[发明专利]一种基于粉体抗水解处理及凝胶注模成型的尖晶石固溶体透明陶瓷制备方法

说明书

本发明涉及一种基于粉体抗水解处理及凝胶注模成型的尖晶石固溶体透明陶瓷制备方法。它包括如下步骤：1)单相MgO·nAl₂O₃粉体用硬脂酸改性得到硬脂酸改性粉体T‑MgO·nAl₂O₃；2)配置料浆：事先配置pH为11～12的先后加有两性表面活性剂、单体、交联剂、分散剂的水溶液，将步骤1)中所得的改性粉体T‑MgO·nAl₂O₃加入以上预混液中搅拌制得陶瓷料浆，然后再加入引发剂，真空除泡；3)固化注模；4)将步骤3)中脱模所得的陶瓷生坯先后进行冷等静压和排胶处理后制备得到形状完好的MgO·nAl₂O₃透明陶瓷素坯，烧结得到样品。该方法条件易控，制备得到的MgO·nAl₂O₃透明陶瓷素坯形状完好、显微结构均匀，烧结得到的一系列组成的MgO·nAl₂O₃透明陶瓷样品光学透过性好。

技术领域

本发明涉及一种基于粉体抗水解处理及凝胶注模成型的尖晶石固溶体透明陶瓷制备方法，属于透明陶瓷材料制备领域。

背景技术

随着现代科技的进步，对更高光学应用的需求重新激起了人们对透明多晶陶瓷研究的兴趣。透明多晶陶瓷因同时具有优异的光学性能和陶瓷特征性能(高强度、高绝缘、耐高温、耐腐蚀等)，被广泛应用于民用及军工领域。透明多晶镁铝尖晶石是其中的典型代表(K.E.Green,J.L.Hastert,and D.W.Roy,Polycrystalline MgAl₂O₄ Spinel A Broad BandOptical Material For Offensive Environments,Window and Dome Technologies andMaterials,1989,1112,14-74.)，它在紫外线(UV)到中波红外(MVIR)波段均具有高的透过率，并同时具有足够高的机械性能，可作为蓝宝石的替代材料。

在合适的温度下，尖晶石晶格中会存在间隙阳离子或阳离子空位，并且在非化学计量尖晶石MgO·nAl₂O₃中，n的组成范围为0.6≤n≤9.1(B.Hallstedt,ThermodynamicAssessment of the System MgO–Al₂O₃,Journal of the American Ceramic Society,1992,75(11),1497-1507.)，从而引起一系列本征性能的改变。例如，与n＝1相比，MgO·1.8Al₂O₃尖晶石中铝组成的变化可以导致晶格参数的降低，这与Tu等人的理论预测结果是一致的(B.Tu,H.Wang,X.Liu,W.Wang,and Z.Fu,Theoretical predictions ofcomposition-dependent structure and properties of alumina-rich spinel,Journalof the European Ceramic Society,2016,36(4),1073-1079.)。