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MgO-Y2O3红外透明陶瓷制备与微波烧结机理研究
结题报告
批准号:
51472146
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张玉军
依托单位:
学科分类:
E02.无机非金属材料
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
谭砂砾、孙海滨、李其松、赵玉军、李腾、赵新巧、艾树鹤、赵佳星、张钊
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中文摘要
MgO-Y2O3透明陶瓷是目前最有发展潜力的一种新型中红外窗口材料,它具有优良的力学性能、抗热冲击性能和中红外透过性能。MgO-Y2O3红外透明陶瓷的烧结致密化行为和微观结构对其红外透过率有极大影响。本课题以溶胶凝胶-微波加热法合成MgO-Y2O3纳米粉体,采用微波烧结工艺制备MgO-Y2O3红外透明陶瓷。研究用作红外窗口材料的MgO-Y2O3红外透明陶瓷的微波烧结致密化过程和微观结构,探讨MgO-Y2O3红外透明陶瓷的微波烧结机理,找出烧结条件对微观结构和红外透过性能的相关性规律,探讨微波烧结与传统烧结机理的区别,解决MgO-Y2O3红外透明陶瓷微波烧结制备中的关键科学问题,为高性能中红外MgO-Y2O3窗口材料的制备和应用奠定科学基础。
英文摘要
MgO-Y2O3 infrared transparent ceramics have recently acquired a high degree of research interest for midwave infrared window materials due to their excellent mechanical properties, thermal shock resistance and infrared transmittance.?Sintering densification behavior and microstructure of MgO-Y2O3 infrared transparent ceramics have a great influence on the infrared transmittance. In this study, MgO-Y2O3 nanopowders are synthesized by sol-gel combined microwave heating technology, and MgO-Y2O3 infrared transparent ceramics are sintered by microwave sintering process. We will study the densification behavior, microstructure as well as microwave sintering mechanism of MgO-Y2O3 infrared transparent ceramics. Moreover, the effect of microwave sintering processing on microstructure and infrared transmittance, and the comparation of microwave sintering with conventional sintering processing will be investigated. The objectives of this project are to solve the key scientific problems related to the microwave sintering of MgO-Y2O3 infrared transparent ceramics, and to establish a science base for the preparation of high performance?MgO-Y2O3 midwave infrared window materias.
本项目采用溶胶-凝胶法和微波诱导燃烧法合成了MgO-Y2O3纳米粉体,然后以微波诱导燃烧法合成的MgO-Y2O3纳米粉体为原料,分别采用传统烧结工艺和微波烧结工艺制备了MgO-Y2O3复合陶瓷,并研究了坯体的致密化过程。最后采用微波两步烧结工艺制备了亚微米MgO-Y2O3复合陶瓷,研究了复合陶瓷的力学性能和红外透过性能。研究结果表明:.(1)微波诱导燃烧法合成的粉体分散性良好,平均粒径在30 nm以下,比表面积为35.6 m2/g。与溶胶凝胶法合成的粉体相比,微波诱导燃烧法合成的粉体具有更高的活性。 .(2)对于微波烧结,MgO-Y2O3复合陶瓷的晶粒生长机制主要为晶界扩散,反应烧结活化能为108.22 kJ/mol。相对于传统烧结,微波烧结能降低反应烧结活化能,进而降低烧结温度,通过晶界扩散的晶粒生长机制有利于获得细化的晶粒结构。微波烧结工艺中的升温速度、烧结温度和保温时间对MgO-Y2O3复合陶瓷烧结有重要影响,以10℃/min的升温速率升温至1400℃并保温2 h,所制备的MgO-Y2O3复合陶瓷的相对密度可达99.6%。.(3)采用微波两步法烧结工艺的最佳工艺参数为:以10℃/min的升温速度升温至1375℃,.保温1 min,然后以10℃/min的速率降温至1300℃,保温2 h。所制备的MgO-Y2O3复合陶瓷的平均晶粒尺寸约为800 nm,相对密度为99.7%,维氏硬度为11.7±0.3 GPa,在3~5 μm波段内的红外透过率为50~60%。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.ceramint.2016.10.163
发表时间:2017-02
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Guo X;Feng YR;Zhao JX;Ma L;Li QS;Zhang YJ
通讯作者:Zhang YJ
DOI:10.1016/j.ceramint.2014.05.054
发表时间:2014
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Zhao Yujun;Zhang Yujun;Gong Hongyu;Sun Haibin;Li Qisong
通讯作者:Li Qisong
Effect of Molten NaCl on the Synthesis of Ti3SiC2 Powders
熔融氯化钠对Ti3SiC2粉末合成的影响
DOI:10.4028/www.scientific.net/msf.898.1611
发表时间:2017-06
期刊:Materials Science Forum
影响因子:--
作者:Xue Guo;Yurun Feng;Hongyu Gong;Yujun Zhang
通讯作者:Yujun Zhang
DOI:10.1016/j.jlumin.2016.09.048
发表时间:2017
期刊:Journal of Luminescence
影响因子:3.6
作者:Yanshuang Zhang;Yubai Zhang;Yujun Zhang;Hongyu Gong
通讯作者:Hongyu Gong
DOI:10.1111/ijac.12570
发表时间:2016
期刊:International Journal of Applied Ceramic Technology
影响因子:2.1
作者:Zhang Zhao;Zhang Yujun;Gong Hongyu;Guo Xue;Zhang Yubai;Wang Xianli;Yu Jincheng
通讯作者:Yu Jincheng
富10B碳化硼陶瓷无压烧结致密化和微观结构研究
  • 批准号:
    51072099
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    39.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    张玉军
  • 依托单位:
碳化硼陶瓷基复合材料烧结机制研究
  • 批准号:
    50872068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    张玉军
  • 依托单位:
钇铝石榴石-氧化铝纤维增强ZTA陶瓷基复合材料研究
  • 批准号:
    50542031
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    张玉军
  • 依托单位:
国内基金
海外基金