掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光陶瓷的制备与性能表征

论文题目: 掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光陶瓷的制备与性能表征

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 李霞

导师: 王继扬

关键词: 掺钕钇铝石榴石,纳米粉体合成,成型与烧结,显微结构,光学性能

文献来源: 山东大学

发表年度: 2005

论文摘要: 掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）是一种重要的四能级固体激光工作物质,广泛应用于各个领域。近来,随着纳米陶瓷的制备技术和高真空无压烧结工艺的发展,高度透明的激光陶瓷因具有优良的激光性能和制备工艺方面的优势得到广泛地重视。YAG透明陶瓷做为大型固体激光器的激光工作物质在取代Nd:YAG单晶方面已显示出良好的应用前景。除做为激光工作物质以外,因为它具有优异的高温力学性能,YAG陶瓷还可以作为高温结构部件得到广泛地应用。另外,YAG粉体通过掺杂Tb3+,Ce3+,Eu3+等三价稀土离子可做为荧光粉,在发光材料领域有着广泛地应用。本论文主要对Nd:YAG的合成及其产物的组成、结构、性能与工艺条件等的关系进行了系统的研究,同时对Nd:YAG的形成机理进行了探讨,在采用共沉淀合成反应、溶剂热合成、粉体的分散、成型与烧结等工艺方面开展了具有一定创新意义的研究工作。重点有以下几个方面: 化学共沉淀法在合成工艺、成本、效率、粉料性能等方面具有综合优势。本研究首先采用共沉淀法低成本制备了YAG纳米粉体。研究工作表明:合成过程中沉淀剂种类、溶液的浓度、PH值、滴定的方法及热处理温度对YAG相的形成过程及合成粉料性能均有影响。结果发现:碳酸氢铵作为沉淀剂时得到的前驱体为复合碳酸盐的混合物;而氨水做沉淀剂时前驱体主要为氢氧化物,前者因为化学成分均匀沉析,颗粒小且分散性好且具有高的烧结活性。同时还发现:当在较低的反应物浓度和适当PH值,共沉淀得到的前驱体可在900℃直接由无定型态转变为晶态的YAG而没有中间相。相反若反应物的浓度过大,则需要在较高的热处理温度下才能得到单相YAG粉体,其主要原因与沉淀偏析和颗粒团聚有关。采用红外分析、差热分析、XRD等手段首次对共沉淀制备YAG粉体的反应机理进行了研究。结果表明:在共沉淀法合成YAG前驱体的过程中,Y3+和Al3+同时以盐的形式共同沉淀下来,保持了原子级别的混合。这样粉体在热处理的过程中,Y3+和Al3+通过扩散形成YAG时所需的距离则大大缩短,因此采用共沉淀法来制备YAG所需的反应温度大大低于固相反应法。从物相变化的角度分析,随

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第-章绪论

1-1 引言

1-2 钇铝石榴石(YAG)晶体

1.2.1 YAG的结构与组成

1.2.2 YAG的性能

1.2.3 Nd: YAG单晶的应用及存在的缺点

1-3 新型激光材料-透明激光陶瓷

1.3.1 透明激光陶瓷的历史与现状

1.3.2 透明激光陶瓷的制备技术优势

1.3.3 透明激光陶瓷的制备工艺

1-4 选题依据

1-5 本论文研究工作

参考文献

第二章 YAG粉体的制备

2-1 引言

2-2 共沉淀法制备YAG粉体

2.2.1 实验过程

2.2.2 性能测试

2.2.3 结果与讨论

2.2.4 反应机理探讨

2-3 溶剂热法合成YAG粉体

2.3.1 引言

2.3.2 实验过程

2.3.3 性能测试

2.3.4 结果与讨论

2.3.5 合成机理探讨

2-4 本章结论

参考文献

第三章 YAG纳米粉体的分散与成型

3-1 YAG纳米粉体的分散

3.1.1 引言

3.1.2 团聚形成机制

3.1.3 减弱团聚的方法

3-2 YAG陶瓷的压制成型

3.2.1 引言

3.2.2 干压成型

3.2.3 等静压成型

3-3 注浆成型

3.3.1 前言

3.3.2 实验部分

3.3.3 结果与讨论

3-4 本章结论

参考文献

第四章 YAG陶瓷的烧结

4-1 引言

4-2 实验部分

4.2.1 实验过程

4.2.2 性能测试

4-3 结果与讨论

4.3.1 影响YAG陶瓷烧结的因素

4.3.2 影响YAG陶瓷光学性能的因素

4.3.3 YAG陶瓷的光学性能

4-4 本章结论

参考文献

第五章结论

5-1 主要结论

5-2 主要创新点

5-3 需要进一步研究的工作

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录及专利

学位论文评阅及答辩情况表

发布时间: 2005-10-17

参考文献

[1].Nd：YAG激光陶瓷特性及关键技术研究[D]. 王波.西安电子科技大学2015

掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光陶瓷的制备与性能表征

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