[发明专利]氟化物红外复相透明陶瓷及其制备方法

说明书

一种新的红外复相透明陶瓷及其制备方法，该陶瓷以MgF₂为基，组成通式是AF_x‑MgF₂，其中A为金属元素，且A形成的对应的氟化物与MgF₂不能产生固溶，采用含有AF_x的纳米粉末，MgF₂的纳米粉末组成纳米复合粉体采用热压烧结制备成型，最终实现氟化物红外复相透明陶瓷的制备，该材料在近红外和中红外部分具有较高的透过率，同时该复相透明陶瓷也有着高于单相氟化物陶瓷的强度，其在3‑5μm处的最高透过率可以达80‑90％。

技术领域

本发明涉及红外复相透明陶瓷体系，特别是一种氟化物红外复相透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

红外窗口的性能优异是保证红外制导精确的必要条件。良好的热，光，机械性能都是红外窗口所需要的，随着超音速飞行器从超音速向着高超因素不断地发展，对红外窗口的性能也提出了新的要求，高的透过率，较低的热发射率都是红外光窗所需要的。

近几年来，氧化物的红外透明复相陶瓷已经再红外光窗领域崭露头角，其利用两相不固溶的特性，实现钉扎效应以此抑制晶粒的长大，最终实现良好的机械性能与光学性能；而有着更高透过率的氟化物却未有进行实现复相的尝试，氟化物大都拥有极高的透过率但同样其机械性能不足，可以采用类似氧化物改性的方法引入第二相氟化物，从而在保留高透过率的同时尝试提高整体的机械性能，实现红外透明的氟化物纳米复相陶瓷的制备。

通过溶胶凝胶燃烧法制备喷雾热解法制备Y₂O₃-MgO复合纳米粉体并结合放电等离子体烧结、热压烧结或热等静压辅助烧结可以获得中红外透过的Y₂O₃-MgO纳米复相陶瓷。另外氧化物复相也引入了Gd₂O₃-MgO复相这类新的复相体系。美国康涅狄格大学的EricH.Jordan等人[Jiwen Wang，Dianying Chen，Eric H.Jordan,Maurice Gell,Journal ofthe American Ceramic Society,93,3535(2010)]以醋酸镁和硝酸钇为原料采用溶胶凝胶法制备复合纳米粉体，通过热等静压辅助烧结的方式获得了Y₂O₃-MgO 纳米复相陶瓷。美国加利福尼亚大学的DongTao Jiang[DongTao Jiang, AmiyaK.Mukherjee,Journal of theAmerican Ceramic Society,93,769(2010)]采用喷雾热解法制备Y₂O₃-MgO纳米粉体，经放电等离子体烧结获得Y₂O₃-MgO纳米复相陶瓷。中国东北大学的Nan Wu等人Fabrication ofGd₂O₃-MgO nanocomposite optical ceramics with varied crystallographicmodifications of Gd₂O₃ constituent，第一次制备了 Gd2O3-MgO复相陶瓷。但是这些复相陶瓷都仅限于在氧化物的体系，氟化物同样有着出色透过率和低发射率，暂时还没有相关制作红外透明复相陶瓷的报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外透明复相陶瓷及其制备方法，该方法能制备氟化物红外复相透明陶瓷，该方法采用混合均匀的氟化物复合粉体，原料获取便捷、制备方式简单；相较于氧化物复相陶瓷，氟化物可以有更低的烧结温度，节省能源的同时还可以获得较小的晶粒尺寸，该氟化物红外复相透明陶瓷在近红外和中红外部分具有较高的透过率，该复相透明陶瓷也有着高于单相氟化物陶瓷的强度，其在 3-5μm处的最高透过率可以达80-90％。

本发明的技术方案如下：