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上海硅酸鹽所在氮氧化鋁(AlON)透明陶瓷領域取得系列進展
發布時間: 2022-04-05 18:58 | 【 【打印】【關閉】

  氮氧化鋁(Al(64+x)/3O32-xNx通稱AlON)透明陶瓷在可見和中紅外波段擁有良好的透過率,且具有高強度、高硬度的顯著優點,可應用于紅外光學窗口、安防裝備、深水潛望鏡等領域,還有望用作電子消費品的窗口。自本世紀初以來,中國科學院上海硅酸鹽研究所持續致力于AlON透明陶瓷的研究,近年來取得了系列原創性成果。近日,上海硅酸鹽所王士維研究員帶領的研究團隊在 AlON透明陶瓷的粉體合成、微結構調控、致密化機理、光學窗口研制以及應用考核等方面取得系列進展。 

  團隊發展了高純度AlON粉體的兩步合成技術,提出了流態化合成方法及裝置,解決了碳熱還原反應波動、產物組分偏差的關鍵問題,有力保障了透明陶瓷研究所需的高純AlON粉體?;诖?,團隊合成了不同N/O比的AlON粉體,并研究了AlON陶瓷性能隨組分的變化規律,獲得不同特性的系列化AlON透明陶瓷【Ceram. Int. 46 (2020) 16677】。在AlON透明陶瓷微結構調控方面,團隊研究了組合燒結助劑對致密化和透明化的作用及其機理,發現通過控制Y2O3添加量,能夠在AlON晶粒內形成(111)孿晶界的插層結構,這種孿晶界能夠阻止位錯的遷移,進而改變裂紋擴展方向,提高了AlON透明陶瓷的力學性能【J. Euro. Ceram. Soc. 38 (2018) 3235】。AlON透明陶瓷光學性能優化方面,團隊發現AlON透明陶瓷特有的晶粒內雙折射現象,證實了AlON透明陶瓷的致密化是以氣相傳輸主導的燒結機制?;谏鲜霭l現,提出了氣-固轉變的熱等靜壓致密化新機制【J. Euro. Ceram. Soc. 41 (2021) 4327】,研制的AlON透明陶瓷光學質量得到顯著提升。 

  團隊開展了AlON透明陶瓷窗口和頭罩樣件的研制工作,解決了大尺寸透明陶瓷成型、燒結等關鍵技術問題,通過了有關抗彈性能和高溫紅外性能的初步驗證試驗,為后期應用奠定了基礎。

不同N/OAlON(a)XRD圖譜及(b)透明陶瓷樣品

AlON的孿晶界、裂紋擴展及位錯遷移

AlON透明陶瓷頭罩和安防裝備部件 

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