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中俄联合开发红外透明陶瓷新材料——Y2O3-MgO纳米复合陶瓷
2019年12月30日 发布 分类:技术前沿 点击量:819
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远东联邦大学(FEFU)与化学研究所(FEB-RAS)、单晶研究所(乌克兰)和中科院上硅所合作,开发出了Y2O3-MgO纳米复合陶瓷。这种新材料可用于现代高科技生产过程中,例如用于制造航空航天工程中红外系统的屏蔽窗。相关文章发表在《国际陶瓷》杂志上。

基于等离子放电烧结工艺,Y2O3-MgO纳米陶瓷具有先进的光学、热物理和力学性能(热稳定性、导热性、硬度等)。在这些参数上,Y2O3-MgO纳米陶瓷超过了单相工业Y2O3MgO陶瓷,未来在微电子、照明技术和放射化学等领域中均广泛应用。

“为了开发两相均匀分布的Y2O3-MgO纳米陶瓷,我们必须解决Y2O3MgO纳米粉末中颗粒接触点均匀分布的复杂问题。为此,我们采用了自蔓延合成硝酸甘氨酸的方法。由于采用了过量甘氨酸的反应体系,短时间内生成了大量的成核中心,达到了Y2O3MgO纳米颗粒尺寸的均匀性。在合成复合纳米粉体的过程中,由于排放出大量的气体,保证了颗粒的分离,有效防止粉体的聚集。”FEFU研究团队负责人丹尼斯·科西亚诺夫(Denis Kosyanov)说,“在烧结过程中,压坯整体温差被减小到最小。”

据介绍,Y2O3-MgO陶瓷纳米复合材料具有1:1相体积比的交错结构,平均晶粒尺寸250nm,显微硬度11gpa以上,在红外波段的透光率超过70%,波长可达6000纳米,在红外波段的应用开发极具潜力。

 

1100(a)、1200(b)、1250(c)和1300d)烧结Y2O3-MgO复合SPS陶瓷的FESEM图像

Ps:

等离子放电烧结工艺在1300℃的温度和60兆帕的压力下进行。该工艺有利于抑制扩散传质,防止晶粒生长超过临界尺寸(400nm)。

由于样品密度增加、晶粒长大和晶界长度减小,Y2O3-MgO纳米复合材料的红外透过率随烧结温度的升高而增加,在1300-1350℃时达到最高值。在较高的烧结温度下,Y2O3和MgO晶粒的交错结构被破坏,并且发生了所谓的异常晶粒生长。

论文链接:https://scitechdaily.com/ceramic-materials-developed-that-are-transparent-to-infrared/

粉体圈 编译


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