Cases
【客戶案例】超快速高溫燒結(jié)兩步法制備高透明AlON陶瓷的新策略
2026-07-06
https://doi.org/10.26599/JAC.2025.9221182
大連海事大學單英春教授團隊在期刊《Journal of Advanced Ceramics》上發(fā)表了題為“A novel two-step sintering strategy for highly transparent AlON ceramics by combination of ultra-fast high-temperature sintering followed by conventional sintering”的論文。?研究中通過超快速高溫燒結(jié)和常規(guī)燒結(jié)方法相結(jié)合，兩步法成功制備出了在350-4900 nm?寬波長范圍內(nèi)透射率≥80%?的高透明?AlON?陶瓷。
1.新材料發(fā)展需求：AlON陶瓷作為先進透明陶瓷材料，兼具優(yōu)異光學透明性、高強度硬度及熱穩(wěn)定性，是下一代透明裝甲和極端環(huán)境紅外窗口的理想候選材料。
2.傳統(tǒng)燒結(jié)局限性：傳統(tǒng)無壓燒結(jié)（常規(guī)燒結(jié)，CS）制備高透明 AlON 陶瓷存在兩大關(guān)鍵問題：一是需 7-30 小時的長保溫時間，能耗高、成本高，易引發(fā)晶粒過度生長，影響力學性能；二是摻雜 Y?O?等燒結(jié)助劑時，難以平衡“抑制晶粒生長”與“實現(xiàn)高致密化” 的矛盾?，F(xiàn)有縮短保溫時間的嘗試（如優(yōu)化粉體、復(fù)合助劑）仍存在晶粒偏大、工藝復(fù)雜等局限，亟需開發(fā)新型高效燒結(jié)策略。
1.?核心燒結(jié)策略
提出“超快速高溫燒結(jié)（UHS）+?常規(guī)燒結(jié)（CS）”?兩步法：先以?6000℃/min?的超快升溫速率加熱至?1850℃保溫?2?分鐘（UHS?階段），再以?50℃/min?升溫至?1880℃保溫?120?分鐘（CS?階段）。
2.?對照組設(shè)計
設(shè)置純?UHS?組（1850℃保溫?2?分鐘）和純?CS?組（1880℃保溫?120?分鐘），對比三組樣品的相對密度、孔隙特征、晶粒尺寸、透光率及硬度等性能。
3.?原料與表征
原料：采用碳熱還原氮化法自制單相?AlON?粉體，摻雜?0.15wt%?納米?Y?O?（平均粒徑?30.44nm）作為燒結(jié)助劑；
表征手段：X?射線衍射（XRD）、激光粒度分析、掃描電子顯微鏡（SEM）、拉曼光譜、金相顯微鏡、阿基米德法、分光光度計?/?紅外光譜儀（透光率測試）、維氏硬度計。
1.光學性能
兩步法樣品在?350-4900nm?寬波長范圍內(nèi)透光率≥80%，400nm?處透光率?80.71%，3750nm?處達最大值?84.73%，顯著優(yōu)于純?CS?組（400nm?處僅?58.82%）（圖4）；
2.微觀結(jié)構(gòu)特征
相對密度：UHS?階段后達?97.43%，經(jīng)?CS?后提升至?99.71%，高于純?CS?組的?99.30%（圖6、表1）；
孔隙特征：兩步法樣品孔隙尺寸僅?0.11-0.37μm，且數(shù)量少、分布均勻，而純?CS?組孔隙尺寸為?0.45-2.40μm（圖6、表1）；
晶粒尺寸：兩步法樣品平均晶粒尺寸?47.06μm，遠小于文獻報道的?100-200μm，且粒度分布更均勻（圖7、圖9）。
3.力學性能
維氏硬度高達?19.57±0.23GPa，高于純?CS?組（16.69±0.43GPa）及文獻報道的同類無壓燒結(jié)?AlON?陶瓷（圖10、表11）。
4.兩步法致密化機制
UHS?的關(guān)鍵作用：超快升溫速率抑制?AlON?低溫分解（圖11）和微觀結(jié)構(gòu)粗化（圖12），形成高致密度、細晶粒（多數(shù)≤8μm）及非平衡晶界的預(yù)燒體，非平衡晶界降低晶界擴散激活能，為后續(xù)快速致密化奠定基礎(chǔ)；
CS?的補充作用：短時間保溫即可消除?UHS?預(yù)燒體中的殘留孔隙，實現(xiàn)完全致密化，同時避免晶粒過度生長。
1.技術(shù)突破：解決了傳統(tǒng)燒結(jié)“長時保溫?-?晶粒粗化?-?性能下降”?的惡性循環(huán)，將高透明?AlON?陶瓷的總燒結(jié)時間從傳統(tǒng)的?2.5-30?小時縮短至?122?分鐘，大幅降低能耗與成本；
2.性能優(yōu)勢：制備的?AlON?陶瓷兼具寬波段高透光性和高硬度，且工藝適用于大規(guī)模、復(fù)雜形狀構(gòu)件制備，具備實際應(yīng)用潛力；
3.科學價值：闡明了?UHS?誘導非平衡晶界調(diào)控致密化與晶粒生長的協(xié)同機制，為透明陶瓷的高效制備提供了新范式。
版權(quán)聲明
本公眾號推送內(nèi)容僅作學習、交流與分享之用，版權(quán)歸原論文作者及所屬單位所有。推文觀點僅代表本公眾號立場，歡迎各位讀者批評指正。若有侵權(quán)情況，請及時聯(lián)系后臺處理（刪除/修改），感謝您的理解與支持！
投稿須知
熱烈歡迎各領(lǐng)域老師向本公眾號投稿，分享課題組最新研究成果！有意者可直接通過公眾號后臺與我們?nèi)〉寐?lián)系。
天津中環(huán)電爐股份有限公司
設(shè)備咨詢熱線：15122725930
官方網(wǎng)站：http://www.tairuimingjiao.com.cn/
上一頁
聯(lián)系方式
地址: 天津北辰科技園區(qū)雙川道11號
COOKIES
我們的網(wǎng)站使用 cookie 和類似技術(shù)來個性化向您展示的廣告，并幫助您在我們的網(wǎng)站上獲得最佳體驗。 欲了解更多信息，請參閱我們的隱私和 Cookie 政策
COOKIES
我們的網(wǎng)站使用 cookie 和類似技術(shù)來個性化向您展示的廣告，并幫助您在我們的網(wǎng)站上獲得最佳體驗。 欲了解更多信息，請參閱我們的隱私和 Cookie 政策
這些 cookie 是支付等基本功能所必需的。 標準 cookie 無法關(guān)閉，也不會存儲您的任何信息。
這些 cookie 收集信息，例如有多少人正在使用我們的網(wǎng)站或哪些頁面受歡迎，以幫助我們改善客戶體驗。 關(guān)閉這些 cookie 將意味著我們無法收集信息來改善體驗。
這些 cookie 使網(wǎng)站能夠提供增強的功能和個性化。 它們可能由我們或我們已將其服務(wù)添加到我們頁面的第三方提供商設(shè)置。 如果您不允許這些 cookie，那么部分或全部這些服務(wù)可能無法正常運行。
這些 cookie 幫助我們了解您感興趣的內(nèi)容，以便我們可以在其他網(wǎng)站上向您展示相關(guān)廣告。 關(guān)閉這些 cookie 將意味著我們無法向您展示任何個性化廣告。
中環(huán)電爐客服