[发明专利]一种二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法

说明书

一种二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法，包括如下步骤：(1)陶瓷粉体的合成：采用反向共沉淀法制备高纯超细氧化钇纳米陶瓷粉末；(2)透明氧化钇陶瓷的烧结：采用二步加压的放电等离子烧结工艺制备氧化钇纳米透明陶瓷；(3)后处理：在放电等离子烧结后，将样品取出退火并进行研磨抛光得到最终的成品透明氧化钇陶瓷部件。本发明的二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法通过反向共沉淀方法预先制备出粒径较小且分布均匀的纳米氧化钇粉末，再通过二步加压的放电等离子烧结工艺制备出致密性好、粒径均匀、性能优良的透明氧化钇陶瓷部件。所制备的透明氧化钇陶瓷部件强度大于400MPa，透明度大于60％。

技术领域

本发明涉及透明氧化钇陶瓷制备技术领域，特别涉及一种二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法。

背景技术

透明陶瓷材料是一类对国家安全和国民经济可持续发展具有重大战略意义的新一代无机非金属材料，在未来一段时期将对国家中长期发展战略的实施起到积极推动作用，因此，开展透明陶瓷的基础科学问题研究和拓展其应用领域具有重要深远的意义。

在诸多透明陶瓷材料中，氧化钇透明陶瓷以其优异的性能而受到广泛关注。氧化钇是立方晶系晶体，具有光学各向同性的性质，使得其具有优越的透光性能。氧化钇透明陶瓷最早由美国通用电器公司在二十世纪七十年代制成，其商用名为“Yttralox”，其熔点高达2400℃，且在宽广的波长(0.3～8μm)范围内，特别是在红外区中具有很高的透光率，因此可以用作高温窗口材料、红外透过窗材料、高温实验装置材料等。此外，Y₂O₃透明陶瓷还可用于微波基板、红外发生器管、天线罩、导弹红外窗口和球罩等。具有更重要意义的是，含Nd₂O₃添加的Y₂O₃高度透明陶瓷，在激光技术中可用作在1.064μm波长使用的激光器固体材料，氧化钇具有低声子能量和高热导率，其热导率要高于钇铝石榴石(YAG)，因此用作高脉冲激光器方面比YAG陶瓷更有前景。此外，由于氧化钇的透光率与耐热性均高于氧化铝陶瓷，因此很早就有学者期望将其应用于高强度气体放电灯领域。由此可见，氧化钇透明陶瓷是一种集结构功能一体化的透明陶瓷材料，在诸多高技术领域有着广阔的应用潜质。

氧化钇透明陶瓷的烧结方式，目前主要是真空(气氛)烧结和热等静压烧结。这些传统的烧结方式存在升温速率慢、烧结效率低、能耗高、需要陶瓷在较高的温度下才能实现致密化、并且存在易开裂、缺陷多等缺点。

因此，针对现有技术不足，提供一种二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法，具有制备速度快、烧结温度低，所制备的透明氧化钇陶瓷部件显微结构精细、致密性好、性能优良。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

提供一种二步加压烧结制备透明氧化钇陶瓷部件的方法，包括如下步骤：

(1)陶瓷粉体的合成：采用反向共沉淀法制备高纯超细氧化钇纳米陶瓷粉末，所述高纯超细氧化钇纳米陶瓷粉末的纯度大于99.9％，平均粒径为80～200nm；

(2)透明氧化钇陶瓷的烧结：采用二步加压的放电等离子烧结工艺制备氧化钇纳米透明陶瓷；

(3)后处理：在放电等离子烧结后，将样品取出退火并进行研磨抛光得到最终的成品透明氧化钇陶瓷部件。

上述高纯超细氧化钇纳米陶瓷粉末的平均粒径为90nm。

上述步骤(1)陶瓷粉体的合成包括如下步骤：

(1.1)称取氧化钇原料，用浓硝酸溶解，配制成浓度为0.2-0.8mol/L的硝酸钇溶液；