CN101659551B - 含镧系稀土和钪的yvo4透明激光陶瓷的制备方法 - Google Patents
含镧系稀土和钪的yvo4透明激光陶瓷的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101659551B CN101659551B CN200910094955.7A CN200910094955A CN101659551B CN 101659551 B CN101659551 B CN 101659551B CN 200910094955 A CN200910094955 A CN 200910094955A CN 101659551 B CN101659551 B CN 101659551B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- lanthanide rare
- sintering
- scandium
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 title claims abstract description 17
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 title abstract 4
- 229910009372 YVO4 Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 10
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 10
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 claims description 8
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 6
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 6
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 6
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 5
- QWVYNEUUYROOSZ-UHFFFAOYSA-N trioxido(oxo)vanadium;yttrium(3+) Chemical compound [Y+3].[O-][V]([O-])([O-])=O QWVYNEUUYROOSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910002114 biscuit porcelain Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 abstract 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 9
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011222 crystalline ceramic Substances 0.000 description 5
- 229910002106 crystalline ceramic Inorganic materials 0.000 description 5
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 rare earth ion Chemical class 0.000 description 5
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 4
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000007648 laser printing Methods 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);ytterbium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Yb+3].[Yb+3] UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GWYXTVGANSBRNB-UHFFFAOYSA-N terbium(iii) oxide Chemical compound O=[Tb]O[Tb]=O GWYXTVGANSBRNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910003454 ytterbium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075624 ytterbium oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明涉及一种透明激光陶瓷材料,特别是含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,属于材冶技术领域。将烧制钒酸钇激光材料的原料与镧系稀土氧化物和氧化钒粉按配比混匀,磨细,经干燥处理后过200目筛,压制成素坯;对素坯进行真空烧结,真空度小于10-3Pa,升温速度为每分钟1~10℃,烧结温度1500~2000℃,保温时间4~80小时;烧结锭坯随炉冷却进行退火,取出后进行平面化处理,精密抛光后即得透明激光陶瓷。本发明可提高稀土元素在材料中的含量,提高导热性能,制备较大尺寸的透明陶瓷,制造周期和成本较低,较好的解决了单晶材料的掺杂浓度难以提升和较大尺寸制备困难等问题,从而使材料的综合性能得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明激光陶瓷材料,特别是含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,属于材冶技术领域。
背景技术
激光透明陶瓷材料是新一代固态激光器的重要原材料,对发展大功率、小体积等激光技术有重要影响,相关技术可应用于导航、精密测量、制造业、医疗卫生领域等。透明激光陶瓷技术的掌握最初是日本,代表性专利有JP05-286761,JP05-286762,JP05-294722,JP05-294273,JP294722等,随后美国,德国,英国,法国等都相继跟进研究出了相应的透明激光陶瓷,我国起步较早的是中科院上海硅酸盐研究所,以及上海光机所等单位,代表性的成果为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG),及其它透明陶瓷的还有单掺杂或双掺杂的YAG,Y2O3等透明陶瓷,专利申请号如200710045226.3,200510027208.3,200510026474.4,200710055449.8,200810105499.7等,鉴于激光透明陶瓷的重要性,已被列入国家自然科学基金2009年重大科技项目。
传统激光单晶制备工序复杂,周期长,尺寸小,价格昂贵,且掺杂的稀土离子浓度非常有限,而随着单晶的生长出现浓度不均匀现象等,这些缺点在一定程度上影响了固态激光器的整体性能。因此,当用单晶材料制作较大功率的激光器时,存在的缺点成为巨大的瓶颈。公知的最广泛使用的透明激光陶瓷是Nd:YAG系列,事实上掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)也是一种性能优良的激光基质晶体,适于制作激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器。该材料具有低激光阈值,高斜率效率,大的受激发射截面,在很宽的波长范围对泵浦光有很大的吸收,而调单模,有高抗光伤能力,和KTP晶体的组合可以制作高功率稳定的红外、绿光或红光激光器。现在Nd:YVO4激光器已在机械、材料加工、波谱学、晶片检验、显示器、医学检测、激光印刷、数据存储等多个领域得到广泛的应用。
事实上钕作为一种镧系元素在晶体材料中提供受激源,通过其f壳层电子结构的能级间跃迁而发射光谱,公知的领域普遍认为镧系金属元素性质相近,并且都具有相近的最外层电子结构,即如果环境适宜大部分可以在受激情况下发射激光。而YVO4为一种四方结构相,是一种比氧化钇(Y2O3)和氧化钒(V2O5)更稳定的复杂氧化物;钪元素在性质方面与金属钇相近,而氧化钪是具有稀土倍半氧化物的立方结构,熔点2403℃±20℃,通常可用作半导体镀层的蒸镀材料,可制作变波长的固态激光器和高清晰度的电视电子枪、金属卤化物灯等。
公知的掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)目前受到来自Nd:YAG透明陶瓷的竞争压力,陶瓷烧结法使Nd:YAG的掺杂浓度大于6%原子浓度,因而使其吸收长度能与Nd:YVO4的单晶相媲美;另外的缺陷是Nd:YAG陶瓷的导热率明显高于Nd:YVO4,限制了Nd:YVO4发挥其优良作用,为了进一步提升激光器材及单晶材料的性能限制等问题,本发明针对以上提出制备透明Ln:Y(Sc)VO4激光陶瓷,通过与Y原子性质相近的Sc取代在YVO4结构中的部分Y原子来提高材料的导热性能,并采用镧系稀土离子的复杂电子结构来改善激光发射性能,拓宽了激光发射波长,且有效提高了稀土离子的掺杂浓度,大大提高了材料制备的性能和可操作性,降低了复杂的单晶拉伸制备过程,相关文献和专利数据调查表明,目前世界范围内还很少有本专利提出的技术方案来制备Ln:Y(Sc)VO4透明激光陶瓷材料的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,可以制备较大尺寸的透明陶瓷,制造周期和成本较低,可以方便地根据要求改变激光发射离子的种类,从而使材料的综合性能得到提高,并可提高YVO4系列陶瓷材料的导热性能。
解决本发明的技术问题所采用的方案是:将烧制钒酸钇激光材料的原料与镧系稀土氧化物和氧化钒粉按配比混匀,磨细,经干燥处理后过200目筛,压制成素坯;对素坯进行真空烧结,真空度小于10-3Pa,升温速度为每分钟1~10℃,烧结温度1500~2000℃,保温时间4~80小时;烧结锭坯随炉冷却进行退火,取出后进行平面化处理,精密抛光后即得透明激光陶瓷。
本发明的方案还包括:
在烧制激光陶瓷的物料中还添加了一种或两种无机盐烧结助剂和正硅酸乙酯,其用量为总重量的0.0001%~0.5%,粒度小于0.1微米,无机盐种类为Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO、SiO2;对素坯真空烧结前应在真空炉中加热预处理,真空度10-2Pa~10-5Pa,升温速度为每分钟2℃~20℃,预处理温度400℃~1200℃,处理时间2小时~20小时;烧结锭坯退火时控制退火温度600℃~1200℃,时间2小时~10小时。
本发明所述的激光材料的原料是采用行星式球磨机研磨,球磨介质选用无水乙醇或去离子水,转速800rad/min~1500rad/min,球磨时间6小时~80小时,球磨混合浆料在60℃~100℃的烘箱中烘干,或在60℃~100℃水浴中采用蒸发设备获得干燥粉末,磨球和磨罐采用刚玉或聚四氟乙烯材料。
在所述的素坯压力成型时,保压时间1~5分钟,且①用压片机成型的压力为10~200MPa;②用钢模双向压制成型压力为300~800MPa;③用冷等静压成型压力为200~300MPa。
本发明所述的透明激光陶瓷的具体原料配方为:①稀土氧化物粉中的一种或两种+氧化钒粉+氧化钇粉+氧化钪粉+无机盐烧结助剂中的一种或两种+正硅酸乙酯,且各组份的配比为稀土氧化物占总质量比0.5~8%,保持氧化钇粉和氧化钪粉之和与氧化钒粉的摩尔比例为1∶1;或②稀土氧化物粉中的一种或两种+钒酸钇/钪粉无机盐烧结助剂中的一种或两种+正硅酸乙酯,且各组份的配比为稀土氧化物占总质量比0.5~8%,保持钇元素与钪元素的摩尔比例为2~3∶1。
本发明的有益效果是:
1.与目前广泛使用的单晶激光晶体相比,本发明生产周期缩短,原料来源广泛,成本价格低,尺寸可以根据要求获得,稀土离子掺杂浓度较高,应用范围广泛;
2.与目前激光陶瓷Nd:YVO4相比,钪元素的加入有助于提高陶瓷的导热性能,同时提升稀土离子的含量,可方便根据要求加入受激发射的稀土离子种类,获得的透明陶瓷致密度较高,激光性能良好;
3.与Nd:YAG比较的优势:在某尺寸的泵浦带宽约为Nd:YAG的6倍。在某些尺寸范围内的受激发射截面是Nd:YAG的4~6倍;具有低激光阈值,高斜率效率,大的受激发射截面,在很宽的波长范围对泵浦光有很大的吸收,可以用以制作高功率稳定的激光器;
4.原料准备简单、工艺流程容易控制、生产周期短;且可实现大批量生产,生产过程对环境无污染或少污染,扩大了激光陶瓷的使用范围和提升了激光发射功率及特殊使用环境的要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例一
按摩尔比4∶1∶5的比例配制氧化钇(Y2O3)粉,氧化钪(Sc2O3)粉和氧化钒(V2O5)粉,添加总量2%的氧化钕(Nd2O3)粉(摩尔百分比)、2%的氧化铥(Tm2O3)粉(摩尔百分比)、总量0.01%的氧化镁(MgO)粉(摩尔百分比),总量的0.01%(质量百分比)高纯TEOS,放入聚四氟乙烯球磨罐中,加入无水乙醇和刚玉陶瓷球,转速800rad/min,球磨6小时。取出用蒸发器蒸干,研磨过200目筛。用100MPa的压力轴单向加压,压制成直径10~20mm的圆片,在冷等静压装置中进一步压制,压力350MPa。放入真空烧结炉进行预处理,真空度10-3Pa,预处理温度900度,保温时间3小时。在预处理的基础上进一步抽真空,真空度小于10-3Pa,升温速度为每分钟2~10℃,烧结温度1750℃,保温时间40小时,精确控温以防止材料产生热裂纹;烧结锭坯随炉冷却进行退火,同时控制气氛,退火温度900℃,时间4小时;进行平面磨制和抛光处理即得相对致密度大于98.0%,晶粒尺寸1~100微米的透明激光陶瓷。
实施例二
采用湿化学法制备Y(Sc)VO4粉(其中钪的含量为摩尔比为10%)和氧化钕(Nd2O3)粉,氧化钠(Na2O)粉的混合物,其中氧化钕含量为总量的1%(摩尔百分比)、氧化镱(Yb2O3)含量为总量的2%(摩尔百分比)、氧化钠(Na2O)粉含量(摩尔百分比)为总量的0.005%,添加总量的0.01%(质量百分比)高纯TEOS,放入聚四氟乙烯球磨罐中,加入无水乙醇和刚玉陶瓷球,转速800rad/min,球磨8小时。取出用蒸发器蒸干,研磨过200目筛。用100MPa的压力轴单向加压,在冷等静压装置中进一步压制,压力300MPa。放入真空烧结炉进行预处理,真空度10-3Pa,预处理温度850度,保温时间6小时。在预处理的基础上进一步抽真空,真空度小于10-3Pa,升温速度为每分钟5℃,烧结温度1800℃,保温时间30小时,精确控温以防止材料产生热裂纹;烧结锭坯随炉冷却进行退火,同时控制气氛,退火温度900℃,时间2小时;进行平面磨制和抛光处理即得相对致密度大于98.0%,晶粒尺寸1~100微米的透明激光陶瓷。
实施例三
采用湿化学法制备氧化钇(Y2O3)粉,氧化钪(Sc2O3)粉,氧化镧(La2O3)粉,氧化铕(Eu2O3)粉,氧化镁(MgO)粉和氧化钒(V2O5)粉的混合物,其中氧化钇(Y2O3)粉,氧化钪(Sc2O3)粉和氧化钒(V2O5)的摩尔比为3∶2∶5,氧化镧含量为总量的2%(摩尔百分比)、氧化铕含量为总量的4%(摩尔百分比)氧化镁(MgO)含量(摩尔百分比)为总量的0.005%,并加入总量的0.015%(质量百分比)的高纯TEOS放入氧化铝球磨罐中,加入无水乙醇和刚玉陶瓷球,转速1100rad/min,球磨12小时。取出用蒸发器蒸干,研磨过200目筛。用120MPa的压力轴单向加压,在冷等静压装置中进一步压制,压力450MPa。放入真空烧结炉进行预处理,真空度10-3Pa,预处理温度1100度,保温时间6小时。在预处理的基础上进一步抽真空,真空度小于10-4Pa,升温速度为每分钟5℃,烧结温度1850℃,保温时间20小时,精确控温以防止材料产生热裂纹;烧结锭坯随炉冷却进行退火,同时控制气氛,退火温度1000℃,时间5小时;进行平面磨制和抛光处理即得相对致密度大于98.0%,晶粒尺寸1~100微米的透明激光陶瓷。
实施例四
按摩尔比4∶1∶5的比例配制氧化钇(Y2O3)粉,氧化钪(Sc2O3)粉和氧化钒(V2O5)粉,添加总量2%的氧化铽(Tb2O3)粉(摩尔百分比)、总量0.01%的氧化镁(MgO)粉(摩尔百分比),总量的0.01%(质量百分比)高纯TEOS,放入聚四氟乙烯球磨罐中,加入无水乙醇和刚玉陶瓷球,转速1200rad/min,球磨8小时。取出用蒸发器蒸干,研磨过200目筛。用100MPa的压力轴单向加压,压制成直径10~20mm的圆片,在冷等静压装置中进一步压制,压力400MPa。放入真空烧结炉进行预处理,真空度10-3Pa,预处理温度1000度,保温时间4小时。在预处理的基础上进一步抽真空,真空度小于10-3Pa,升温速度为每分钟2~10℃,烧结温度1800℃,保温时间40小时,精确控温以防止材料产生热裂纹;烧结锭坯随炉冷却进行退火,同时控制气氛,退火温度900℃,时间6小时;进行平面磨制和抛光处理即得相对致密度大于98.0%,晶粒尺寸1~100微米的透明激光陶瓷。
Claims (4)
1.含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,其特征是: 将烧制钒酸钇激光材料的原料与镧系稀土氧化物和氧化钪粉按配比混匀,并且烧制激光陶瓷的物料中还添加了一种或两种无机氧化物烧结助剂和正硅酸乙酯,其用量为总重量的0.0001%~0.5%,无机氧化物种类为Li2O、Na2O、K2O、CaO、MgO、SiO2,粒度小于0.1微米,其中镧系稀土氧化物占总质量比0.5~8%,磨细,经干燥处理后过200目筛,压制成素坯;对素坯进行真空烧结,真空度小于10-3Pa,升温速度为每分钟1~10℃,烧结温度1500~2000℃,保温时间4~80小时;烧结锭坯随炉冷却进行退火,取出后进行平面化处理,精密抛光后即得透明激光陶瓷;具体原料配方为:①镧系稀土氧化物粉中的一种或两种+氧化钒粉+ 氧化钇粉+氧化钪粉+无机氧化物烧结助剂中的一种或两种+正硅酸乙酯,且保持氧化钇粉和氧化钪粉之和与氧化钒粉的摩尔比例为1:1,或②镧系稀土氧化物粉中的一种或两种+钒酸钇/钪粉+无机氧化物烧结助剂中的一种或两种+正硅酸乙酯,且保持钇元素与钪元素的摩尔比例为2~3:1。
2.根据权利要求1所述的含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,其特征是:对素坯真空烧结前应在真空炉中加热预处理,真空度10-2 Pa~10-5Pa,升温速度为每分钟2℃~20℃,预处理温度400℃~1200℃,处理时间2小时~20小时;烧结锭坯退火时控制退火温度600℃~1200℃,时间2小时~10小时。
3.根据权利要求2所述的含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,其特征是:激光材料的原料——烧制钒酸钇激光材料的原料与镧系稀土氧化物和氧化钪粉采用行星式球磨机研磨,球磨介质选用无水乙醇或去离子水,转速800 rad/min~1500rad/min,球磨时间6小时~80小时,球磨混合浆料在60℃~100℃的烘箱中烘干,或在60℃~100℃水浴中采用蒸发设备获得干燥粉末,磨球和磨罐采用刚玉或聚四氟乙烯材料。
4.根据权利要求2所述的含镧系稀土和钪的YVO4透明激光陶瓷的制备方法,其特征是:在素坯压力成型时,保压时间1~5分钟,且①用压片机成型的压力为10~200MPa;②用钢模双向压制成型压力为300~800MPa;③用冷等静压成型压力为200~300MPa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200910094955.7A CN101659551B (zh) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | 含镧系稀土和钪的yvo4透明激光陶瓷的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200910094955.7A CN101659551B (zh) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | 含镧系稀土和钪的yvo4透明激光陶瓷的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101659551A CN101659551A (zh) | 2010-03-03 |
CN101659551B true CN101659551B (zh) | 2013-05-08 |
Family
ID=41787835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200910094955.7A Expired - Fee Related CN101659551B (zh) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | 含镧系稀土和钪的yvo4透明激光陶瓷的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101659551B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103864410B (zh) * | 2014-04-04 | 2016-01-20 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 采用硅酸镁作为烧结助剂制备Nd:YAG透明陶瓷的方法 |
CN109354496B (zh) * | 2018-10-18 | 2021-06-11 | 九江学院 | 一种钒酸钇透明陶瓷的制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1425806A (zh) * | 2003-01-10 | 2003-06-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 掺钕钒酸钇和钒酸钇复合激光晶体的生长方法 |
US6650670B1 (en) * | 2000-07-13 | 2003-11-18 | Yutaka Shimoji | Polycrystalline ceramic laser |
CN101284733A (zh) * | 2007-04-10 | 2008-10-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 钇铝石榴石和氧化钇双晶相透明陶瓷及其制备方法 |
WO2008134418A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Nanocerox, Inc. | Sintered polycrystalline yttrium aluminum garnet and use thereof in optical devices |
CN101319395A (zh) * | 2008-06-25 | 2008-12-10 | 福州高意通讯有限公司 | 一种掺钕钒酸镧钇激光晶体及其制备方法和应用 |
-
2009
- 2009-09-11 CN CN200910094955.7A patent/CN101659551B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6650670B1 (en) * | 2000-07-13 | 2003-11-18 | Yutaka Shimoji | Polycrystalline ceramic laser |
CN1425806A (zh) * | 2003-01-10 | 2003-06-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 掺钕钒酸钇和钒酸钇复合激光晶体的生长方法 |
CN101284733A (zh) * | 2007-04-10 | 2008-10-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 钇铝石榴石和氧化钇双晶相透明陶瓷及其制备方法 |
WO2008134418A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Nanocerox, Inc. | Sintered polycrystalline yttrium aluminum garnet and use thereof in optical devices |
CN101319395A (zh) * | 2008-06-25 | 2008-12-10 | 福州高意通讯有限公司 | 一种掺钕钒酸镧钇激光晶体及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101659551A (zh) | 2010-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100455536C (zh) | 一种镥铝石榴石基透明陶瓷及其制备方法 | |
CN104557041B (zh) | 一种氧化钇基透明陶瓷的制备方法 | |
WO2018193848A1 (ja) | 常磁性ガーネット型透明セラミックス、磁気光学材料及び磁気光学デバイス | |
CN104445933A (zh) | 一种稀土离子掺杂高密度氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃及其制备方法 | |
Chen et al. | Assessment of conversion efficiency of Cr4+ ions by aliovalent cation additives in Cr: YAG ceramic for edge cladding | |
CN102674838B (zh) | Eu3+和Ce3+共掺氧化镧钇闪烁透明陶瓷材料的制备方法 | |
CN102815941B (zh) | 稀土离子掺杂锆酸镧钆透明陶瓷材料及其制备方法 | |
CN102659319A (zh) | 氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法 | |
CN103319093B (zh) | 掺镱氟磷酸锶微晶掺镱氟磷酸盐玻璃复合材料及制备方法 | |
Luo et al. | Fabrication and spectral properties of hot-pressed Co: MgAl2O4 transparent ceramics for saturable absorber | |
CN101659551B (zh) | 含镧系稀土和钪的yvo4透明激光陶瓷的制备方法 | |
Zhang et al. | The effect of Y3+ doping upon Nd: S-FAP transparent ceramics for effective spectral performance improvement | |
CN106830935A (zh) | 一种Nd敏化的氧化钇基激光陶瓷及其制备方法 | |
CN101659552B (zh) | 一种Nd-YVO4透明激光陶瓷材料的制备方法 | |
CN109354496B (zh) | 一种钒酸钇透明陶瓷的制备方法 | |
Liu et al. | Fabrication and optical characterizations of PrF3-doped SrF2 transparent ceramics | |
CN104830344B (zh) | 一种Er3+,Yb3+共掺YOF红色上转换荧光材料的制备方法 | |
CN101376588A (zh) | 一种新型的1.54μm波段激光透明陶瓷 | |
CN103539359A (zh) | 稀土掺杂氟化物微纳晶-氟磷玻璃复合材料及其制备方法 | |
CN108004593B (zh) | 一种提高铒镱共掺激光晶体荧光输出效率的方法 | |
CN105603524A (zh) | 磷酸钇系列激光晶体及其制备方法和用途 | |
CN103951224A (zh) | 稀土离子掺杂的LiI微晶玻璃及其制备方法 | |
CN112831837B (zh) | 镝铽共掺含钪石榴石激光晶体及其制备方法和ld泵浦该晶体实现黄光激光输出的应用 | |
CN106966729A (zh) | 一种高性能Cr3+,Nd3+复合掺杂GSGG激光陶瓷的制备方法 | |
CN101376595A (zh) | 一种新型的1.54μm波段稀土离子激活氧化钇激光透明陶瓷 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130508 Termination date: 20140911 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |