CN104961466B - 一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷材料的制备方法。一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)将MgAlON和Eu2O3、CeO2中的一种或两者按任意配比的混合物进行混合，球磨时间6～24h，得到粉体浆料；2)干燥，过筛；3)轴向压力成型为陶瓷素坯，冷等静压处理；4)将陶瓷坯体置于气压烧结炉中；5)研磨及抛光处理，得到具有较高光学透过率的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料。本发明透明陶瓷材料具有一定的紫外吸收能力，在可见光及红外区域有较高的光学透过率。该方法为首次在透明陶瓷体系中通过引入稀土离子实现对紫外透过性能的调控，过程简单。在作为航空航天窗口材料及透明装甲应用上具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷材料的制备方法，特别涉及一种稀土Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷的制备方法，该透明陶瓷材料适用于制备具有短波紫外滤过能力的功能透明陶瓷窗口及特种透明装甲材料。
背景技术
MgAlON是一种由MgO-Al2O3-AlN三组元体系构成的具有立方尖晶石结构化合物。单一物相、烧结致密的多晶MgAlON透明陶瓷具有优异的热、光学及机械性能，其在可见、红外区域光学透过率可达84％，透过区间为0.22～6.24μm，维氏硬度约为13.4GPa，抗弯强度可以达到274MPa。其机械性能显著高于MgAl2O4尖晶石透明陶瓷，并且远远优于常用的透明窗口材料如玻璃及树脂基有机物等。因此，MgAlON透明陶瓷可以应用于空间探索及复杂战场等苛刻环境，是一种有效的可以替代蓝宝石的窗口及透明装甲材料。
众所周知，经过大气层照射到地表的太阳光中含有约5％的紫外线，这些紫外线可以根据波长及危害程度分为UVA(320-400nm)、UVB(280-320nm)和UVC(100-280nm)。其中经过大气层中的臭氧吸收，绝大部分高能量UVC被消除，而一部分UVB以及UVA则会到达地球表面。这些残留的UVB以及短波UVA(S-UVA)可以造成有机制品如塑料、纸张、树脂等着色及失效，并且在其照射下会加速人体皮肤老化甚至致癌，长期暴露在这些有害的短波紫外线下会造成严重的人体及仪器损伤。并且，在未经过大气层过滤的外太空，这些辐射会在含量和强度上有显著的提高。因此，作为空间探索及复杂战场等苛刻环境使用的特种透明防护窗口及装甲，不仅要求材料具有良好的热、机械性能，还应要求材料有一定的隔绝紫外辐射能力。
目前，窗口材料去除太阳光中短波紫外辐射的方式主要有两种。第一种是采用在窗口上镀膜的方法。其薄膜材料按照物质的组成可以大致分为两类。其中一类膜材料为有机聚合物涂层，例如酚醛树脂、氰基丙烯酸酯以及苯甲酮及其衍生物，这类材料通常优异的紫外吸收性能，在可见光范围有高的透过率而且不显色。然而，M.Zayat等人(M.Zayat，P.Garcia-Pareio，and D.Levy，″Preventing UV-light damage of light sensitivematerials using a highly protective UV-absorbing coating，″Chemical SocietyReviews，2007，36[8]1270-81)的研究表明，这些有机聚合物紫外滤过薄膜材料的物理化学、光学稳定性较差，容易受到紫外光辐射损伤而显著降低透过率。另外一类薄膜材料为无机半导体材料涂层，例如TiO2、ZnO和CeO2以及其混合物等。相对于有机聚合涂层而言，这类涂层一般具有较高的物理化学稳定性。然而受到较难控制的涂层厚度及均匀性影响，且与窗口材料的光学折射率不匹配，这类无机物涂层通常会带来强的光学散射而造成整个窗口显著的光损失，导致透明窗口光透过性的下降。
第二种是采用对窗口材料(主要是玻璃材料)直接功能离子掺杂的方法，即在基质中引入功能离子进行紫外光吸收及能量转换来实现紫外线滤过。常见的有稀土离子掺杂玻璃的方法，Bucher，G.L等人(Bucher，G.L，Hammer，E.E，Scott，C.E，Soules，T.F.，andWelker，C.H.″UV absorbing lamp glass.″U.S.Patent No.5350972，1994.)通过在硼酸盐玻璃中掺杂Ce3+得到具有紫外吸收能力的玻璃材料，可以用于过滤紫外光灯罩。V.K.Deshpande等人(V.K.Deshpande and R.N.Taikar，″Effect of cerium oxideaddition on electrical and physical properties of alkali borosilicateglasses，″Materials Science and Engineering：B，2010，172[1]6-8.)同样研究了Ce3+掺杂碱金属硼酸盐玻璃，结果表明，Ce3+引入可以显著提高玻璃材料的紫外吸收性能。而Eu2+由于具有与Ce3+相近的电子能带结构及能量传输机制，同样在紫外光吸收功能材料上得到应用。然而，玻璃窗口材料本身较差的热及机械性能使其在作为透明防护窗口及装甲材料应用上存在很大的局限性。
由以上结果可以看出，稀土离子掺杂是一种有效的去紫外线手段，其能克服引入光学界面造成的光损失，同时保持较高的物理化学稳定性。值得一提的是，当前的研究主要是以玻璃基质为主，也就是说对于能用于苛刻环境(空间探索及战场)的理想窗口及透明装甲材料，如蓝宝石及AlON等，几乎没有通过直接掺杂稀土离子使其获得紫外滤过性能的报道。
本发明在中国专利号ZL 2010101375228制备高纯MgAlON粉体及透明陶瓷(其中合成原料比例为α-Al2O3 76.45～88.77wt％、AlN 3.79～18.53wt％、MgO 4～10wt％)基础上，通过掺杂稀土元素Eu2+或Ce3+离子或者共掺后对比透明陶瓷的紫外吸收性能得到合适的掺杂量，从而得到具有短波紫外线滤过能力的MgAlON透明陶瓷窗口材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，在保证MgAlON透明陶瓷窗口材料在可见、中红外光区域保有较高透过率的前提下去除有害的短波紫外线辐射。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)按已合成的MgAlON【其中合成原料比例为α-Al2O3 76.45～88.77wt％、AlN 3.79～18.53wt％、MgO 4～10wt％】和CeO2、Eu2O3中的一种或两者按任意配比的混合物所占质量百分比为：MgAlON 98～99.98wt％、Eu2O3 0.2～2wt％、CeO2 0.02～1wt％，各原料所占质量百分比之和为100％；将MgAlON和Eu2O3、CeO2中的一种或两者按任意配比的混合物进行混合，按照球料比2～4∶1以酒精(无水乙醇)为介质混合，球磨时间6～24h，得到粉体浆料；
2)将步骤1)中粉体浆料干燥，得到粉体混合物，干燥完全的粉体混合物过200目筛，得到过筛粉体；
3)将过筛粉体置于钢模中，以10～50MPa轴向压力成型为陶瓷素坯，随后经过200MPa冷等静压处理得到高致密度的陶瓷坯体；
4)将陶瓷坯体置于气压烧结炉中，充以0.1～0.2MPa压力的氮气作为保护气氛，以2～10℃/min的升温速度加热到1800～1950℃，保温时间约20～50h，随炉冷却，得到烧结完成样品；
5)将烧结完成样品经过研磨及抛光处理，得到具有较高光学透过率的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料(或称Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷)。
所述的CeO2的纯度大于99.9wt％，平均粒径小于1μm。
所述的Eu2O3的纯度大于99.9wt％，平均粒径小于800nm。
步骤2)中，将步骤1)中粉体浆料移至于旋转蒸发仪中，在50～70℃下干燥3小时得到粉体混合物。
步骤3)中，随着轴向压力的不同，成型素坯的厚度约在3.7～4.2mm之间(如直径约20mm、厚度约4mm)。
所述MgAlON的制备方法如下：①按成原料比例为α-Al2O3(α-氧化铝粉末)76.45～88.77wt％、AlN(氮化铝粉末)3.79～18.53wt％、MgO(氧化镁粉末)4～10wt％，选取原料；将α-氧化铝粉末、氮化铝粉末和氧化镁粉末混合，得到混合粉料A；按混合粉料A与无水乙醇的配比为100g∶200mL～100g∶300mL，将混合粉料A分散于无水乙醇中，并球磨不少于24小时，得到浆料A；②将浆料A干燥，得到混合物A；③将干燥后的混合物A置于坩埚中，坩埚置于石墨反应器中，石墨反应器置于大电流反应合成装置中，大电流反应合成装置内充有氮气或含氮混合气体，所充气体压力不大于0.05MPa；对石墨反应器直接施加大电流，以100℃～400℃的升温速度加热到1400℃～1700℃，保温时间为0～20min，自然冷却后，得到MgAlON透明陶瓷粉末。
本发明的原理是：通过向MgAlON透明陶瓷基体中添加Ce3+/Eu2+氧化物，引入杂质能级，以光子能量下转换的方法滤过有害的短波紫外光，避免了表面涂层或者镀膜造成的其他波段光学损失及物理化学性能差的缺点。
本发明的有益效果是：
1、该方法制备的具有紫外滤过功能的Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷具有宽透过区域、高透明性、高机械强度及高热性能等特点。
2、制备的Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷均具有一定的紫外吸收能力，在可见光及红外区域有较高的光学透过率。
3、该方法为首次在透明陶瓷体系中通过引入稀土离子实现对紫外透过性能的调控，过程简单。在作为航空航天窗口材料及透明装甲应用上具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备的Ce3+/Eu2+掺杂及未掺杂MgAlON透明陶瓷的XRD谱图，有4条谱线。MgAlON透明陶瓷；实施例1：谱线a；实施例3：谱线b；实施例5：谱线c。
图2本发明制备的Ce3+/Eu2+掺杂及未掺杂MgAlON透明陶瓷的光学透过率谱图，有4条谱线。MgAlON透明陶瓷；实施例1：谱线a；实施例3：谱线b；实施例5：谱线c。
图3本发明制备的Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷的样品照片，有3张样品照片。实施例1：照片a；实施例3：照片b；实施例5：照片c。
具体实施方式
下面结合具体实施例为本发明作进一步阐述，本发明的内容并不仅仅局限于以下案例。
下面实施例(1-10)中所采用的：CeO2纯度大于99.9wt％，平均粒径小于1μm。Eu2O3的纯度大于99.9wt％，平均粒径小于800nm。
实施例1：
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取99.8g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝76.45∶18.53∶5.02)和0.2g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比4∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨24h后得到浆料(粉体浆料)；
2)将浆料真空干燥后过200目筛，得到过筛粉体；
3)称取过筛粉体2g置于钢模中，以20MPa压强成型为直径约20mm、厚度约为4mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于气压烧结炉(高温气氛炉)中，充入约0.1MPa氮气作为保护气，以2℃/min的升温速度加热到1950℃，保温20h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料(或称Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷)。
采用XRD对Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料物相单一(如图1中a曲线所示)，未有残留的第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷对紫外区的UVB及短波UVA有良好的吸收滤过性能(如图2中a曲线所示)。Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷的样品照片(如图3中a图片所示)可以看出，该陶瓷具有较好的透明性，底下文字清晰可见。说明该方法能制备出具有紫外滤过功能的高透明性MgAlON陶瓷。
实施例2
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取98g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝80.36∶14.52∶5.12)陶瓷粉体和2g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比3∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨24h后得到浆料(粉体浆料)；
2)将浆料真空干燥后过200目筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于钢模中，以50MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为3.7mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉(气压烧结炉)中，充入约0.2MPa氮气作为保护气，以6℃/min的升温速度加热到1800℃，保温50h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷(稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料)。
采用XRD对Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷对紫外区的UVB及短波UVA有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
实施例3
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取99.98g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝88.77∶3.79∶7.44)陶瓷粉体和0.02g CeO2为原料放入混料罐中按球料比2∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨24h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过200目筛；
3)称取过筛后的粉体2g置于钢模中，以20MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为4mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度陶瓷坯体；
4)高致密度陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.1MPa氮气作为保护气，以10℃/min的升温速度加热到1850℃，保温30h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料物相单一(如图1中b曲线所示)，未有残留的第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的吸收滤过性能(如图2中b曲线所示)。Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷的样品照片(如图3中b图片所示)可以看出，该陶瓷具有较好的透明性，底下文字清晰可见。说明该方法能制备出具有紫外滤过功能的高透明性MgAlON陶瓷。
实施例4
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取99g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝82.73∶13.27∶4)陶瓷粉体和1g CeO2为原料放入混料罐中按球料比3∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨24h后得到浆料；
2)将浆料真空干燥后过200目筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于钢模中，以30MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为3.8mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.2MPa氮气作为保护气，以4℃/min的升温速度加热到1900℃，保温35h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
实施例5：
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取98.5g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝79.46∶11.77∶8.77)陶瓷粉体，1g CeO2和0.5g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比4∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨24h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过200目筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于钢模中，以20MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为4mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.1MPa氮气作为保护气，以10℃/min的升温速度加热到1800℃，保温50h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料物相单一(如图1中c曲线所示)，未有残留的第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的吸收滤过性能(如图2中c曲线所示)。Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷的样品照片(如图3中c图片所示)可以看出，该陶瓷具有较好的透明性，底下文字清晰可见。说明该方法能制备出具有紫外滤过功能的高透明性MgAlON陶瓷。
实施例6：
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取98.8g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝78.66∶11.34∶10)陶瓷粉体，1g CeO2和0.2g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比4∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨12h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过200目筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于钢模中，以20MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为4mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.1MPa氮气作为保护气，以10℃/min的升温速度加热到1800℃，保温50h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
实施例7：
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取99.78g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝77.46∶12.54∶10)陶瓷粉体，0.02g CeO2和0.2g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比2∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨6h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于钢模中，以10MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为4.2mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.1MPa氮气作为保护气，以10℃/min的升温速度加热到1800℃，保温50h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
实施例8：
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取97g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝88.77∶3.79∶7.44)陶瓷粉体，1g CeO2和2g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比4∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨6h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于自制钢模中，以10MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为4.2mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.1MPa氮气作为保护气，以10℃/min的升温速度加热到1800℃，保温50h，样品随后随炉冷却到室温，烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+/Eu2+共掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+/Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
实施例9
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取99.7g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝88.77∶5.93∶5.3)陶瓷粉体和0.3g Eu2O3为原料放入混料罐中按球料比3∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨18h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于自制钢模中，以50MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为3.7mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.2MPa氮气作为保护气，以4℃/min的升温速度加热到1800℃，保温50h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Eu2+掺杂MgAlON透明陶瓷对紫外区的UVB及短波UVA有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
实施例10
一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)称取99g已合成的MgAlON(其原料质量比α-Al2O∶AlN∶MgO＝77.83∶12.17∶10)陶瓷粉体和1g CeO2为原料放入混料罐中按球料比3∶1以无水乙醇作为介质进行球磨混合，球磨24h后得到浆料，
2)将浆料真空干燥后过筛，得到过筛后的粉体；
3)称取过筛后的粉体2g置于自制钢模中，以30MPa压强成型为直径约20mm，厚度约为3.8mm的陶瓷素坯，加以200MPa冷等静压处理后得到高致密度的陶瓷坯体；
4)高致密度的陶瓷坯体置于高温气氛炉中，充入约0.2MPa氮气作为保护气，以8℃/min的升温速度加热到1900℃，保温35h，样品随后随炉冷却到室温，得到烧结后的陶瓷样品；
5)烧结后的陶瓷样品经过研磨抛光处理后得到具有较高透过率的Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷。
采用XRD对Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷进行物相检测，结果表明所得的透明陶瓷材料无第二相产生。紫外-可见光透过率谱表明，Ce3+掺杂MgAlON透明陶瓷对短波紫外线具有良好的滤过能力。所得的样品透明性良好。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (6)
1.一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)按MgAlON、CeO2和Eu2O3所占质量百分比为：MgAlON 98～99.98wt％、Eu2O30.2～2wt％、CeO20.02～1wt％,各原料所占质量百分比之和为100％；将MgAlON、Eu2O3和CeO2进行混合，球磨时间6～24h，得到粉体浆料；2)将步骤1)中粉体浆料干燥，得到粉体混合物，干燥完全的粉体混合物过200目筛，得到过筛粉体；3)将过筛粉体置于钢模中，以10～50MPa轴向压力成型为陶瓷素坯，随后经过200MPa冷等静压处理得到高致密度的陶瓷坯体；4)将陶瓷坯体置于气压烧结炉中，充以0.1～0.2MPa压力的氮气作为保护气氛，以2～10℃/min的升温速度加热到1800～1950℃，保温时间20～50h，随炉冷却，得到烧结完成样品；5)将烧结完成样品经过研磨及抛光处理，得到具有较高光学透过率的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的CeO2的纯度大于99.9wt％，平均粒径小于1μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的Eu2O3的纯度大于99.9wt％，平均粒径小于800nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，按照球料比2～4:1以酒精为介质混合球磨。
5.根据权利要求1所述的一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，将步骤1)中粉体浆料移至于旋转蒸发仪中，在50～70℃下干燥3小时，得到粉体混合物。
6.根据权利要求1所述的一种具有紫外滤过能力的稀土离子掺杂MgAlON透明陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，随着轴向压力的不同，成型素坯的厚度在3.7～4.2mm之间。
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