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Y2O3对烧结透亮MgO陶瓷性能的影响

周佳芬;路贵民;于建国

【期刊名称】《《材料科学与工程学报》》

【年(卷),期】2023(037)005

【总页数】5页(P731-735)

【关键词】MgO陶瓷;真空烧结;Y2O3;致密性;透光性

【作者】周佳芬;路贵民;于建国

【作者单位】华东理工大学资源与环境工程学院国家盐湖资源综合利用工程技术争论中心上海202337

【正文语种】中文

【中图分类】TQ174.75+8.11

前言

MgO透亮陶瓷是MgO单晶的替代品，具有优越的机械性能、较小的理论密度、

较高的红外透过性、较好的碱金属蒸汽有耐腐蚀性、耐高温、高绝缘等优点[1-2]。同时，MgO是立方晶体构造，具有光学各向同性[3]，在光学应用方面有很大潜能，是稀缺的高性能材料，可用作红外窗口和传感器的保护材料等。但是，制备高致密透亮MgO陶瓷需要很高的烧结温度。在陶瓷生产中，烧结温度越高，烧结时间越长，能耗便越高[4]。因此争论在较低烧结温度下制备高致密透亮MgO陶瓷对陶

瓷制备工艺的进展具有重要意义。

国内外对MgO陶瓷的制备进展了肯定的争论，Chen等[5]以纳米MgO为原料，

使用无压烧结法，通过掌握烧结工艺制备出半透亮MgO陶瓷。Fang等[6]使用热压烧结法，以LiF为烧结助剂，制备出高致密半透亮的MgO陶瓷。Rice[7]以NaF、LiF为添加剂，利用热压烧结技术，制备出半透亮MgO陶瓷。Xie等[8]争论了掺杂活性炭对烧结MgO的影响，觉察通过活化烧结可以在较低温度下得到体积密度达3.50g/cm3的高致密MgO陶瓷。Lee等[9]争论了TiO2对MgO致密化的影响，通过添加0～10wt%的TiO2作为烧结助剂，觉察添加0.3wt%TiO2可以与MgO形成其次相Mg2TiO4，从而可以显著降低烧结温度，促进MgO陶瓷烧结致密化。张骋等[10]以高纯MgO为原料，参加稀土氧化物为添加剂，使用无压烧结方法制备出致密的MgO陶瓷。目前，制备透亮陶瓷主要承受热压烧结法[11]、放电等离子烧结法[12]等，但这些方法存在设备简单，易对样品产生污染等问题，为此，本试验承受真空烧结方式来制备透亮MgO陶瓷，使MgO在真空度达1×10-3Pa的条件下完成烧结，削减了烧结过程中环境对MgO陶瓷的污染。基于该烧结方法，主要争论了Y2O3烧结助剂对MgO陶瓷的物相组成、体积密度、透光率以及硬度的影响。

实验

烧结

以MgO粉体为根底，Y2O3为烧结助剂(添加量)分别为0、0.2、0.5、0.8、1.0、

1.5和2.0wt.%)，无水乙醇(AR)为湿磨介质进展混合，将混合后的物料与玛瑙球放入玛瑙罐中进展湿法球磨，6h后，置于110℃鼓风枯燥箱中枯燥12h。将浓度为7%的聚乙烯醇溶液参加枯燥后的物料中研磨造粒，过80目筛，将过筛物干压成型，压力为350MPa，压制所得的MgO素坯，直径为30mm，厚约3mm。

将压制成型的素坯首先置于600℃箱式炉中预烧4h除去粘结剂。冷却后再将素坯置于1600℃真空炉中，在不低于1×10-3Pa真空度下，烧结6h。烧结完成后，

在空气气氛中对得到的陶瓷样品进展退火处理，除去真空烧结中产生的氧空位，对

样品进展双面打磨抛光，用于后续检测表征。

2.2性能表征

承受D8Advance型X射线衍射仪(XRD)对MgO陶瓷样品进展物相组成分析，扫描速度为10°/min，扫描角度为10～80°，步长为0.02°；依据阿基米德排水法测定样品的体积密度和显气孔率；承受Quanta250型扫描电子显微镜(SEM)观看MgO陶瓷外表的显微形貌；承受UV-2550型紫外可见分光光度计(UV-Vis)和Nicolet6700傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)进展透光率测试；承受1600-2023型显微硬度计进展硬度检测。

结果及分析

Y2O3对MgO陶瓷晶相的影响

图1为不同Y2O3添加量下烧结所得的MgO陶瓷的XRD图谱。图谱的主相是MgO，(200)峰高且锋利，说明承受真空烧结所得的MgO陶瓷结晶度较好，晶粒构造完整。当Y2O3添加量小于0.8wt%时，图谱中无其次相消灭。表1为Y2O3添加量为0～0.5wt%时，MgO陶瓷的XRD衍射峰峰位变化。从表1可见，当Y2O3添加量由0wt%增加到0.5wt%时，MgO陶瓷晶面的XRD衍射峰峰位渐渐向小角度偏移，说明添加的Y2O3会固溶到MgO晶体中，造