[发明专利]稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料，其特征是：所述的透明陶瓷材料是Re₃Al₅O₁₂的单相纳米晶透明陶瓷、Re₃Al₅O₁₂/MO₂或ReAlO₃/MO₂的复相纳米晶透明陶瓷，其中Re为Y、La或Gd中的一种或几种，M为Zr或Hf。

2.根据权利要求1所述的稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料，其特征是：所述的单相纳米晶或复相纳米晶的晶粒尺寸为50～90nm。

3.一种根据权利要求1或2所述的稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料的非晶烧结-晶化制备方法，其特征是，所述方法包含以下步骤：

(1)按Al₂O₃∶Re₂O₃∶MO₂的摩尔比为53～63∶10～37.5∶0～27称量原料粉末Al₂O₃、Re₂O₃和MO₂；将称量好的原料粉末放入球磨机的清洁的球磨罐中，并加入pH＝3的HNO₃水溶液作为分散介质，球磨，得到浆料；将得到的浆料烘干后得到粉末；将干燥粉末置于马弗炉中煅烧，于900～1100℃煅烧2～4小时得到预处理粉末；

其中Re为Y、La或Gd中的一种或几种，M为Zr或Hf；

(2)将步骤(1)得到的预处理粉末、聚乙烯醇粘结剂、聚乙烯酰胺分散剂、正丁醇消泡剂和蒸馏水装入球磨机的清洁的球磨罐中球磨分散，得到浆料；其中，浆料中的预处理粉末为40～70wt％、聚乙烯醇粘结剂为1～2wt％、聚乙烯酰胺分散剂为0.2～0.4wt％、正丁醇消泡剂为1～2wt％、余量为蒸馏水；采用喷雾干燥机进行喷雾造粒，并收集造粒粉末；

(3)以火焰漂浮法制备非晶玻璃微珠，将步骤(2)得到的造粒粉末通过送粉器以10～20克/分钟的速率送入乙炔氧火焰中，其中乙炔流量为20升/分钟，氧气流量为15升/分钟；造粒粉末受热熔融、珠化，然后迅速淬入水中激冷，形成透明非晶玻璃微珠；

(4)将步骤(3)得到的非晶玻璃微珠装入石墨磨具内，然后放入热压炉中进行热压烧结，其中，石墨磨具内的压力为30～60MPa，热压炉内为真空或流动惰性气体气氛，在温度为875～918℃下保温10～20分钟得到透明非晶玻璃块体；

(5)在退火炉中对步骤(4)得到的透明非晶玻璃块体进行阶梯式温度晶化处理：于温度为845～885℃下核化0.5～2小时、再升温至1000～1200℃保温0.5～2小时实现充分晶化，得到Re₃Al₅O₁₂的单相纳米晶透明陶瓷、Re₃Al₅O₁₂/MO₂或ReAlO₃/MO₂的复相纳米晶透明陶瓷，其中Re为Y、La或Gd中的一种或几种，M为Zr或Hf。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述的单相纳米晶或复相纳米晶的晶粒尺寸为50～90nm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：步骤(1)和步骤(2)所述的球磨机的转速为120转/分钟。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：步骤(1)所述的球磨时间为24～48小时。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：步骤(2)所述的球磨分散时间为2～4小时。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：步骤(4)所述的惰性气体气氛是氮气气氛或氩气气氛。