CN111620566A - 一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用 - Google Patents

一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111620566A
CN111620566A CN202010414516.6A CN202010414516A CN111620566A CN 111620566 A CN111620566 A CN 111620566A CN 202010414516 A CN202010414516 A CN 202010414516A CN 111620566 A CN111620566 A CN 111620566A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transparent ceramic
glass
multiphase
optical fiber
multiphase transparent
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.)
Granted
Application number
CN202010414516.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111620566B (zh
Inventor
周时凤
温绍飞
蓝碧蛟
杜观昕
张伟达
杨中民
邱建荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202010414516.6A priority Critical patent/CN111620566B/zh
Publication of CN111620566A publication Critical patent/CN111620566A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111620566B publication Critical patent/CN111620566B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/16—Halogen containing crystalline phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
    • C03B32/02—Thermal crystallisation, e.g. for crystallising glass bodies into glass-ceramic articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02718—Thermal treatment of the fibre during the drawing process, e.g. cooling
    • C03B37/02727—Annealing or re-heating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用。所述一种多相透明陶瓷，本发明通过玻璃晶化法在常压条件下即可制备透明陶瓷，无需加压，温和条件，且可控析晶。所述的多相透明陶瓷在制备固态光源、平板显示技术、WLED和X射线探测闪烁材料中的应用。利用制备多相透明陶瓷的中间产物(前驱体玻璃)制备得到的多相透明陶瓷光纤，其与前驱体玻璃光纤材料相比，陶瓷光纤的发光强度显著增强。

Description

一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷材料制备领域，特别涉及一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用。
背景技术
透明陶瓷具有陶瓷固有的优良的机械性能和力学性能的同时，还具有玻璃的光学性能，其类似于晶体强晶体场的环境对稀土离子和过渡金属离子的电子辐射跃迁是一种有利的条件。传统的透明陶瓷制备方法需要经过粉末制备，成型，烧结等复杂的过程，对温度、压力和烧结时间等具有较高的要求，在制备过程中需要严格控制。因此探索新型的透明陶瓷制备技术成为当前相关研究的热点和难点。
虽然玻璃光纤制备过程简单，高效，但由于其无定形网络结构存在较多结构畸变等缺陷，同时由于硅酸盐玻璃体系通常具有较大的声子能量，在掺杂发光离子后，非辐射跃迁概率较大，吸收的部分能量会以热量的形式损失，从而大幅度降低其发光效率。为了解决传统玻璃光纤发光效率较低的问题，研究工作者提出了掺杂微晶玻璃光纤和单晶光纤。但是，微晶玻璃光纤由于结构中仍然存在较多的玻璃相，因此其发光效率与纯晶体光纤仍然相差较大。而单晶光纤则存在制备工艺复杂、成本高、难以大块生产等问题。透明陶瓷作为晶体材料，其晶体场环境可以有效提高发光离子的发光效率。如果能够通过成熟的玻璃光纤拉制技术制备出透明陶瓷光纤，将会具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有制备透明陶瓷玻璃方法中，对温度、压力和烧结时间等具有较高的要求的技术问题，本发明的首要目的在于提供一种多相透明陶瓷以其制备方法。本发明通过玻璃晶化法在常压条件下即可制备透明陶瓷，无需加压，温和条件，且可控析晶(替换不同氟化物，均可获得透明陶瓷)，为今后相关材料设计及制备提供了新的思路和方法。
本发明的另一目的在于提供所述一种多相透明陶瓷的应用，所述的多相透明陶瓷在制备固态光源、平板显示技术、WLED和X射线探测闪烁材料中的应用。
本发明的再一目的在于提供一种利用多相透明陶瓷制备透明陶瓷光纤的方法。
本发明制备的一种多相透明陶瓷和陶瓷光纤，不同晶相之间组成多级致密结构，而且具有较高的光学透过性，发光性能好。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种多相透明陶瓷，由包括如下摩尔百分比的组分制成：
BaCO3:20～40％；
SiO2:15～45％；
Al2O3:15～35％；
LaF3、GdF3、BaF2、MgF2、CaF2、NaF和KF中的一种:15～30％；
Eu2O3、Nd2O3、Pr2O3、CeO2、Tb4O7、Tm2O3、Yb2O3、Er2O3中的一种或多种:0.1～4％。
所述多相透明陶瓷由两种晶相组成，其中一种晶相为BaAl2Si2O8，颗粒尺寸为100～600μm，另一种晶相为LaF3、GdF3、BaF2、CaF2、MgF2、NaF和KF中的任意一种，颗粒尺寸为100～300nm。两种晶相之间组成多级致密结构。
上述一种多相透明陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
(1)按组分及摩尔百分比称取BaCO3、SiO2、Al2O3以及LaF3、GdF3、BaF2、MgF2、CaF2、NaF和KF中的一种和Eu2O3、Nd2O3、Pr2O3、CeO2、Tb4O7、Tm2O3、Yb2O3、Er2O3中的一种或多种，充分研磨后置于1450～1550℃下保温15～120min进行熔化，得到玻璃液；
(2)将玻璃液冷却成形，得到透明玻璃块；
(3)将玻璃块于500～650℃下退火24～96h，得到前驱体玻璃；
(4)将前驱体玻璃置于750～900℃的晶化温度下保温1～10h，冷却至室温后取出，即制备得到所述的多相透明陶瓷。
优选的，步骤(1)所述充分研磨的时间为15～30min。
优选的，步骤(3)中，所述前驱体玻璃制备完成后按需要切割成不同尺寸。
上述一种多相透明陶瓷在制备固态光源、平板显示技术、WLED和X射线探测闪烁材料中的应用。
上述一种多相透明陶瓷的制备方法中步骤(3)所述的前驱体玻璃制备的透明陶瓷光纤的方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述前驱体玻璃作为纤芯玻璃，采用现有玻璃光纤拉制技术制备得到所述的透明陶瓷光纤；具有以下两种方法：
一、一种利用前驱体玻璃制备多相透明陶瓷光纤的方法，包括如下步骤：
(1)将所述前驱体玻璃作为纤芯玻璃，加工成玻璃棒后进行抛光，使表面呈镜面；
(2)选用拉丝温度高于纤芯玻璃熔融温度的玻璃管作为包层管；
(3)将步骤(1)所述抛光后的玻璃棒插入到步骤(2)所述的包层管中，包层管底部用包层用玻璃加封紧，制成预制棒；
(4)将预制棒放入拉丝塔内，升温至包层管的拉丝温度(1000～1650℃)，保温10～120min，使纤芯玻璃软化，根据需要调整拉丝速度，拉制得到不同尺寸的前驱体光纤；
(5)将获得的前驱体光纤置于750～900℃温度下保温1～10h，恢复室温取出，即得到所述多相透明陶瓷光纤。
优选的，步骤(4)所述升温的速率为5℃/min。
优选的，步骤(2)所述包层管为纯石英玻璃管、K9玻璃管和锗酸盐玻璃管中的一种。
二、一种利用前驱体玻璃制备多相透明陶瓷光纤的方法，包括如下步骤：
(1)将所述前驱体玻璃作为纤芯玻璃，将前驱体玻璃研磨成玻璃细粉；
(2)选用拉丝温度高于纤芯玻璃熔融温度的玻璃管作为包层管；
(3)将步骤(1)中所述的玻璃细粉填入到步骤(2)所述包层管中，包层管底部用包层用玻璃加封紧，制成预制棒；
(4)将预制棒放入拉丝塔内，升温至包层管的拉丝温度(1000～1650℃)，保温10～120min，使纤芯玻璃熔化，根据需要调整拉丝速度，拉制得到不同尺寸的前驱体光纤；
(5)将获得的前驱体光纤置于750～900℃温度下保温1～10h，恢复室温取出，即得到所述多相透明陶瓷光纤。
上述一种利用前驱体玻璃制备多相透明陶瓷光纤的方法制备得到的多相透明陶瓷光纤。
上述多相透明陶瓷光纤在制备闪烁体光纤阵列探测材料、光纤激光器和光纤放大器增益光纤材料中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和技术效果:
(1)基于玻璃态-晶态转变在常压条件下成功获得透明陶瓷。通过将前驱体玻璃进行简单热处理获得透明陶瓷的制备方法与传统的透明陶瓷制备技术相比，制备条件温和，制备工艺简单，对设备要求低，高效。
(2)同时在本发明中，通过对玻璃网络结构的设计与调整，以BaCO3-Al2O3-SiO2体系为基础，引入不同的氟化物，最终经过热处理后，引入两种具有不同空间构型的近程结构，其中一种晶相组成为BaAl2Si2O8，颗粒尺寸在100～600μm，构成致密结构，另一种晶相由氟化物组成，颗粒尺寸在100～300nm，镶嵌在BaAl2Si2O8晶相中，与BaAl2Si2O8组成多级结构。根据引入的氟化物种类，纳米尺度的晶相可以为LaF3、GdF3、BaF2、CaF2、MgF2、NaF和KF中的任意一种。在由两种不同晶相组成的多级结构中引入不同价态或不同种类的发光离子，避免了不同分立发光中心的能量传递，同时提高了发光离子的发光强度，使得这种材料具有丰富的发光光谱。通过使用不同的激发波长，可实现多色发光。
(3)基于成熟的玻璃光纤拉制技术，以热处理后能获得透明陶瓷结构的前驱体玻璃作为纤芯玻璃，拉制成玻璃光纤后，经过热处理后能够获得透明陶瓷光纤。提出的透明陶瓷光纤制备方法工艺简单，高效，且制备学校的透明陶瓷光纤具有结晶度高，发光效率高等优点，这些是传统玻璃光纤、微晶玻璃光纤和单晶光纤不能同时具备的。
本发明的机理：从晶体成核生长理论出发，利用玻璃性能连续可调的特点，通过合理的化学组成设计与热处理工艺(热处理温度、时间)对玻璃体系的析晶过程进行调控。本发明需要两种晶相一起析出才能得到透明陶瓷，其中，不加氟化物相，就完全不透明了，氟化物相也不能太高，超过了一定含量，也会失透。
附图说明
图1为实施例1制备的多相透明陶瓷的光学显微镜照片图，其中左上角为多相透明陶瓷的实物图。
图2为图2为实施例1制备的多相透明陶瓷在高倍的扫描电镜下的显微照片图。
图3为实施例1制备的多相透明陶瓷和BaAl2Si2O8、LaF3标准卡片的X射线衍射对比图谱。
图4为实施例1制备的多相透明陶瓷光纤的显微照片图。
图5为实施例1制备的多相透明陶瓷光纤与制备的前驱体玻璃光纤在320nm激发下的发光光谱对比图。
图6为实施例2制备的多相透明陶瓷和BaAl2Si2O8、GdF3标准卡片的X射线衍射对比图。
图7为实施例2制备的多相透明陶瓷光纤与制备的前驱体玻璃光纤在X射线激发下的发光光谱图。
图8为实施例3制备的多相透明陶瓷和BaAl2Si2O8、BaF2标准卡片的X射线衍射对比图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种多相透明陶瓷的制备方法，制备步骤如下：
(1)按以下摩尔百分比称取如下组分原料：25％SiO2，25％BaCO3，25％Al2O3，24.5％LaF3，0.5％Eu2O3然后用玛瑙研钵充分研磨15min；
(2)将混合均匀的原料放入氧化铝坩埚内，置于高温箱式炉中1500℃环境内保温30min进行熔化，得到玻璃熔融液；
(3)将玻璃熔融液倒入模板中冷却成形，得到透明玻璃块；
(4)将玻璃快速转移至马弗炉中，于500℃环境下退火48h，得到前驱体玻璃；
(5)将前驱体玻璃切割成所需尺寸，置于马弗炉中进行热处理，晶化温度为830℃，保温时间4h，恢复室温取出，即制备得到所述多相透明陶瓷。
实施例1制备的多相透明陶瓷的光学显微镜照片如图1所示，从图可以看出，经过热处理后，前驱体玻璃开始析晶并生成致密结构。实施例1制备的多相透明陶瓷和BaAl2Si2O8、LaF3标准卡片的X射线衍射对比图谱如图3所示。结合图1和图3的XRD图谱分析得出，析出的晶相为BaAl2Si2O8和LaF3。
图2为实施例1制备的多相透明陶瓷在高倍的扫描电镜下的显微照片图，结合图1和图2可以看出：LaF3纳米晶相镶嵌在BaAl2Si2O8之中。
一种多相透明陶瓷光纤的制备方法，步骤如下：
(1)将上述多相透明陶瓷的制备方法中步骤(4)制备得到的前驱体玻璃作为纤芯玻璃，加工成直径4mm，长50mm的玻璃棒后进行抛光，使表面呈镜面，得到前驱体玻璃棒；
(2)选用K9玻璃管作为包层玻璃，内径4.1mm，外径20mm，长度为150mm，内外表面均抛光呈镜面；
(3)将前驱体玻璃棒和包层管浸泡在无水乙醇中，用超声清洗30min，再用无水乙醇清洗干净，然后置于70℃烘箱内烘干；
(4)将洁净的前驱体玻璃棒插入到包层管中，包层管下部用直径3.8～4.3mm的端面磨平的锥形包层玻璃细棒塞紧，防止芯棒掉落，制成预制棒；
(5)将预制棒放入拉丝塔内，以5℃/min的升温速度升至包层管的拉丝温度1000℃，保温20min，使纤芯玻璃软化，根据需要调整拉丝速度，拉制不同尺寸的前驱体玻璃光纤。
(6)将获得的前驱体玻璃光纤置于马弗炉中进行晶化处理，热处理温度为850℃，保温时间4h，恢复室温取出即得多相透明陶瓷光纤。
图4为实施例1制备的多相透明陶瓷光纤的显微照片图，从图4可以看出：所述透明陶瓷光纤为致密陶瓷结构。
图5为实施例1制备多相的透明陶瓷光纤与制备的前驱体玻璃光纤在320nm激发下的发光光谱对比图，由图5可以得出：与前驱体玻璃光纤材料相比，陶瓷光纤的发光强度显著增强。
实施例2
一种多相透明陶瓷的制备方法，制备步骤如下：
(1)按以下摩尔百分比称取如下组分原料：30％SiO2，20％BaCO3，30％Al2O3，19.9％GdF3，0.1％Eu2O3然后用玛瑙研钵充分研磨25min；
(2)将混合均匀的原料放入氧化铝坩埚内，置于高温箱式炉中1550℃环境内保温60min进行熔化，得到玻璃熔融液；
(3)将玻璃熔融液倒入模板中快速冷却成形，得到透明玻璃块；
(4)将玻璃快速转移至马弗炉中，于650℃环境下退火96h，得到前驱体玻璃；
(5)将前驱体玻璃切割成所需尺寸，置于马弗炉中进行热处理，晶化温度为790℃，保温时间2h，恢复室温取出，即制备得到所述多相透明陶瓷。
图6为实施例2制备的多相透明陶瓷和BaAl2Si2O8、GdF3标准卡片的X射线衍射对比图，由图6分析得出：析出的晶相为BaAl2Si2O8和GdF3。
一种多相透明陶瓷光纤的制备方法，步骤如下：
(1)将上述制备得到的前驱体玻璃作为纤芯玻璃，加工成直径2mm，长50mm的玻璃棒后进行抛光，使表面呈镜面，得到前驱体玻璃棒；
(2)选用纯石英玻璃管作为包层玻璃，内径2.1mm，外径20mm，长度为150mm，内外表面均抛光呈镜面；
(3)将前驱体玻璃棒和包层管浸泡在无水乙醇中，用超声清洗30min，再用无水乙醇清洗干净，然后置于70℃烘箱内烘干；
(4)将洁净的前驱体玻璃棒插入到包层管中，包层管下部用直径1.8～2.3mm的端面磨平的锥形包层玻璃细棒塞紧，防止芯棒掉落，制成预制棒；
(4)将预制棒放入拉丝塔内，以5℃/min升温至包层管的拉丝温度1500℃，保温30min，使纤芯玻璃软化，根据需要调整拉丝速度，拉制不同尺寸的前驱体玻璃光纤。
(5)将获得的前驱体光纤置于马弗炉中进行晶化处理，热处理温度为810℃，保温时间2.5h，恢复室温取出即得多相透明陶瓷光纤。
图7为实施例2制备的多相透明陶瓷光纤与制备的前驱体玻璃光纤在X射线激发下的发光光谱，由图7可以得出：与玻璃光纤相比，陶瓷光纤在X射线激发下的发光强度明显提高，陶瓷光纤具有更好的X射线吸收转化能力，显示了陶瓷光纤在X射线探测材料中的潜在应用前景。
实施例3
一种多相透明陶瓷的制备方法，制备步骤如下：
(1)按以下摩尔百分比称取如下组分原料：40％SiO2，20％BaCO3，25％Al2O3，14％BaF2，1％Eu2O3然后用玛瑙研钵充分研磨25min；
(2)将混合均匀的原料放入氧化铝坩埚内，置于高温箱式炉中1500℃环境内保温20min进行熔化，得到玻璃熔融液；
(3)将玻璃熔融液倒入模板中冷却成形，得到透明玻璃块；
(4)将玻璃快速转移至马弗炉中，于550℃环境下退火96h，得到前驱体玻璃；
(5)将前驱体玻璃切割成所需尺寸，置于马弗炉中进行热处理，晶化温度为800℃，保温时间2.5h，恢复室温取出，即制备得到所述多相透明陶瓷。
图8为实施例3制备的多相透明陶瓷和BaAl2Si2O8、BaF2标准卡片的X射线衍射对比图，由图8分析得出，析出的晶相为BaAl2Si2O8和BaF2。
一种多相透明陶瓷光纤的制备方法，步骤如下：
(1)将上述制备得到的前驱体玻璃作为纤芯玻璃，在玛瑙研钵中充分研磨成粉，得到纤芯玻璃粉；
(2)选用纯石英玻璃管作为包层玻璃，内径2.1mm，外径20mm，长度为150mm，内外表面均抛光呈镜面；
(4)将纤芯玻璃粉在真空手套箱中填入到经过洁净的包层管中，包层管下部用直径1.8～2.3mm的端面磨平的锥形包层玻璃细棒塞紧，防止粉末掉落，制成预制棒；
(4)将预制棒放入拉丝塔内，以5℃/min升温至包层管的拉丝温度1500℃，保温40min，使纤芯玻璃充分熔融，根据需要调整拉丝速度，拉制不同尺寸的前驱体光纤。
(5)将获得的前驱体光纤置于马弗炉中进行晶化处理，热处理温度为800℃，保温时间3h，恢复室温取出即得多相透明陶瓷光纤。
实施例3制备得到多相的透明陶瓷光纤的性能与实施例1制备得到多相的透明陶瓷光纤的性能相似。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质和原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多相透明陶瓷，其特征在于，由包括如下摩尔百分比的组分制成：
BaCO3:20～40％；
SiO2:15～45％；
Al2O3:15～35％；
LaF3、GdF3、BaF2、MgF2、CaF2、NaF和KF中的一种:15～30％；
Eu2O3、Nd2O3、Pr2O3、CeO2、Tb4O7、Tm2O3、Yb2O3、Er2O3中的一种或两种以上:0.1～4％。
2.权利要求1述所述多相透明陶瓷，其特征在于，由两种晶相组成，其中一种晶相为BaAl2Si2O8，颗粒尺寸为10～600μm，另一种晶相为LaF3、GdF3、BaF2、CaF2、MgF2、NaF和KF中的任意一种，颗粒尺寸为10～300nm，两种晶相之间组成致密结构。
3.权利要求1～2任一项所述一种多相透明陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按组分及摩尔百分比称取BaCO3、SiO2、Al2O3以及LaF3、GdF3、BaF2、CaF2、NaF和KF中的一种和Eu2O3、Nd2O3、Pr2O3、CeO2、Tb4O7、Tm2O3、Yb2O3、Er2O3中的一种或两种以上，充分研磨后置于1450～1550℃下保温15～120min进行熔化，得到玻璃液；
(2)将玻璃液冷却成形，得到透明玻璃块；
(3)将玻璃块于500～650℃下退火24～96h，得到前驱体玻璃；
(4)将前驱体玻璃置于750～900℃的晶化温度下保温1～10h，冷却至室温后取出，即制备得到所述的多相透明陶瓷。
4.根据权利要求3所述一种多相透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述充分研磨的时间为15～30min。
5.权利要求1～2所述一种多相透明陶瓷在制备固态光源、平板显示技术、WLED和X射线探测闪烁材料中的应用。
6.一种利用权利要求3步骤(3)所述的前驱体玻璃制备多相透明陶瓷光纤的方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述前驱体玻璃作为纤芯玻璃，采用现有玻璃光纤拉制技术制备得到所述的透明陶瓷光纤。
7.权利要求6所述的制备多相透明陶瓷光纤的方法制备得到的多相透明陶瓷。
8.权利要求7所述多相透明陶瓷在制备闪烁体光纤阵列探测材料、光纤激光器和光纤放大器增益光纤材料中的应用。
CN202010414516.6A 2020-05-15 2020-05-15 一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用 Active CN111620566B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010414516.6A CN111620566B (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010414516.6A CN111620566B (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111620566A true CN111620566A (zh) 2020-09-04
CN111620566B CN111620566B (zh) 2021-10-22

Family

ID=72257033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010414516.6A Active CN111620566B (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111620566B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1221851A (en) * 1967-03-29 1971-02-10 Zeiss Stiftung Improvements in or relating to glass ceramics
CN1607191A (zh) * 2003-09-19 2005-04-20 株式会社小原 超低热膨胀透明玻璃陶瓷
CN1837142A (zh) * 2006-04-07 2006-09-27 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种镥铝石榴石基透明陶瓷及其制备方法
CN101209898A (zh) * 2006-12-27 2008-07-02 中国科学院福建物质结构研究所 一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法
EP2205533A1 (en) * 2007-08-28 2010-07-14 Corning Incorporated Refractory glass ceramics
CN102268259A (zh) * 2011-06-14 2011-12-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光中心分区域掺杂稀土上转换荧光材料及其制备方法
CN103881721A (zh) * 2013-12-26 2014-06-25 昆明理工大学 一种增强型频率转换发光材料的制备方法
CN104211303A (zh) * 2014-08-25 2014-12-17 浙江大学 良好光学透过性的含大尺寸微晶相的微晶玻璃及制备方法
CN104556671A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 华南理工大学 过渡金属离子掺杂的微晶玻璃光纤的制备方法
CN107540227A (zh) * 2017-09-11 2018-01-05 济南大学 铕掺杂含长石相的微晶玻璃及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1221851A (en) * 1967-03-29 1971-02-10 Zeiss Stiftung Improvements in or relating to glass ceramics
CN1607191A (zh) * 2003-09-19 2005-04-20 株式会社小原 超低热膨胀透明玻璃陶瓷
CN1837142A (zh) * 2006-04-07 2006-09-27 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种镥铝石榴石基透明陶瓷及其制备方法
CN101209898A (zh) * 2006-12-27 2008-07-02 中国科学院福建物质结构研究所 一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法
EP2205533A1 (en) * 2007-08-28 2010-07-14 Corning Incorporated Refractory glass ceramics
CN102268259A (zh) * 2011-06-14 2011-12-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光中心分区域掺杂稀土上转换荧光材料及其制备方法
CN103881721A (zh) * 2013-12-26 2014-06-25 昆明理工大学 一种增强型频率转换发光材料的制备方法
CN104211303A (zh) * 2014-08-25 2014-12-17 浙江大学 良好光学透过性的含大尺寸微晶相的微晶玻璃及制备方法
CN104556671A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 华南理工大学 过渡金属离子掺杂的微晶玻璃光纤的制备方法
CN107540227A (zh) * 2017-09-11 2018-01-05 济南大学 铕掺杂含长石相的微晶玻璃及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHAOFEI WEN ET AL.: "Pressureless Crystallization of Glass for Transparent", 《ADVANCED SCIENCE》 *
马荣华: "银/稀土掺杂发光功能玻璃与玻璃陶瓷的制备与光谱性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111620566B (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stevenson et al. Fluoride materials for optical applications: Single crystals, ceramics, glasses, and glass–ceramics
CN101935208B (zh) 稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料及其制备方法
CN104556678B (zh) 一种量子点掺杂微晶玻璃光纤的制备方法
CN103881721B (zh) 一种增强型频率转换发光材料的制备方法
CN103803804A (zh) 一种纳米玻璃陶瓷上转换发光材料及其制备方法
CN108439789A (zh) 一种透明纳米晶复合玻璃光纤的制备方法
CN109516679B (zh) 一种稀土离子掺杂微晶玻璃的中红外发光材料及其制备方法
CN102765883B (zh) 一种钇铝石榴石微晶玻璃的制备方法
CN111620566B (zh) 一种多相透明陶瓷、多相透明陶瓷光纤及其制备方法和应用
CN105712635B (zh) 一种Eu3+/Yb3+共掺杂硅酸盐微晶玻璃及其制备方法和应用
CN102560668A (zh) 一种具有锆英石结构钒酸盐复合激光晶体的制备方法
CN102560666A (zh) 一种石榴石结构复合激光晶体的制备方法
CN109369024B (zh) 一种析出BaEuF5纳米晶的锗硅酸盐微晶玻璃及其制备方法
CN117166051A (zh) 一种基于逆向激光加热基座法快速生长稀土掺杂铝酸钇晶体的方法
CN109354417B (zh) 一种析出NaTbF4纳米晶的锗硅酸盐微晶玻璃及其制备方法
CN1265083A (zh) 透明氟化镧玻璃－陶瓷
Chen et al. Synthesis of monoclinic celsian from seeded alkoxide gels
CN1955130A (zh) 一种玻璃陶瓷及其制备方法
Dan et al. Effects of heat treatment and Yb 3+ concentration on the downconversion emission of Er 3+/Yb 3+ co-doped transparent silicate glass-ceramics
CN109369023B (zh) 一种析出Ba2LaF7纳米晶的锗硅酸盐微晶玻璃及其制备方法
CN108715549B (zh) 一种制备稀土硫化物γ-Ln2S3透明陶瓷的方法
CN116730621B (zh) 高结晶度和透明度的稀土掺杂氟氧微晶玻璃及其制备方法
CN112695375A (zh) 一种氧化锆晶体的制备方法
CN113087387B (zh) 一种Yb:YAG掺杂石英玻璃复合材料及其制备方法
Song et al. Preparation and characterization of Er3+/Yb3+ co-doped Na2O–Nb2O5–SiO2 transparent glass-ceramics

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
OL01 Intention to license declared
OL01 Intention to license declared