以超重力熔鑄新技術製備透明陶瓷材料的套用基礎研究

《以超重力熔鑄新技術製備透明陶瓷材料的套用基礎研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由李江濤擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：以超重力熔鑄新技術製備透明陶瓷材料的套用基礎研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：李江濤
• 依託單位：中國科學院理化技術研究所

項目摘要

本課題旨在建立和發展一種製備透明陶瓷材料的超重力熔鑄新技術；研究以該技術製備三類透明陶瓷材料,即納米結構的稀土鋁酸鹽透明陶瓷、織構化Al2O3透明陶瓷以及YAG透明陶瓷。通過設計納米鋁熱劑反應體系，利用超重力場對陶瓷熔體中傳熱、傳質和凝固過程的促進作用，製備出光學性能優異的透明陶瓷材料。研究陶瓷熔體非平衡相變過程，揭示超重力場與液固相變耦合方式對透明陶瓷組織結構的影響規律；研究組分設計和非晶陶瓷的晶化處理工藝對透明陶瓷微結構演化、應力緩和以及光學性能的影響規律；建立超重力場作用下燃燒合成熔鑄透明陶瓷過程中的傳熱和傳質模型，揭示透明陶瓷微觀結構演化過程動力學和組織形成機制。.通過課題研究，可以拓展透明陶瓷材料的製備技術手段，實現透明陶瓷材料的新功能創製。為設計和製備納米結構新型透明陶瓷材料開闢一條新途徑。

結題摘要

本課題研究並發展了一種通過熔體凝固方法製備陶瓷及玻璃陶瓷材料的新技術，這是一種不同於傳統的通過粉末燒結緻密化手段獲得陶瓷材料的嶄新的材料製備方法。其主要特徵是：通過鋁熱反應自放熱、而不是外部加熱手段獲得超高溫熔體，同時通過超重力場輔助實現陶瓷熔體的分離和凝固。採用超重力熔鑄技術，研製成功了納米結構的稀土鋁酸鹽透明陶瓷、YAG透明陶瓷以及織構化Al2O3透明陶瓷共三類陶瓷材料，並搞清了超重力場中傳熱、傳質、形核的規律和機制。為了完成以上研究工作，先後研製成功了大、小兩台超重力係數高達10000g的超重力燃燒合成新裝置。 基於所發現的超重力熔鑄技術還具有可實驗篩選非晶陶瓷組分的新功能，進一步發展了以“火焰噴淬+非晶晶化”組合手段製備納米晶透明陶瓷的新技術，建立了粘性流動燒結緻密化及受控晶化動力學，並製備出具有優良的光學和力學性能的Re-Al-Si-O系納米晶透明陶瓷和螢光陶瓷。