[发明专利]铪钛酸镥透明陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明陶瓷材料，具体是铪钛酸镥透明陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

透明陶瓷具有耐高温、抗腐蚀、高绝缘、高强度等特性，同时具有传统陶瓷所不具备的良好光学性能，在窗口、光显示系统及光电装置等领域有着广泛的应用。

与高温熔融法制备的单晶相比，透明陶瓷一般采用粉体致密化技术，具有制备温度相对较低、可高浓度均匀掺杂离子、能结构复合、适宜批量生产等优点。透明陶瓷制备技术对一些高熔点的材料和某些特殊场合应用的材料尤其具有现实意义。

自从1962年首次报道半透明氧化铝陶瓷以来[U.S.P.3026210]，透明陶瓷材料在种类、制备技术和应用上均获得了很大的发展。目前已制备出Al₂O₃、MgAl₂O₄[A.Krell,J.Klimke,T.Hutzler,J.Eur.Ceram.Soc.,2009,29(2):275-281]等利用光透性能的透明陶瓷、YAG:Nd[A.Ikesue,T.Kinoshita,K.Yoshida,J.Am.Ceram.Soc.,1995,78(4):1033-1037]、(Y,Gd)₂O₃:Eu[U.S.P.4421671]等具有发光性能的透明陶瓷以及PLZT[G.H.Haertling,C.E.Land,J.Am.Ceram.Soc.,1971,54(1):1-10]、PZT-PT[U.S.P.6746618]等具有控光性能的透明陶瓷。

含稀土离子铪/钛酸盐(RE₂Hf₂O₇/RE₂Ti₂O₇)具有缺陷萤石结构(空间群Fm3m(225))或烧率石结构(空间群Fd3m(227))，均属于立方晶系，同时具有高熔点、低热导率、高射线吸收能力等优良特性，在窗口、激光介质、高折射率相机镜头、闪烁体等方面有很好的应用前景。目前，含稀土离子铪/钛酸盐透明陶瓷已有报道，包括：La₂Hf₂O₇[Y.Ji,D.Jiang,T.Fen,J.Shi,Mater.Res.Bull.2005,40(3):553-559.]、Y₂Hf₂O₇[X.Q.Zou,G.H.Zhou,H.L.Yi,Y.Yang,S.W.Wang,J.Inorg.Mater.2011,26:929-932]、LaGdHf₂O₇[H.Yi,X.Zou,Y.Yang,G.Zhou,S.Wang,J.Am.Ceram.Soc.,2011,94:4120-4122]、La_xY_2-xHf₂O₇[CN 102557625 A]、Y₂Ti₂O₇和Yb₂Ti₂O₇[CN 101343173 B]等。然而，制备方法一般采用氢气氛或真空无压、热压或热等静压烧结等常规的烧结方式，制备温度相对较高，周期长。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有致密度高、晶粒小的新型透明陶瓷材料及其制备方法，为透明陶瓷领域增添一种新产品，以满足窗口、激光介质、高折射率相机镜头、闪烁体等领域对透明陶瓷材料的性能要求。

在此，一方面，本发明提供一种铪钛酸镥透明陶瓷材料，所述铪钛酸镥透明陶瓷材料的化学组成为Lu₂Ti_2-xHf_xO₇，其中0<x<2，优选0.6≤x<2。

较佳地，所述铪钛酸镥透明陶瓷材料为单一的缺陷型萤石相。

较佳地，所述铪钛酸镥透明陶瓷材料在厚度为1mm时对红外波段的直线透过率为65％以上。

较佳地，所述铪钛酸镥透明陶瓷材料的致密度为99.4～100％，平均晶粒尺寸为400nm～2μm。

本发明的铪钛酸镥透明陶瓷材料致密度高、晶粒小、透过率高，可满足窗口、激光介质、高折射率相机镜头、闪烁体基质等领域的应用要求。