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度大、耐熱性能好、耐腐蝕性能強、電絕緣性能好、熱導率高等優(yōu)點，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物，導致在致密燒結(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，該方法制備的藍寶石晶體誘導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，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，其特點是該制備方法包括以下步驟：

1)將一根具有晶面取向的藍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，得到藍寶石誘導晶粒定向排列的透明的多晶氧化鋁陶瓷。

所述的藍寶石晶體的晶面取向為C向、A向、R向或M向。

本發(fā)明的特點在于：

(1)在氧化鋁素胚致密燒結(jié)的同時，藍寶石晶體會誘導氧化鋁晶粒產(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寶石晶體的四周，避免了燒結(jié)過程中由于有機粘結(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)明制備的藍寶石晶體誘導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，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，

具體實施方式

實施例1：

將直徑為80mm的C向藍寶石晶體置于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，本實施例，多晶透明氧化鋁陶瓷具有很好的透過性。

圖1為本實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向藍寶石晶體的衍射峰一致，表明藍寶石晶體在氧化鋁陶瓷致密化的過程中誘導使氧化鋁晶粒沿著藍寶石晶體取向方向定向排列。

實施例2：

將直徑為80mm的R向藍寶石晶體置于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向藍寶石晶體的衍射峰一致，表明藍寶石晶體在氧化鋁陶瓷致密化的過程中誘導使氧化鋁晶粒沿著藍寶石晶體取向方向定向排列。

實施例3：

將直徑為80mm的M向藍寶石晶體置于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向藍寶石晶體的晶相一致，具有高透過率。

實施例4：

將直徑為80mm的A向藍寶石晶體置于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向藍寶石晶體的晶相一致，具有高的透過率。