透明陶瓷
透明陶瓷
王丽霞1004020203 王玺斌1004020204 朱立刚1004020211 吴国娣1004020212
• 一、简介 • 二、制备及影响因素 • 三、透明陶瓷的应用
什么是透明陶瓷
• 在特殊应用场合我们需要陶瓷在一定的电磁频率 范围内透明。如果在紫外一可见光范围内，也就 是200～800纳米光波长范围内能透过光波，那么 就是我们人眼可以看见的透明陶瓷；如果仅有红 外频谱某个区域的电磁波能够穿透陶瓷，虽然人 眼看起来陶瓷是白色的，但也可以说该陶瓷对于 特定电磁波“透明”。所以透明的含义并不是按 照人眼所见作为标准，而是需要科学计量手段来 进行表征。
影响透明陶瓷透明性的因素
• 原料与添加剂
• 原料的粒度小, 处于高度分散, 烧结时微细颗粒可缩短气孔扩 散的路程, 颗粒越细, 气孔扩散 到晶界的路程就越短, 容易排 除气孔和改善原料的烧结性能, 使透明陶瓷结构均匀, 透过率 高。 • 原料的活性不仅与原料的分散 状态且与原料的相变戒预烧温 度有关，预烧温度过高则活性 降低，过低则相变转化不完全， 制品在烧结过程中会产生变形 等不良影响。
透明陶瓷分类
• • • • • • • • 透明结构陶瓷 高压钠光灯管 高温透视窗 氧化铝, 氧化钇, 氧化锆, 氧化镁 尖晶石透明陶瓷等结 构材料 • 透明功能陶瓷 • 电光透明陶瓷 (PLZT ：锆钛酸铅镧) • 激光透明陶瓷 (N d :YA G ：掺钕钇 铝石榴石) • 闪烁透明陶瓷 (G G G：掺钕钇镓石 榴石）
表面打磨抛光
成型
压力传递至弹性模具对坯体加压。
烧结
后处理
粉体制备
高纯 超细 良好分散性 较高的烧结活性 颗粒均匀 不凝聚
成型
适当的压力 提高烧结密度
后处理
表面打磨及抛光 光洁度一般为11~13级
烧结
较高的烧结温度 适当升温速率、保温时间 冷却制度 烧结气氛真空、氢气其他气氛
透明陶瓷的应用实例
高 纯 氧 化 铝
高压钠灯
金卤灯
响尾蛇导弹头部整流罩 ——透红外陶瓷
头部有红外探测器 外部的整流罩要有 足够强度 能透过红外线 确保导弹能跟踪敌 机辐射的红外线
透明陶瓷的应用实例
Thank you ！
• 原料中杂质容易生成异相, 形成光的散射中心,减弱透 射光的在入射方向的强度, 降低陶瓷的透过率, 甚至 透。 • 为了获得透明陶瓷, 有时 需加入添加剂, 抑制晶粒 生长, 依靠晶粒边界的缓 慢移动把微气孔赶跑，添 加剂的用量一般很少, 且 能均匀分布于材料中，另 外, 添加剂还应能完全溶 于主晶相, 不生成第二相, 不破坏系统的单相性
• 晶界结构
• 透明和不透明陶瓷的晶界结构是不同的。透明材 料晶界清晰, 而非透明材料模糊不清。晶界破坏陶 瓷体光学均匀性，引起光的散射并且当单位体积 晶界数量较多，晶体配置杂乱无序，入射光透过 晶界时必然引起光的连续反射、折射，透光率就 随乊降低。 • 因此晶界应微薄、无气孔及夹杂物、位错等缺陷
用于透明陶瓷的材料
1955年, 美国纽约州北部通用电器公司研究所的 Burke和R.L Coble开始研究透明陶瓷,于1959年烧 成了透光的氧化铝陶瓷。 透明陶瓷的发明, 是陶瓷领域的一个重大突破, 它 极大的推动了陶瓷烧结理论的发展, 打破了“陶瓷 不透明”的传统观念。 以此为开端, 科研人员先后研制了MgO、Y2O3、 ZrO2、ThO2、BeO、CaO等氧化物的透明陶瓷, 此后又出现了MgAl2O4和YAG等复合氧化物的透 明陶瓷及ZnS、CdTe、AlN非氧化物的透明陶瓷
固相法 干压是将粉料加少量结合剂, 共沉淀法 粉体制备 经过造粒然后将造粒后的粉料置于钢模中, 均相沉淀法 在压力机上加压形成一定形状的坯体。 干压成型的实质是在外力作用下, 热压烧结 溶胶-凝胶法 借助内摩擦力牢固的把各颗粒联系起来, 水热/溶剂热法 热等静压烧结 保持一定的形状。 等静压利用液体介质不可压缩性和均匀 微乳液法 微波烧结 它将配好的坯料装入 传递压力性的一种成型方法, 喷雾热解法 塑料或橡胶做成的弹性模具内, 置于高压容器中, 真空、氢气以及其他气氛烧结 化学气相沉积法 密封后,打入高压液体介质,
透明陶瓷优点
• • • • • • 高透光性 透明陶瓷还具有高强度 高硬度 耐腐蚀、化学稳定性好 耐高温即使在1000度的高温下也不会软化、变形、析晶 电绝缘性高
陶瓷透明性的影响因素
• • • • • 1、气孔率 2、晶界结构 3、原料与添加剂 4、烧成气氛 5、表面加工 光洁度
透明陶瓷影响因素
• 气孔率 • 气孔与多晶本身的折射率相差 很大造成入射光的强烈散射 • 气孔的折射率非常低（约 1.0），这些气孔在光线传播 的过程中，会使光线发生多次 反射，从而大大降低材料的透 明度 • 普通陶瓷即使具有高的密度, 往往也不是透明的, 这是因为 其中有很多闭口气孔,陶瓷体中 闭口气孔率从0.25%变为 0.85%时, 透过率降低33%。
