +7 位作者 Angela PIRRI Barbara PATRIZI Yagang FENG Jiabei WEI Feng WU Zhaoxiang YANG Matteo VANNINI Jiang LI 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期674-682,共9页
The Yb:Lu_(2)O_(3)precursor made up of spherical particles was synthesized through the co-precipitation method in the water/ethanol solvent.The 5 at% Yb:Lu_(2)O_(3)powder is in the cubic phase after calcination at 110... The Yb:Lu_(2)O_(3)precursor made up of spherical particles was synthesized through the co-precipitation method in the water/ethanol solvent.The 5 at% Yb:Lu_(2)O_(3)powder is in the cubic phase after calcination at 1100℃ for 4 h.The powder also consists of spherical nanoparticles with the average particle and grain sizes of 96 and 49 nm,respectively.The average grain size of the pre-sintered ceramic sample is 526 nm and that of the sample by hot isostatic pressing grows to 612 nm.The 1.0 mm-thick sample has an in-line transmittance of 81.6%(theoretical value of 82.2%)at 1100 nm.The largest absorption cross-section at 976 nm is 0.96×1^(0-20)cm^(2) with the emission cross-section at 1033 nm of 0.92×10^(-20)cm^(2) and the gain cross sections are calculated with the smallest population inversion parameter β of 0.059.The highest slope efficiency of 68.7% with the optical efficiency of 65.1% is obtained at 1033.3 nm in quasi-continuous wave(QCW)pumping.In the case of continuous wave(CW)pumping,the highest slope efficiency is 61.0% with the optical efficiency of 54.1%.The obtained laser performance indicates that Yb:Lu_(2)O_(3)ceramics have excellent resistance to thermal load stresses,which shows great potential in high-power solid-state laser applications. 展开更多
关键词 Yb:lu_(2)o_(3)transparent ceramics co-precipitated nano-powder spectroscopic properties laser performance hot isostatic pressing
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Optical,thermal,and mechanical properties of(Y_(1−x)Scx)_(2)O_(3)transparent ceramics 被引量:1
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作者 Changliang YANG Jiquan HUANG +7 位作者 Qiufeng HUANG Zhonghua DENG Yun WANG Xiaoyun LI Zehua ZHOU Jian CHEN Zhuguang LIU Wang GUO 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期901-911,共11页
Sesquioxides such as Y_(2)O_(3)and Sc_(2)O_(3)are important optical materials,but the fabrication of their transparent ceramics remains a challenge due to the ultra-high melting point of over 2400℃.In this work,a ser... Sesquioxides such as Y_(2)O_(3)and Sc_(2)O_(3)are important optical materials,but the fabrication of their transparent ceramics remains a challenge due to the ultra-high melting point of over 2400℃.In this work,a series of(Y_(1−x)Scx)_(2)O_(3)transparent ceramics were successfully fabricated by a simple vacuum sintering process without any sintering additives,and the effect of scandium(Sc)content(x)on the crystal structure and optical/thermal/mechanical properties was evaluated.Y_(2)O_(3)and Sc_(2)O_(3)form a complete solid solution with a cubic bixbyite structure.The formation of(Y_(1−x)Scx)_(2)O_(3)solid solution promotes the densification of ceramics,leading to the realization of high transparency close to the theoretical transmittance over a wide wavelength range of 0.35–8μm.In particular,the in-line transmittance in the range of 0.6–6μm remains above 80%for(Y_(1−x)Scx)_(2)O_(3)with x=0.23–0.31,while the pristine Y_(2)O_(3)and Sc_(2)O_(3)are opaque.Moreover,the mechanical properties including Vickers hardness(HV),fracture toughness(KIC),and biaxial flexural strength(δb)are evidently enhanced due to the solid solution strengthening,while the thermal conductivity(k)is reduced due to the reduction of photon free path.This study demonstrates that forming of solid solution is a facile and universal approach for preparing sesquioxide transparent ceramics with high optical and mechanical quality. 展开更多
关键词 Y_(2)o_(3) Sc_(2)o_(3) solid solution transparent ceramics thermal conductivity mechanical properties
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