激光透明陶瓷.doc

材料科学与工程学院 功能材料小论文
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透明陶瓷的制备、性能与发展

专业：材料制备与加工
班级：081012C1
学号：0810121535
学生姓名：蒋宁

2011年9月27日

摘要：以Y（N·6O、Al（N、（NS和Nd（N为原料，NHC为沉淀剂，以TEOS作为添加剂，采取共沉淀法制备Nd：YAG前驱体分体；前驱体经过1200℃煅烧5小时后，得到分散性好，颗粒近似球形、纯YAG立方相的Nd：YAG纳米粉体，其平均粒径约为100nm。煅烧后的粉体压制成素坯，在1700-1800℃煅烧10小时，可获得透光性良好的Nd：YAG激光透明陶瓷，YAG晶粒的平均尺寸为15μm，晶界处和晶粒内没有杂质、气孔存在，无散射中心。1.5mm厚德样晶在近红外波长为1064nm处透过率为83.5%基本接近与透明Nd：YAG晶体的理论值。
关键词：共沉淀，纳米粉体，钕掺杂钇铝石榴石，透明陶瓷。
Abstract:Neodymium-dopedyttriumaluminumgarnet(Nd：YAG)precursorpowderswerefabricatedbyco-precipitationmethod,usingY（N·6O、Al（N、（NSandNd（Nasrawmaterials,NHCasprecipitator,TEOSassinteringadditive.AftercalciningtheNd：YAGprecursorat1200℃for5h,thewelldispersive,sphericalpurecubicYAGnano-powderswithaverageparticlesizeofabout100nmwereobtained.Subsequently,calcinedpowdersweremoldedbycoldisostaticpresses.TransparentceramicsofexcellenttransmissionwereobtainedbysinteringNd：YAGgreenbodyat1700-1800℃for10hinvacuum.Theceramiccrystalgrainswithaveragesizeofabout15μmappearuniformitythereisnoimpurityandcoreingraininterfaceandinner-grain.Noscatteringcentercanbedetected.Thetransmissionofthesamplewiththicknessof1.5mmis83.5%atthenearinfraredwavelengthof1064nm,whichisveryclosetothetheoreticalvalueofNd：YAGsinglecrystal.
Keywords:co-precipitation;nanopowder;Nd：YAG;transparentceramic

透明陶瓷的制备与性能
Nd：YAG单晶具备热导率高、化学稳定性和可工性好的特性，是目前应用广泛的固体激光介质，因其收到杂质分凝系数及尺寸的限制，存在输出功率小和发光效率低等缺点，从而妨碍了单晶的应用，而透明YAG多晶陶瓷具有易制造、成本低、尺寸大、掺杂农奴高、热导率高、耐热冲击性好，可大批量生产、易实现多层和多功能的陶瓷结构等优点，可以作为一种性能优良的激光介质使用，从而可以弥补单晶作为激光工作物质的不足，是一种极有潜力的新型固体激光材料。1999年日观神岛化学公司Yanagitani研究小组采用纳米技术和真空烧结方法制备了高质量的Nd：YAG透明陶瓷，其吸收、发射和荧光寿命等光学特性与单晶几乎一致，此后透明陶瓷材料作为固体激光器基质材料得到人们广大的光柱，并得到了迅速的发展。
激光陶瓷是21世纪激光材料研究热点之一。多年来材料科学工作者试图用陶瓷作为激光工作物质，直到1995年日本首次制备出高透明的Nd：YAG陶瓷，并用LD端面泵浦获得了激光输出。Nd：YAG激光陶瓷材料在制备技术和材料性能等方面具有单晶、玻璃激光材料无可比拟的优势而受到了人们极大的关注，激光输出功率和激光效率均迅速提升。
2005年底美国达信公司的研究人眼研制的Nd：YAG陶瓷激光器获得了5KW的功率输出，持续工作时间为10秒。国内研究激光透明陶瓷的单位有中国科学院上海硅酸盐研究所、东北大学、山东大学晶体研究所、中非人工警惕研究院、四川大学、上海大学等。中国科学院上海硅酸盐研究所课题组从2000年初开始从事透明陶瓷的制备，并与2006年5月在国内首次实现了1.0at%Nd：YAG透明陶瓷的激光