Nd：YAG透明陶瓷配方研究

论文摘要

掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）透明陶瓷是新一代固体激光材料,具有良好的化学稳定性和光学性能,是一种很有前途的单晶激光材料和玻璃材料的替代物。同Nd:YAG单晶和钕玻璃相比,Nd:YAG透明陶瓷及其制备技术具有很多优点,例如大尺寸材料易于制备,成本低,适合大规模生产等,此外,因掺杂浓度高可得到较大的输出功率,因此受到广泛重视。文中对Nd:YAG透明陶瓷的制备工艺做了重点介绍,采用化学共沉淀法和溶胶-凝胶法两种方法制备了Nd:YAG粉体,使用真空热压烧结工艺,得到了Nd3+掺杂浓度分别为1at.%和5at.%的Nd:YAG激光陶瓷。对Nd:YAG样品进行X射线衍射分析、X荧光能谱分析和扫描电镜分析,并且利用L4（23）正交实验分析法对影响激光陶瓷透光度的主要因素进行了研究,从而确定其对透明陶瓷性能影响显著性的排序,并以此获得最佳的制备工艺:采用溶胶-凝胶法制备粉体,Nd3+掺杂浓度为1at.%,柠檬酸与金属离子物质的量之比为6:5,在真空气氛中1500℃热压烧结。最后,展望该领域的发展前景及今后的研究趋势。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 引言

1.2 本论文的研究目的

第二章理论研究

2.1 激光理论

2.2 陶瓷概述

2.3 掺钕钇铝石榴石研究概况

2.3.1 钇铝石榴石的结构与激光性能

3+的掺杂浓度对YAG 的影响'>2.3.2 Nd³⁺的掺杂浓度对YAG 的影响

2.4 影响陶瓷透明的因素

第三章 YAG 透明陶瓷的制备

3.1 Nd:YAG 粉体的合成

3.1.1 固相反应法

3.1.2 化学共沉淀法

3.1.3 溶胶-凝胶法

3.2 前驱粉体的干燥

3.2.1 样品的预冻

3.2.2 冷凝器的预冷

3.2.3 样品的升华

3.3 造粒

3.4 成型压力的影响

3.5 烧结

3.5.1 粉末烧结过程的基本类型

3.5.2 Nd:YAG 透明陶瓷的成型与烧结

3.5.3 添加剂的作用

3.5.4 晶粒异常长大和阻滞剂的作用

第四章实验过程

4.1 化学共沉淀法

4.1.1 实验试剂与主要仪器设备

4.1.2 实验过程

4.2 溶胶-凝胶法

4.2.1 实验试剂与主要仪器设备

4.2.2 实验过程

第五章样品的表征

5.1 X 射线衍射分析

5.1.1 化学共沉淀法

5.1.2 溶胶-凝胶法

5.2 X 荧光能谱分析

5.3 扫描电镜分析

5.4 正交实验结果

第六章前景展望

第七章结论

致谢

参考文献

研究生在读期间研究成果

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