La2O3對鎂鋁尖晶石透明陶瓷致密化及其性能的影響

呂思敏，楊金萍，韓 丹，劉夢瑋，章 健，王士維

(1.華北理工大學材料科學與工程學院，唐山 063210;2.河北省無機非金屬材料重點實驗室，唐山 063210;3.中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室，上海 201800)

0 引 言

鎂鋁尖晶石透明陶瓷具有良好的力學性能、高溫穩定性和耐腐蝕性，并在紫外到中波紅外波段具有寬的光學透明性，在軍、民兩用領域有著廣泛的實際和潛在應用[1]。經過60多年的發展，目前采用無壓或者熱壓預燒結合高溫熱等靜壓燒結的工藝路線已經實現高光學質量鎂鋁尖晶石透明陶瓷的制備[2-6]。在這一過程中，預燒環節尤為重要，很大程度上決定著熱等靜壓燒結后樣品的光學質量。

鎂鋁尖晶石主要通過氧空位進行傳質，采用常規預燒方法，難以致密化[7]。為了在預燒過程中達到較高的相對密度,人們往往在燒結過程中引入質量分數為0.5%～4.0%的LiF作為燒結助劑[8-9]。LiF在高溫下易揮發,并導致晶界微裂紋等缺陷，采用此方法制備的鎂鋁尖晶石透明陶瓷較難獲得高的力學性能[10]。近年來，人們也探索了B2O3、ZrO2、CaO等燒結助劑體系，并實現了不同光學透明性鎂鋁尖晶石透明陶瓷的制備[11-14]。研究[15-17]發現，采用CaO作為燒結助劑，可以在1 550 ℃以下的熱等靜壓溫度下，實現高光學質量。然而，采用該燒結助劑時，其對預燒和熱等靜壓溫度極其敏感，制約了其實際應用。

與LiF和CaO相比，稀土倍半氧化物熔點高，高溫下不易揮發。已有研究[18-22]表明，少量添加Y2O3、Sc2O3、Nd2O3、Tb4O7等，可促進鎂鋁尖晶石透明陶瓷致密化，降低燒結溫度。……