《MgO-Y2O3紅外透明陶瓷製備與微波燒結機理研究》是依託山東大學，由張玉軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：MgO-Y2O3紅外透明陶瓷製備與微波燒結機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張玉軍
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
MgO-Y2O3透明陶瓷是目前最有發展潛力的一種新型中紅外視窗材料，它具有優良的力學性能、抗熱衝擊性能和中紅外透過性能。MgO-Y2O3紅外透明陶瓷的燒結緻密化行為和微觀結構對其紅外透過率有極大影響。本課題以溶膠凝膠-微波加熱法合成MgO-Y2O3納米粉體，採用微波燒結工藝製備MgO-Y2O3紅外透明陶瓷。研究用作紅外視窗材料的MgO-Y2O3紅外透明陶瓷的微波燒結緻密化過程和微觀結構，探討MgO-Y2O3紅外透明陶瓷的微波燒結機理，找出燒結條件對微觀結構和紅外透過性能的相關性規律，探討微波燒結與傳統燒結機理的區別，解決MgO-Y2O3紅外透明陶瓷微波燒結製備中的關鍵科學問題，為高性能中紅外MgO-Y2O3視窗材料的製備和套用奠定科學基礎。
結題摘要
本項目採用溶膠-凝膠法和微波誘導燃燒法合成了MgO-Y2O3納米粉體，然後以微波誘導燃燒法合成的MgO-Y2O3納米粉體為原料，分別採用傳統燒結工藝和微波燒結工藝製備了MgO-Y2O3複合陶瓷，並研究了坯體的緻密化過程。最後採用微波兩步燒結工藝製備了亞微米MgO-Y2O3複合陶瓷，研究了複合陶瓷的力學性能和紅外透過性能。研究結果表明： （1）微波誘導燃燒法合成的粉體分散性良好，平均粒徑在30 nm以下，比表面積為35.6 m2/g。與溶膠凝膠法合成的粉體相比，微波誘導燃燒法合成的粉體具有更高的活性。 （2）對於微波燒結，MgO-Y2O3複合陶瓷的晶粒生長機制主要為晶界擴散，反應燒結活化能為108.22 kJ/mol。相對於傳統燒結，微波燒結能降低反應燒結活化能，進而降低燒結溫度，通過晶界擴散的晶粒生長機制有利於獲得細化的晶粒結構。微波燒結工藝中的升溫速度、燒結溫度和保溫時間對MgO-Y2O3複合陶瓷燒結有重要影響，以10℃/min的升溫速率升溫至1400℃並保溫2 h，所製備的MgO-Y2O3複合陶瓷的相對密度可達99.6%。 （3）採用微波兩步法燒結工藝的最佳工藝參數為：以10℃/min的升溫速度升溫至1375℃， 保溫1 min，然後以10℃/min的速率降溫至1300℃，保溫2 h。所製備的MgO-Y2O3複合陶瓷的平均晶粒尺寸約為800 nm，相對密度為99.7%，維氏硬度為11.7±0.3 GPa，在3~5 μm波段內的紅外透過率為50~60%。
