[发明专利]一种倍半氧化物透明陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种倍半氧化物透明陶瓷及其制备方法，其化学通式为[(Ybsubgt;x/subgt;Lusubgt;y/subgt;Scsubgt;1‑x‑y/subgt;)subgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;]subgt;1‑z/subgt;(ZrOsubgt;2/subgt;)subgt;z/subgt;。采用甘氨酸‑硝酸盐燃烧法制备Yb:(Lu,Sc)subgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;纳米粉体和ZrOsubgt;2/subgt;烧结助剂，再采用“真空烧结+热等静压烧结”两步烧结法得到Yb:(Lu,Sc)subgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;透明陶瓷。此制备方法产物纯度高，烧结助剂活性高，制备得到的陶瓷材料具备高透过率和高光学性能，有望成为超短脉冲激光器的候选材料。

技术领域

本发明涉及一种倍半氧化物透明陶瓷及其制备方法，特别适用于Yb:(Lu,Sc)₂O₃透明陶瓷的制备。

背景技术

稀土掺杂倍半氧化物材料具有低声子能量、高热导率、宽发射带和宽透过波段等优点，在医疗、军事等领域具有广阔应用前景。其中掺Yb³⁺倍半氧化物材料具有荧光寿命长、量子效率高、量子亏损小等优点，是一种性能优良的激光基质材料。但受限于高熔点(2400℃)，倍半氧化物难以生长单晶，而陶瓷低温制备技术则可以实现大尺寸、高浓度均匀掺杂透明陶瓷的制备。

传统倍半氧化物透明陶瓷制备工艺往往采用固相反应法，在配料过程中加入氧化锆商业粉作为烧结助剂，这会影响粉体的烧结活性，进而影响陶瓷的致密化程度，最终影响陶瓷的光学性能。因此，我们设计了一种倍半氧化物透明陶瓷的制备工艺，采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法，使甘氨酸与硝酸氧锆反应，生成高活性氧化锆烧结助剂，将其用于制备Yb:(Lu,Sc)₂O₃透明陶瓷，产品将具备高透过率和高光学性能，有望成为超快激光器的理想激光增益介质材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种倍半氧化物透明陶瓷及其制备方法，能获得具有高透过率和高光学性能的倍半氧化物透明陶瓷。

本发明的技术方案如下：

1.一种透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述透明陶瓷的组成通式为[(Yb_xLu_ySc_1-x-y)₂O₃]_1-z(ZrO₂)_z，x、y、z的取值范围为：

0x1；

0y1；

0z≤0.1。

采用纯度不小于99％的氧化镱、氧化镥、氧化钪和硝酸氧锆为原料，根据通式[Yb_xLu_ySc_1-x-y)₂O₃]_1-z(ZrO₂)_z进行称重混合并溶解于浓硝酸，再通过甘氨酸-硝酸盐燃烧法和煅烧、球磨、过筛和再煅烧后获得纳米粉体，利用该粉体制备的透明陶瓷具有高透过率和高光学性能。

2.根据权利要求1所述的透明陶瓷的制备方法，其特征在于，该制备方法包含二个阶段，具体步骤如下：

第一阶段：高活性纳米粉体的制备：

步骤1.1)采用纯度不小于99％的氧化镱、氧化镥、氧化钪和硝酸氧锆溶于浓硝酸配制硝酸盐溶液，采用纯度不小于99％的甘氨酸溶解于去离子水配制甘氨酸溶液，将两溶液磁力搅拌并加热至完全溶解后混合，再磁力搅拌并加热蒸发至粘稠状凝胶；