摘要：光技术的发展充分体现出“一代材料、一代器件、一代技术”,其中,光学材料是科学前沿大科学工程与民生装备的基础与核心组成部分。透明陶瓷是一种能透过特定波段光线并清晰成像的陶瓷,属于多晶无机光学材料范畴。与传统的光学晶体和光学玻璃相比,透明陶瓷不但具有结构陶瓷的高强度、高硬度、耐磨耐腐蚀特性,还在制备成本、尺寸以及光功能效应和热性能方面具有优势;尤其是可以采用陶瓷的近净尺寸制备技术,按照实际应用需求,设计特殊的复合结构和复杂构型,从而为光功能系统设计提供极大的灵活性。

摘要：稀土层状氢氧化物在保留无机层状化合物离子交换性、可插层性及可剥离性的基础上,拥有稀土离子独特的光、电、磁及催化性能,具有广泛的应用场景,是近年来无机层状化合物研究的热点。本文围绕稀土层状氢氧化物(LRHs)的研究发展历程,主要综述了LRHs的结构特性、可控合成和纳米片剥离,以及现阶段在透明陶瓷及薄膜制备中的应用,重点关注基于LRHs制备陶瓷材料技术的发展及优越性,总结了LRHs及其作为前驱体制备的功能陶瓷的结构及物化特性,展望了未来LRHs高效合成及结构设计的研究方向,为今后LRHs在更多领域的规模化应用提供参考。

摘要：MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷具有优异的光学性能,但其较差的机械性能和成型过程中的水解问题限制了实际应用,通过组成设计MgAl ON四元尖晶石可以有效调节其综合性能。本研究采用凝胶注模成型、无压烧结和热等静压处理制备了一种具有宽光谱透过范围的新型Mg_(0.9)Al_(2.08)O_(3.97)N_(0.03)透明陶瓷,系统比较其与MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的光学性能和机械性能,分析了低应力下裂纹的缓慢扩展并预测使用寿命。研究表明:固相体积分数为50%的陶瓷浆料粘度最低,为124 m Pa·s,满足凝胶注模成型的需求;2 mm厚的Mg_(0.9)Al_(2.08)O_(3.97)N_(0.03)透明陶瓷样品在3.7μm处的直线透过率达86.2%,光学透过范围与MgAl_(2)O_(4)相比拟,折射率和阿贝数略高于MgAl_(2)O_(4);同时,该陶瓷具有和MgAl_(2)O_(4)相近的Weibull模数,尽管裂纹缓慢扩展系数比MgAl_(2)O_(4)小,但特征强度(210.6 MPa)和惰性强度(227.5 MPa)均高于MgAl_(2)O_(4)。包含少量N的MgAl ON尖晶石较好地克服了陶瓷粉体的水解问题,并在保持优越光学性能的前提下显著提高了透明陶瓷的机械性能。本研究为尖晶石型透明陶瓷的制备与性能的改善提供了新的途径。

摘要：采用溶胶凝胶法制备Tm,Ho:YAG纳米粉体以及透明陶瓷,并对纳米粉体和透明陶瓷进行了分析。结果表明:在经过了900℃煅烧后,纳米粉体已经形成了YAG晶相,在785~398 cm^-1这一范围的特征振动峰是YAG特有的晶格所引起的振动。Tm,Ho:YAG透明陶瓷结构致密。在1.97~2.03μm的测试波长范围内,透过率大于84%。经过780 nm的泵浦光源激发后,能够稳定的发出波长为2.03μm的激光。

摘要：相较于传统透明材料,相同面密度下透明陶瓷具有更优异的抗冲击性能,使其成为极具应用前景的透明装甲防护材料。研究透明陶瓷在冲击下的破坏响应及损伤演化规律,对透明陶瓷装甲的结构设计及防护能力的提高起到至关重要的作用。为了比较传统透明材料与典型透明陶瓷材料在冲击过程中的破坏特性差异,利用9 mm弹道枪发射平台进行了浮法玻璃、YAG透明陶瓷及镁铝尖晶石透明陶瓷3种透明材料的边缘冲击试验,破片发射速度为200~300 m/s。通过高速摄影捕捉破片的撞击过程,分析了粉碎区及主裂纹扩展距离随时间的变化规律。结果表明,3种材料在不同速度破片的冲击作用下,粉碎区面积与材料强度呈负相关性。对同种材料,在200~300 m/s速度范围内,破片撞击速度对主裂纹的扩展速度没有影响。同时比较了玻璃与透明陶瓷在宏观尺度上的损伤演化特征差异:玻璃在粉碎区两侧产生三角形的次裂纹区域,陶瓷材料则会产生细长的次裂纹簇,并会产生较明显的裂纹“分叉”现象。利用扫描电子显微镜对回收到的陶瓷碎片进行观测,并分析了2种透明陶瓷材料在细观尺度破坏特征的异同。2种透明陶瓷的径向裂纹断面上会出现从沿晶断裂到穿晶断裂的过渡变化,而环向断裂面上几乎都是沿晶和穿晶混合断裂。2种透明陶瓷中,仅YAG透明陶瓷在沿晶断裂时会出现晶体“剥落”现象。

摘要：透明防弹装甲的抗弹效能与透明材料的力学性能及多层异质材料的结构设计密切相关,镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4))透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的高性能防弹透明材料。本文采用万能试验机和霍普金森杆,研究了MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的静动态力学响应行为,并确定了考虑应变率效应、带有损伤的Johnson-Holmquist 2 (JH-2)本构方程。建立了MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷/无机玻璃/聚碳酸酯层合结构的有限元模型,以12.7 mm穿燃弹为侵彻元,采用LS-DYNA软件计算了上述层合结构的抗弹性能与MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷厚度和透明陶瓷/无机玻璃厚度比间的关系。结果表明,在一定阈值范围内,MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷防弹装甲的抗弹性能与透明陶瓷厚度呈正相关;在面密度一定的前提下,随透明陶瓷/无机玻璃厚度比值增加,该复合结构的抗弹性能降低。

摘要：镧掺杂锆钛酸铅(PLZT)透明陶瓷因其优异的光学透明性和电光效应,在现代光通信和高能激光技术等领域具有重要应用前景。然而PLZT透明陶瓷的电光性能对环境温度变化非常敏感,增加了其在宽温度范围电光调制器中的应用难度。本文围绕PLZT(10/65/35)透明陶瓷开展了材料铁电、介电及电光性能随温度变化的相关研究,通过对关键掺杂离子La^(3+)含量的微区调控和构建一定分布梯度,改善材料的电光性能及其温度稳定性。通过传统氧气氛热压烧结获得系列纯钙钛矿相结构的PLZT陶瓷,材料显微结构均匀致密;所有样品均呈现良好的光学透过率(52%~60%,λ=632.8 nm);随着La^(3+)含量微量增加,PLZT陶瓷的介电峰谱弛豫性增大,同时微区La^(3+)组分波动性增强的0-3复合和2-2复合PLZT陶瓷的介电温谱谱峰显著展宽且介电常数峰值提高;随温度的升高,陶瓷样品的铁电电滞回线(P-E)中最大极化值(P_(max))、剩余极化值(P_(r))和矫顽力场强(E_(c))逐渐减小;0-3复合和2-2复合PLZT(10/65/35)陶瓷的铁电极化值P max比均匀混合PLZT(10/65/35)陶瓷明显提高,且其等效二次电光系数在弥散相变温区显著增加。

摘要：以高纯商业氧化物粉体为原料,通过干压成型结合冷等静压成型得到满足设计的层状复合结构陶瓷素坯,然后采用真空预烧(1750℃,30 h)结合热等静压烧结(1750℃,3 h,200 MPa,Ar气氛)成功制备了高光学质量的双层和三层复合结构YAG/10%Yb∶YAG(原子数分数)透明陶瓷。研究了复合结构透明陶瓷的光学透过率、显微结构和元素分布等。结果显示,双层和三层复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷(4 mm厚度)在1100 nm处的直线透过率分别为83.6%和84.1%。YAG与Yb∶YAG陶瓷区域均具有致密的显微结构,平均晶粒尺寸分别为29.0和34.5μm。中心切面的元素面扫描与线扫描分析显示,YAG与Yb∶YAG陶瓷区域的界线平直,Yb元素基本只存在于Yb∶YAG陶瓷区域,表明层状复合结构透明陶瓷的实际结构与初始设计一致。

摘要：稀土掺杂透明陶瓷在高功率照明、固体激光增益介质、高能辐射探测与成像等领域具有广阔的应用前景。伴随着新设计理念和应用技术的出现,新颖构型或复合功能的透明陶瓷制备需求被提出,然而传统的成型方法很难实现具有特殊结构和功能的透明陶瓷一体化成型。本文围绕稀土掺杂透明陶瓷的DLP光固化3D打印成型技术,系统开展了透明陶瓷浆料的组分设计和打印参数研究。通过调节陶瓷浆料组分成功制备出在可见光范围内透过率达到约72%的YAG:Ce透明陶瓷。并通过使用固化深度较小的低曝光能量减轻了陶瓷样品的翘曲情况,实现了YAG:Ce透明陶瓷的控形。

摘要：综述和分析了研究和发展中的几种透明陶瓷,介绍了透明陶瓷的性能及有关用途。