本發(fā)明涉及功能陶瓷制備領(lǐng)域，特別涉及一種晶粒定向排列透明多晶氧化鋁陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)：

氧化鋁透明陶瓷具有高溫強(qiáng)度大、耐熱性能好、耐腐蝕性能強(qiáng)、電絕緣性能好、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，同時在可見和紅外光波段具有良好的透過性，因此可用作陶瓷金鹵燈管殼、透明裝甲材料、高溫紅外探測窗口材料，或者全角度發(fā)光用LED基板材料等。

由于氧化鋁屬于六方晶系，光線入射時會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，因此即使?jié)M足完全致密化以及精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)，也難以得到較高透明度的透明氧化鋁陶瓷。為了消除氧化鋁陶瓷的雙折射現(xiàn)象，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的毛小建等(毛小建，等，一種具有擇優(yōu)取向的多晶氧化鋁透明陶瓷及其制備方法，中國專利，公開號：CN 10146915 A，公開日：2009年7月1日；Xiaojian Mao,et al,Transparent polycrystalline alumina ceramics with orientated optical axes,J.Am.Ceram.Soc.91(10:3431-3433(2008))；Xiaojian Mao,et al,Transparent alumina ceramics with oriented grains and preparation method thereof,Pub.No.:US 2012/0223449A1,Pub.Date:Sep.6,2012)在4～10T磁場強(qiáng)度下輔助注漿成型得到沿C軸定向排列的氧化鋁陶瓷素胚，然后在高于1800℃氫氣氣氛下燒結(jié)得到晶粒定向的透明氧化鋁陶瓷。但是由于是采用注漿成型而得到的素胚，素胚中含有大量的有機(jī)物，導(dǎo)致在致密燒結(jié)過程中會殘余有少量氣孔，從而影響其透過率。因此，如何使氧化鋁陶瓷晶粒定向排列，且保持高的致密度，是提高氧化鋁陶瓷透過率的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是氧化鋁同時陶瓷晶粒定向排列和致密燒結(jié)的問題，提出一種晶粒定向排列透明多晶氧化鋁陶瓷的制備方法，該方法制備的藍(lán)寶石晶體誘導(dǎo)晶粒定向排列透明多晶氧化鋁陶瓷，具有結(jié)構(gòu)致密和透過率高的特點(diǎn)，無殘余氣孔，不存在雙折射現(xiàn)象。

本發(fā)明技術(shù)解決方案如下：

一種晶粒定向排列透明多晶氧化鋁陶瓷的制備方法，其特點(diǎn)是該制備方法包括以下步驟：

1)將一根具有晶面取向的藍(lán)寶石晶體置于氧化鋁粉中，通過干壓法形成氧化鋁粉包覆藍(lán)寶石晶體的一體成型，成型壓力為5～10MPa，然后再經(jīng)過200～300MPa等靜壓，得到包覆有藍(lán)寶石晶體的氧化鋁素胚；

2)將所述的的氧化鋁素胚置于鉬坩堝中，在真空或者氫氣氣氛下1600～1850℃保溫10～50h燒結(jié)，后自然冷卻至室溫，得到藍(lán)寶石誘導(dǎo)晶粒定向排列的透明的多晶氧化鋁陶瓷。

所述的藍(lán)寶石晶體的晶面取向?yàn)镃向、A向、R向或M向。

本發(fā)明的特點(diǎn)在于：

(1)在氧化鋁素胚致密燒結(jié)的同時，藍(lán)寶石晶體會誘導(dǎo)氧化鋁晶粒產(chǎn)生定向排列；

(2)在素胚成型過程中不額外加入任何有機(jī)粘結(jié)劑，僅通過干壓和冷等靜壓使包邊用的氧化鋁粉體包覆在藍(lán)寶石晶體的四周，避免了燒結(jié)過程中由于有機(jī)粘結(jié)劑揮發(fā)留下過多氣孔而難以燒結(jié)致密的問題。

(3)本發(fā)明制備的藍(lán)寶石晶體誘導(dǎo)晶粒定向排列透明多晶氧化鋁陶瓷，具有結(jié)構(gòu)致密和透過率高的特點(diǎn)，無殘余氣孔，不存在雙折射現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷的XRD圖譜

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷的XRD圖譜，

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

將直徑為80mm的C向藍(lán)寶石晶體置于100g氧化鋁粉中，經(jīng)過5MPa干壓和200MPa冷等靜壓成型，得到氧化鋁粉包覆藍(lán)寶石晶體的素胚，在真空氣氛下1750℃燒結(jié)，保溫30小時，冷卻至室溫得到晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷。

經(jīng)測試表明，本實(shí)施例，多晶透明氧化鋁陶瓷具有很好的透過性。

圖1為本實(shí)施例晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷的XRD圖譜，由圖可見，該圖譜僅有一個衍射峰，對應(yīng)于氧化鋁(PDF#10-0173)的(006)晶面，與C向藍(lán)寶石晶體的衍射峰一致，表明藍(lán)寶石晶體在氧化鋁陶瓷致密化的過程中誘導(dǎo)使氧化鋁晶粒沿著藍(lán)寶石晶體取向方向定向排列。

實(shí)施例2：

將直徑為80mm的R向藍(lán)寶石晶體置于100g氧化鋁粉體中，經(jīng)過10MPa干壓和300MPa冷等靜壓成型，得到包覆藍(lán)寶石晶體的素胚，在真空氣氛下1800℃燒結(jié)，保溫50h，冷卻至室溫得到的晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷。

經(jīng)測試表明，本實(shí)施例，晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷具有高透過率。

圖2為實(shí)施例2晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷的XRD圖譜，由圖可見，該圖譜僅有一個衍射峰，對應(yīng)于氧化鋁(PDF#10-0173)的(024)晶面和(012)，與R向藍(lán)寶石晶體的衍射峰一致，表明藍(lán)寶石晶體在氧化鋁陶瓷致密化的過程中誘導(dǎo)使氧化鋁晶粒沿著藍(lán)寶石晶體取向方向定向排列。

實(shí)施例3：

將直徑為80mm的M向藍(lán)寶石晶體置于100g氧化鋁粉體中，經(jīng)過8MPa干壓和250MPa冷等靜壓成型，得到包覆藍(lán)寶石晶體的素胚，在真空氣氛下1700℃燒結(jié)，保溫20h，冷卻至室溫得到的透明氧化鋁陶瓷即為本發(fā)明晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷。

該多晶氧化鋁陶瓷晶粒沿(300)晶面定向排列，與M向藍(lán)寶石晶體的晶相一致，具有高透過率。

實(shí)施例4：

將直徑為80mm的A向藍(lán)寶石晶體置于100g氧化鋁粉體中經(jīng)過6MPa干壓和280MPa冷等靜壓成型，得到包覆藍(lán)寶石晶體的素胚，在真空氣氛下1850℃燒結(jié)，保溫10h，冷卻至室溫得到晶粒定向排列的多晶透明氧化鋁陶瓷。

該晶粒定向排列的多晶氧化鋁陶瓷晶粒沿(110)晶面定向排列，與M向藍(lán)寶石晶體的晶相一致，具有高的透過率。