红外透明(Sc_xY_1-x)₂O₃-MgO复相陶瓷的制备与性能

摘要

Sc₂O₃-MgO复相陶瓷是一种极具发展潜力的新型红外陶瓷材料，但较低的红外透过率限制了其应用.采用溶胶-凝胶法和热压烧结方法制备了不同原子分数Y₂O₃的Sc₂O₃-MgO复相陶瓷，并对其物相、微观结构和红外透过率进行了表征与研究.通过对比常压烧结样品的相对密度，发现Y₂O₃对(Sc_xY_1-x)₂O₃-MgO陶瓷的致密化有促进作用.利用热压烧结技术获得了相对密度高于99%的一系列(Sc_xY_1-x)₂O₃-MgO陶瓷.XRD结果表明，Y₂O₃与Sc₂O₃的比例较为接近（x=0.4～0.6）时，(Sc_xY_1-x)₂O₃-MgO复相陶瓷中生成具有光学各向异性的钙钛矿型ScYO₃相.用原子分数为20%的Y₂O₃代替部分Sc₂O₃形成低熔点的(Sc_0.8Y_0.2)₂O₃固溶体后，Sc₂O₃-MgO复相陶瓷的平均晶粒尺寸由498 nm降低至260 nm.在此基础上添加原子分数为3%的Zr⁴⁺为烧结助剂，制备得到原子分数为3%的Zr⁴⁺:(Sc_0.8Y_0.2)₂O₃-MgO复相陶瓷，其具有190 nm的细小晶粒，最高红外透过率可达到85%.在保证高相对密度的条件下，复相陶瓷的晶粒细化是改善光学透过率的主要原因.

关键词

Sc₂O₃-MgO / 复相陶瓷 / 红外透明 / 微观结构 / 组分调控