[发明专利]一种超细高纯AlON粉体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超细高纯AlON粉体及其制备方法，属于透明陶瓷粉体制备领域。该方法通过以下步骤实现：首先制备Al₂O₃和碳粉的混合粉体；然后将混合粉体至于BN坩埚中，采用气氛压力烧结制备得超细高纯AlON粉体。本发明采用传统氧化铝和碳粉为原材料，在相对低温的条件下制备出AlON粉体，制备工艺简单可控，可操作性强；本发明制备的AlON粉体纯度较高，粒度较小。

技术领域

本发明涉及一种超细高纯AlON粉体及其制备方法，属于透明陶瓷粉体制备领域。

背景技术

红外窗口是结构功能一体化的重要部件，在导弹光电系统中起着重要的作用，但随着科学技术的不断发展，对其性能提出了更高的要求。目前普遍公认的三种最有潜力的红外窗口材料是蓝宝石、多晶镁铝尖晶石、多晶氧氮化铝(AlON)，他们各有优缺点，但就综合性能而言，AlON透明陶瓷是最具竞争力的红外窗口材料。

透明氮氧化铝 (γ- AlON) 是A1₂O₃-AlN二元系中一个单相、稳定的固溶体透明陶瓷，它不仅具有优良的物理、力学、化学性质，而且具有良好的光学透过性

尤其是从紫外到中红外波段(0.2-5.0 μm)的透光率高达80%，因此被广泛地运用到军事和商业等领域。目前AlON透明陶瓷已成为高温红外窗、防弹装甲材料和双模天线罩的优先候选材料之一。AlON陶瓷通常采用两步法制备，即首先合成AlON粉体，然后进行成型和烧结，其中，AlON粉体的制备是研制AlON透明陶瓷的关键技之一。AlON粉体的晶体结构与缺陷、分散性、纯度与粒度均会影响AlON透明陶瓷的透明度。但是制备的AlON粉体往往会发生团聚，粉体的粒度较大，这会导致在一定的成型密度下，颗粒之间的气孔较大，烧结时空穴的扩散不容易进行，不利于气孔的排除，制备的陶瓷透明度不理想。而且传统方法制备AlON粉体温度较高，不利于AlON透明陶瓷成本的控制。因此，研究探索低温制备AlON粉体粒度的方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细高纯AlON粉体的制备方法，在相对低温的条件下，得到纯度较高、粒度较小的AlON粉体。

本发明还提供了一种利用上述制备方法制备的超细高纯AlON粉体。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明提供了一种超细高纯AlON粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备Al₂O₃和碳粉的混合粉体：将Al₂O₃粉末、碳粉和无水乙醇混合，在室温下进行磁力搅拌及超声分散20min得到混合浆料；随后将混合浆料放入聚四氟乙烯罐中进行行星式球磨12小时，球磨介质为氧化锆球；球磨后的浆料干燥得混合粉体；然后经过研磨后过200目筛备用；

（2）AlON粉体的低温制备技术：将混合粉体至于BN坩埚中，采用气氛压力烧结制备得超细高纯AlON粉体。

进一步的，所述碳粉在混合浆料中的质量分数为5.4-7.0wt%；所述Al₂O₃粉末和无水乙醇的质量比为1：20。

进一步的，所述球磨的球料比1：10；转速为200rpm。

进一步的，步骤（1）中，所述干燥为在真空干燥箱中，80℃下干燥4h。

进一步的，所述气氛压力烧结为分段进行，首先，得到的混合粉体在流动高纯氮气气氛保护条件下以10℃/min升温至1450-1550℃并保温1-2h；然后，以3℃/min升温至1650-1800℃并保温2-4h，气氛压力为0.1-4MPa；最后在马弗炉中700℃条件下保温4h，得到高纯的AlON粉体。