透明陶瓷的发展

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1、透明陶瓷的发展刘军芳傅正义张东明张金咏(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉·430070)摘要综述和分析了研究和发展中的几种透明陶瓷，介绍了透明陶瓷的性能及有关用途。关键词透明陶瓷性能应用TheDevelopmentIfTransp'arentCeramicsLiuJunfangFuZhengyiZhangDonDningZhangJinyong(StateKeyLab．ofAdvanceTech．forMaterialsSys．AndProWUT，Wuhan‘430070)AbstractSomekindsofdevelopingandresearc

2、hingtransparenteralTlicsarexunmlarezedandanalyzdeinthixpaperwhichtireabriefintrodrctionoftheirperformancesandapplications．Keywordstransparentceramicsperformacesapplications降低材料的透明度。1概况陶瓷内气孔可吧存在于晶体之间和晶体内部。晶体之间的气孔外于晶界面上容易排除，而晶体内所谓透明陶瓷就是能透过光线的陶瓷⋯。通常部气孔即使是小于微米级的也很难排除。因此晶体陶瓷是不透明的，但在1959年通

3、用电器公司的研内气局限性对于获得透明陶瓷是最危险的。因此我究表明，在一定结构条件下，A1：0，陶瓷会变得透们要从每一个工艺阶段(原料粉的制备、预烧、烧明。由于这种材料在保持同类陶瓷材料所雎有的性成)来防止气孑L的产生。能外还能透光，因而在许多情况下更其优越性：高密1．2晶界结构度和没有玻璃相使这种陶瓷材料更能耐腐蚀，而且透明和不透明陶瓷的晶界结构是不同的。透明在其机械加工时具有更高的表面江洁度。透光性、材料的晶界模糊不清，而非透明材料的晶界很清高密度和可能制备具有表面江洁度高的制品，使透晰。陶瓷材料的物相组成中通常包含着两相或更多明陶瓷材料的应用领域比普通同类成

4、分材料的范相，这种多相结构会导致光在相界表面上发生散围要广得多，因而也引起了较多研究者的关注㈦。射。材料的组成差异越大，折射率相差越大，整个陶普通陶瓷由于对光有较强的反射，因而是不透瓷的透光率越低。因而透明陶瓷晶界区应微薄、光明的。大量的研究结果表明，对陶瓷这种透明性能匹配性好、无气孔及夹杂物、位错等。具有各向同性的影响因素主要有以下几个方面m，j：晶体的陶瓷材料可以达到与玻璃相近的直线透光1．1气孔率率。对透明陶瓷透光性能影响最大的因素是气孔1．3原料与添加济率。普通陶瓷即使具有高的密度，往往也不是透明许多研究表明，在陶瓷工艺中最终结构有继承的，这是因为其中有

5、很多封闭flO气,TL。文献指出，总最初结构的现象。要想制备透明陶疱理想粉末，除气孔率超过1％的氧化物陶瓷基本是不透明的，因颗粒尺寸应小于1斗m以外，颗粒应呈球形，颗粒之为气孔的折射率非常低(约为1．0)，这些气孔在光间不产生团聚，爿PKNn寸I'M的推移也会增加尺寸。线传播的过程中会使光线发生多次反射，从而大大为了获得透明陶瓷，有时需加入添加剂，抑制陶瓷斜亏与乞术晶粒生长。添加剂的用量一般很少，所以要注意添加剂应该能均匀分布于材料中。另外，添加剂还应能完全溶于主晶相，不生成第二相物质，也就是说，不破坏系统的单相性。只有这样，气孑L脱离晶界和转变为晶内气孔的概率

6、才小。1．4烧成气氛透明陶瓷和普通陶瓷不同，最后须经真空、氢气氛或其他气氛中烧成。对于阳离子和阴离子挥发性小的陶瓷，当尺寸差异不大时可以采用在真空气氛下烧成。在氢气氛中烧成透明氧化物陶瓷时，一般使用一定量的水蒸汽，具有水蒸气的气氛能给予氧化物还原反应，因为气体在固体中的扩散系数较小。1．5表面加工光洁度透明阿瓷的透光度值受表面加工光洁度的制约。烧成粉末地未处理面具有较高的粗糙度，即呈现微小的凹凸状，光线入射到这种面上会发生漫反射。烧结陶瓷的粗糙工越大，其透明度就越低。陶瓷表面的粗糙度与原料的细散度有关。除选用高细散度原料外，还应对陶瓷表面进行研磨和抛光，研磨后的

7、陶瓷的透光率一般可以从40％-45％增加到50％-60％，抛光后更可达到80％以上。2发展过程透明陶瓷是二十世纪50年代末60年代初发展起来的，最先打破陶瓷不透明概念的是1959年美国通用电气公司发表的透光性氧化铝陶瓷“Lucalox”(商品名称)[63。由于透明陶瓷固有的耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度等特性，又具有玻璃的光学性能，因此得到广泛应用和迅速发展。经过几十年的发展，已制备了一系列的透明陶瓷。2．1氧化物透明陶瓷氧化物透明陶瓷是研究得最早的一类透明陶瓷也是研究较多的一类。因为非氧化物透明陶瓷的制备比氧化物透明陶瓷的制备要困难一些，这是由于非氧化物具有比

8、较低的烧结活性以及非氧化