[发明专利]一种含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微晶玻璃，具体涉及一种含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

微晶玻璃结合了玻璃与晶体的特点，解决了单晶生长及单晶的缺陷，为具有较好的光学性能的材料，应用于军事、通信、医药等领域。钇铝石榴石 (yttrium aluminum garnet)，化学式是Y₃Al₅O₁₂，简称YAG，具有良好的机械强度、透明性、化学稳定性和导热性，并能激活离子提供良好的晶场环境，是一种优秀的可掺稀土离子的微晶材料。如授权公告号为CN1326790，名称为稀土离子掺杂的YAG微晶玻璃及其制备方法的发明专利，就公开了以CaO、SiO₂、TiO₂为玻璃基质材料，Y₂O₃和Al₂O₃为钇铝石榴石微晶材料，微晶材料掺Yb³⁺、Er³⁺或Tm³⁺稀土离子，用一步熔融法，将所有材料，在1600~1800℃熔化温度下，熔化融合制得含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃。公开号为CN102040337的发明专利申请，也公开了以碱金属或碱土金属氧化物、SiO₂为玻璃基质材料，Y₂O₃和Al₂O₃为钇铝石榴石微晶材料，微晶材料可掺CeO₂、Pr₂0₃、Sm₂O₃、Dy₂O₃、Er₂O₃、Nd₂O₃、EuO₂、Eu₂O₃或Cr₂O₃等稀土离子，用一步熔融法，将所有材料，在1600~1700℃熔化温度下，熔化融合制得含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃。上述两种含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃中，玻璃基质成份只有2~3种，微晶玻璃基本透明，微晶玻璃中稀土掺杂YAG微晶分散性较差，微晶中稀土离子均匀性也较差，YAG微晶粒子较大，纳米级YAG微晶粒子较少， YAG晶格中稀土离子较少，微晶玻璃光学性能较差。制备时需要1600~1800℃的高温熔化融合，制备工艺要求高，生产成本大，稀土离子析入到微晶格中的量较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种YAG微晶粒子较小，平均粒径小于100nm纳米，YAG微晶和YAG晶格中稀土离子分散性均较好，微晶玻璃光学性能较优，半透明的含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃。

本发明还提供了该含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃的制备方法，通过二步熔融法，熔化融合温度较低，制备工艺要求较低，生产成本较低，而微晶玻璃中微晶材料的均匀性较好，YAG微晶粒子较小，稀土离子基本进入YAG晶格，且分散性较好。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含稀土掺杂YAG相的微晶玻璃，由玻璃基质材料和稀土掺杂的钇铝石榴石微晶材料熔化融合、退火制得，所述玻璃基质材料与所述的稀土掺杂的钇铝石榴石微晶材料的重量比95: 4~6，所述的玻璃基质材料由下述原料：SiO₂12~43mol%、B₂O₃20~50mol%、Na₂O6~25mol%、BaO1~5 mol%、K₂O1~5mol%、ZnO3~13mol%、CaO6~24mol%和Li₂O8~22mol%熔融得到；所述的稀土掺杂的钇铝石榴石微晶材料的通式为 (Y_1-XLn_X)₃Al₅O₁₂，其中Ln为Ce、Eu或 Nd，X=0.03～0.08。