1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
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AlON透明陶瓷因良好的透光性、热震稳定性、力学性能和良好的可加工性，在**领域和民用领域有广阔的应用前景。本文采用改进的碳热还原氮化/沸腾床法批量制备AlON粉体，单批次产能可达2 kg，在AlON粉体的XRD图谱中未观察到第二相，激光粒径分析显示平均粒径为1.54 μm，粒径分布均匀。使用该粉体进行冷等静压成型处理后，获得均匀性较好、致密度高的素坯。采用气压烧结法在1 850 ℃，氮气压力5 MPa下制备出光学透过率为82.3%，弯曲强度为310 MPa的AlON透明陶瓷片，对推进AlON透明陶瓷的应用具有一定的现实意义。
碳热还原氮化法 高纯粉体 透明陶瓷 透过率 气压烧结 AlON AlON carbothermal reduction nitridation method highpurity powder transparent ceramics transmittance gas pressure sintering
透明AlON具有优异的光学和力学性能, 应用前景广阔。但材料制备成本高昂, 限制了其应用发展。为解决上述问题, 本研究以透明AlON的凝胶浇注成型与无压烧结制备为核心目标, 就AlON细粉的低温合成及其抗水化处理展开重点研究。研究发现以有机聚合物包覆AlN/Al2O3为原料, 通过高温碳热-氮化工艺合成AlON, 可有效降低AlON的合成温度, 在1700 ℃即可合成近乎纯相的AlON粉体。所得粉体颗粒尺寸细小, 在亚微米级。通过对上述粉体进行聚氨酯包覆表面抗水化处理, 可大幅度提升其抗水化性能。即使历经长达72 h水中静置, 也不发生明显的水解。以此为基础, 通过凝胶浇注成型结合生坯的冷等静压后处理在1820~1850 ℃成功实现了透明AlON陶瓷的无压烧结制备。材料力学和光学性能优异, 其中1850 ℃烧结试样在紫外-中红外波段直线透过率达到83.1%~ 86.2%, 三点抗弯强度达到310 MPa。
透明陶瓷 AlON 粉体合成 抗水化处理 凝胶浇注 无压烧结 transparent ceramics AlON powder synthesis anti-hydrolysis treatment gel casting pressureless sintering
1 哈尔滨工业大学 机电工程学院 精密工程研究所, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009
3 哈尔滨工业大学 航天学院 光电子技术研究所, 哈尔滨 黑龙江 150080
为了实现新型红外陶瓷ALON高陡度薄壁保形非球面的超精密磨削加工, 首先根据ALON的材料属性和高陡度薄壁保形非球面的结构特性, 进行了其超精密磨削加工工艺性分析, 并基于有限元计算方法, 完成了面向ALON高陡度薄壁保形非球面的精密夹具的设计以及关键参数的优化。然后完成了ALON的超精密磨削工艺实验, 工艺实验结果表明减小工件转速和砂轮粒度都会降低ALON的平均表面粗糙度Ra值, 但砂轮粒度对磨削后ALON的表面粗糙度影响更显著。最后实现了ALON高陡度薄壁保形非球面的超精密磨削加工, 磨削后的ALON高陡度薄壁保形非球面的面形精度PV值为2 μm, 表面粗糙度Ra值可达8.6 nm。
高陡度薄壁结构 保形非球面 超精密磨削 夹具设计 high-gradient thin structure conformal aspheric ALON ALON ultra-precision grinding jig design
中国科学院 上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海200050
采用固相反应法成功合成了一系列Mn-Mg 共掺的Al23O27N5荧光粉。结果显示煅烧条件和Mn的掺杂浓度对Mn-Mg共掺的AlON荧光粉的制备和发光性质都有重要影响。获得纯相AlON的温度从未掺杂的1 900 ℃下降到10% Mn和10% Mg(摩尔分数)共掺杂的1 800 ℃。晶格参数随着Mn掺杂浓度升高而增加, 说明Mn进入了AlON晶格中。未掺杂和Mg单掺以及10% Mn和10% Mg共掺杂样品的发射光谱都含有一个350~600 nm之间的宽带发射。绿光发射归属于Mn的3d电子之间的传输。蓝光发射可能与杂质或Al空位相关。
光致发光 纯相 photoluminescence pure phase AlON AlON
