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陶瓷是怎样“炼成”透明陶瓷的?

   日期:2019年2月5日        整理:佛山陶瓷网

【 www.FsTaoci.Com 】单晶氧化铝图片:Rubicon Technology,Inc(图2)

引言:大家平时所见的陶瓷材料通常是不透明的,想要让一块不透明的陶瓷“变”透明需要具备哪些条件呢?下文小编将就相关内容为大家做一个小小的科普。

透明陶瓷是指采用陶瓷工艺制备的具有一定透光性的多晶材料,又称为光学陶瓷。与玻璃或树脂类光学材料相比,透明陶瓷具有更强、更硬、更耐腐蚀、更耐高温等特性,可应用于极端恶劣的工况。而生产高性能的单晶体光学部件则需要大量的时间和精力,因为它必须从铸锭中切割出来,这涉及到相当数量的材料损失在加工过程中。采用陶瓷的成型方法,可以近净成型的制造出高性能的透明陶瓷零部件,可满足小批量样品制备和多品种制备或及大批量生产需求。

一、陶瓷材料为何不透明?

陶瓷是一种多晶的无机材料,一般是由晶粒、晶界、气孔等组成。一般而言多晶陶瓷的不透明性是由非等轴(立方)晶系晶粒在排列取向上的随机性导致晶粒间折射系数不连续,以及晶界效应及气孔等因素引起的散射等原因所致。

在制备陶瓷时,通过采用高纯、超细原料,掺入尽可能少的添加剂和工艺上的严格控制,将陶瓷材料中的气孔和杂质充分排除并适当控制陶瓷材料的晶粒尺寸,使制品接近于理论密度,从而制备出透明陶瓷。此外,制备透明陶瓷的首要条件是组成陶瓷的单晶体本身是透明的,同时具有高的对称性,一般为立方晶系。某些非立方品系的陶瓷材料如六方相的氧化铝,一定条件下也可制得半透明陶瓷。

(图)立方氮化硅透明陶瓷:高压下形成的立方氮化硅硬度略次于金刚石,是迄今为止制备出的最强最硬的透明尖晶石型陶瓷,可在1400℃高温下保持稳定

二、影响陶瓷透明性的因素

影响陶瓷透明性的因素很多,涉及陶瓷制备过程中的方方面面,其中主要控制的要素是:原料粉体烧结过程、陶瓷的微观结构以及后处理过程。这些因素往往是相互关联的,下面分别就各种影响因素进行概述。

1、原料粉体的影响

①晶体结构及缺陷:晶体结构决定陶瓷多晶体的光学性能,直接影响其透明性。立方晶系的多晶陶瓷仅在晶界上产生散射,在可见光区域其透明度接近于透明玻璃。正方晶系、三方晶系、六方晶系的晶体,为一轴各向异性晶体,有双折射现象产生及晶界界面反射损失,透光率较低。而单斜品系、三斜品系、正交晶系的晶体,为二轴各向异性晶体,双折射现象及晶界界面反射损失更严重,相应的多晶材料透光率更低,甚至不透光。有些各向异性晶体(α-氧化铝),主折射率的差别微小,晶界界面反射损失不足以严重影响其透明度,因而仍具有较高的透明度。

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【链接】 立方 ,透光 ,结构 ,高的 ,烧成 ,粉体 ,原料 ,制备 ,烧结 ,成型 ,

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