CN113149632B - 一种高硬度yag基复合结构透明陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷，透明陶瓷的复合结构为M1：YAG/M2：YAG/M1：YAG，M1和M2均为在近红外及中红外波段发光的稀土离子。其制备方法：通过水基流延成型分别制备M1：YAG单层素坯和M2：YAG单层素坯；将制得的M1：YAG单层素坯和M2：YAG单层素坯依次进行叠层得流延片，再将流延片置于150～300MPa下温等得到陶瓷素坯；将陶瓷素坯依次进行马弗炉中排胶、真空炉中烧结、马弗炉中退火、双面抛光，即得高硬度YAG基复合结构透明陶瓷。该制备方法简单环保，通过该方法可制备得到渐变晶粒尺寸多层复合结构的透明陶瓷，该透明陶瓷在硬度、致密性、韧性、均匀性等方面得到了大幅度提升。

Description

一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及透明陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷及其制备方法。
背景技术
钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)透明陶瓷因其具有成本低、稀土离子高浓度掺杂、易于实现复合结构制备等优点逐渐成为YAG单晶的替代品，可作为背板材料、防护面罩和固体激光器的主体材料。透明陶瓷材料作为新兴背板材料具有超高的硬度，光泽度、化学稳定性和热稳定性均优于玻璃背板，还具有超高的耐磨性，其硬度约为14GPa；断裂韧性为18.6MPa·m1/2，约为玻璃材料的10倍。因此，透明陶瓷作为背板材料的市场前景要远超于玻璃背板材料，具有十分广阔的应用市场，前景十分巨大。
为了进一步提高YAG透明陶瓷的机械性能，一方面要求在烧结过程中消除陶瓷体中的光散射中心(残留气孔和第二相)；另一方面，在原料粉体的选择过程中，纳米级(晶粒尺寸)与微米级透明陶瓷相比，由于瑞利光散射被大大削弱，纳米级透明陶瓷的霍尔-帕奇效应也将显著增强透明陶瓷的机械性能。因此，纳米级透明陶瓷是大势所趋。然而，由于在高的烧结温度下晶粒会快速生长，使用烧结技术实现纳米级透明陶瓷仍然是一个巨大的挑战。
陶瓷层状复合陶瓷是一种新型复合陶瓷，本质上不同于传统的以消除缺陷为目的陶瓷，而是耐缺陷增韧陶瓷，层状复合陶瓷能在保持陶瓷材料低密度、高强度等特性的同时，能够大幅度提高材料硬度、断裂韧性、冲击韧性、断裂功及使用可靠性。公开号CN112028492A公开了一种M：YAG-Al2O3纳米层状复合透明陶瓷及其制备方法，该方法原料氧化铝、氧化钇和含M氧化物球磨混合、干燥、煅烧、压制成型后，采用高功率激光装置加热得到透明玻璃材料，研磨抛光后进行退火晶化处理，得到纳米层状复合透明陶瓷。该发明得到的陶瓷完全致密，无玻璃相，密度达到4.26～4.55g/cm3，其机械强度高，硬度可达25～28GPa。然而，该方法所需的工艺是十分苛刻的，精度高，成本较高，不适合大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷及其制备方法，该制备方法工艺简单环保，成本较低，通过该方法可制备得到渐变晶粒尺寸多层复合结构的透明陶瓷，该透明陶瓷能在硬度、致密性、韧性、均匀性等方面得到提高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷，所述透明陶瓷是通过加入不同M稀土离子的YAG基透明陶瓷单层素坯依次叠层制备而成的复合结构，该复合结构为M1：YAG/M2：YAG/M1：YAG，M1和M2均为在近红外及中红外波段发光的稀土离子。
优选的，不同稀土离子M1和M2分别为La3+、Sm3+、Eu3+、Er3+、Yb3+、Tm3+中的一种。
上述高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备M1：YAG单层素坯：
(1-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、分散剂A、烧结助剂置于球磨罐内，再加入陶瓷粉体总质量0.05～0.2wt.％的M1氧化物粉体，再依次经过球磨、干燥、过筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅰ；
(1-2)将煅烧后的混合粉体Ⅰ置于去离子水中，加入一定量的分散剂B和粘结剂混合得到浆料，调节浆料的pH为9～12，球磨8～12h后加入增塑剂，继续球磨12～24h，制备固含量为55～70wt.％含M1氧化物的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；
(1-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.02～0.2mm的M1：YAG单层陶瓷素坯；
(2)制备M2：YAG单层素坯：
(2-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、分散剂A、烧结助剂置于球磨罐内，再加入陶瓷粉体总质量0.05～0.2wt.％的M2氧化物粉体，再依次经过球磨、干燥、过筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅱ；
(2-2)将煅烧后的混合粉体Ⅱ置于去离子水中，加入一定量的分散剂B和粘结剂混合得到浆料，调节浆料的pH为9～12，球磨12～24h后加入增塑剂，继续球磨12～24h，制备固含量为55～70wt.％含M2氧化物的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；
(2-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.02～0.2mm的M2：YAG单层陶瓷素坯；
(3)将制得的M1：YAG单层素坯和M2：YAG单层素坯依次进行叠层得流延片，再将流延片置于150～300MPa下温等得到陶瓷素坯；
(4)将陶瓷素坯置于马弗炉中进行排胶处理，再将排胶处理后的陶瓷素坯置于真空炉中烧结，最后将陶瓷置于马弗炉中在空气气氛下退火并双面抛光，即得高硬度YAG基复合结构透明陶瓷。
优选的，步骤(1-1)和(2-1)中，分散剂A为聚醚酰亚胺，分散剂A的添加量为陶瓷粉体总质量的0.1～0.8％；烧结助剂为氧化镁和正硅酸乙酯的混合物，二者之间的质量比为(1-5)：1，烧结助剂的加入量为陶瓷粉体总质量的0.1～0.5％。
优选的，步骤(1-1)和(2-1)中，所述马弗炉煅烧温度为600～1000℃，保温时间为4～9h。
优选的，步骤(1-2)和(2-2)中，分散剂B为鲱鱼油、鱼油、油酸或聚丙烯酸中任意一种或几种，分散剂B的添加量为陶瓷粉体总质量的1～5％；粘结剂为聚乙烯醇，粘结剂的添加量为陶瓷粉体总质量的3～10％；所述增塑剂为聚乙二醇、甘油中的一种或两种，增塑剂的添加量为陶瓷粉体总质量的2～7％。
优选的，步骤(1-2)和(2-2)中，采用四甲基氢氧化铵调节pH值；真空除泡机的真空压力为1～2Torr，除泡时间10～20min。
优选的，步骤(1-1)和(2-1)中，球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为(1～3)：1；以220r/min球磨8～12h；步骤(1-2)和(2-2)中的球磨采用高纯Al2O3磨球。
优选的，步骤(3)中，叠层总数量为40～80层，叠层后的总厚度为0.8～16mm。
优选的，步骤(4)中，所述排胶温度为600～900℃，升温速率为0.5～2℃/min；真空烧结温度为1650～1870℃，真空炉腔中真空度保持在10-3～10-4Pa；退火温度为1200～1600℃。
本发明中由于加入不同稀土氧化物的YAG流延素坯层的晶粒尺寸不同，导致烧结后的陶瓷硬度提高，不同含M氧化物YAG基多层复合流延素坯叠层烧结后，由于弹性模量、线胀系数不同，进而导致层间产生宏观应力，在表面受到外力作用时，能最大限度地吸收应变能力，并且使裂纹沿界面产生反复偏转、拐折，以此达到提高表面性能和整体硬度的目的。
与现有技术方案相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用晶粒尺寸交错变化的复合结构增强陶瓷机械性能的思路，制备出了YAG基多层复合陶瓷薄片，硬度可达30GPa以上，断裂韧性达25MPa·m1/2以上，相比较纯YAG透明陶瓷，硬度约提高2倍，断裂韧性提高了1.5倍，机械性能得到大幅度提升；
(2)本发明采用水基流延成型技术，与有机流延相比，工艺简单环保，成本较低，可极大地降低浆料中有机物的使用量，提高浆料的固含量，从而提高素坯的均匀性、致密度和强度，素坯经真空烧结并抛光后透光率可达理论透过率的83％以上。
附图说明
图1是本发明实施例二制备样品透明陶瓷的结构示意图；
附图中：1、加Er2O3的YAG单层素坯，2、加Eu2O3的单层素坯，3、应力，4、裂纹；
图2是本发明实施例二制备样品透明陶瓷的光学透过率图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备La：YAG单层素坯：
(1-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体共60g，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、0.06g(陶瓷粉体总质量0.1％)的聚醚酰亚胺、0.06g(陶瓷粉体总质量0.1％)的氧化镁和正硅酸乙酯置于球磨罐内，氧化镁和正硅酸乙酯之间的质量比为1：1，再加入0.03g(陶瓷粉体总质量0.05wt.％)的La2O3粉体，再依次经过球磨、干燥、过200目筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅰ；球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为3：1；以220r/min球磨8h；马弗炉煅烧温度为600℃，保温时间为9h；
(1-2)将煅烧后的混合粉体Ⅰ置于去离子水中，加入0.6g(陶瓷粉体总质量的1％的)鲱鱼油和1.8g(陶瓷粉体总质量的3％)的聚乙烯醇混合得到浆料，采用四甲基氢氧化铵调节浆料的pH为9，采用高纯Al2O3磨球球磨12h后加入4.2g(陶瓷粉体总质量的7％)的聚乙二醇，继续采用高纯Al2O3磨球球磨12h，制备固含量为55wt.％含La2O3的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；真空除泡机的真空压力为2Torr，除泡时间10min；
(1-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.02mm的La：YAG单层陶瓷素坯；
(2)制备Sm：YAG单层素坯：
(2-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体共60g，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、0.06g(陶瓷粉体总质量0.1％)的聚醚酰亚胺、0.06g(陶瓷粉体总质量0.1％)的氧化镁和正硅酸乙酯置于球磨罐内，氧化镁和正硅酸乙酯之间的质量比为1：1，再加入0.03g(陶瓷粉体总质量0.05wt.％)的Sm2O3粉体，再依次经过球磨、干燥、过200目筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅱ；球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为3：1；以220r/min球磨8h；马弗炉煅烧温度为600℃，保温时间为9h；
(2-2)将煅烧后的混合粉体Ⅱ置于去离子水中，加入0.6g(陶瓷粉体总质量的1％的)鲱鱼油和1.8g(陶瓷粉体总质量的3％)的聚乙烯醇混合得到浆料，采用四甲基氢氧化铵调节浆料的pH为9，采用高纯Al2O3磨球球磨12h后加入4.2g(陶瓷粉体总质量的7％)的聚乙二醇，继续采用高纯Al2O3磨球球磨12h，制备固含量为55wt.％含Sm2O3的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；
(2-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.02mm的Sm：YAG单层陶瓷素坯；
(3)将制得的La：YAG单层素坯和Sm：YAG单层素坯依次进行叠层得流延片，再将流延片置于150MPa下温等得到陶瓷素坯；叠层总数量为80层，叠层后的总厚度为1.6mm；
(4)将陶瓷素坯置于马弗炉中进行排胶处理，再将排胶处理后的陶瓷素坯置于真空炉中烧结，最后将陶瓷置于马弗炉中在空气气氛下退火并双面抛光，即得高硬度YAG基复合结构透明陶瓷；所述排胶温度为600℃，升温速率为0.5℃/min；真空烧结温度为1650℃，真空炉腔中真空度保持在10-3Pa；退火温度为1200℃。
本实施例所制备得到的透明陶瓷的硬度可达31GPa，断裂韧性达28MPa·m1/2，透过率可达85％。
实施例二
一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备Er：YAG单层素坯：
(1-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体共60g，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、0.24g(陶瓷粉体总质量0.4％)的聚醚酰亚胺、0.18g(陶瓷粉体总质量0.1％)的氧化镁和正硅酸乙酯置于球磨罐内，氧化镁和正硅酸乙酯之间的质量比为3：1，再加入0.06g(陶瓷粉体总质量0.1wt.％)的Er2O3粉体，再依次经过球磨、干燥、过200目筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅰ；球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为2：1；以220r/min球磨10h；马弗炉煅烧温度为800℃，保温时间为6.5h；
(1-2)将煅烧后的混合粉体Ⅰ置于去离子水中，加入3g(陶瓷粉体总质量的5％的)鱼油和3g(陶瓷粉体总质量的5％)的聚乙烯醇混合得到浆料，采用四甲基氢氧化铵调节浆料的pH为10，采用高纯Al2O3磨球球磨18h后加入2.4g(陶瓷粉体总质量的4％)聚乙二醇，继续采用高纯Al2O3磨球球磨18h，制备固含量为65wt.％含Er2O3的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；真空除泡机的真空压力为1Torr，除泡时间20min；
(1-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.1mm的Er：YAG单层陶瓷素坯；
(2)制备Eu：YAG单层素坯：
(2-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体共60g，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、0.24g(陶瓷粉体总质量0.4％)的聚醚酰亚胺、0.18g(陶瓷粉体总质量0.1％)的氧化镁和正硅酸乙酯置于球磨罐内，氧化镁和正硅酸乙酯之间的质量比为3：1，再加入0.06g(陶瓷粉体总质量0.1wt.％)的Eu2O3粉体，再依次经过球磨、干燥、过200目筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅱ；球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为2：1；以220r/min球磨10h；马弗炉煅烧温度为800℃，保温时间为6.5h；
(2-2)将煅烧后的混合粉体Ⅱ置于去离子水中，加入3g(陶瓷粉体总质量的5％的)鱼油和3g(陶瓷粉体总质量的5％)的聚乙烯醇混合得到浆料，采用四甲基氢氧化铵调节浆料的pH为10，采用高纯Al2O3磨球球磨18h后加入2.4g(陶瓷粉体总质量的4％)聚乙二醇，继续采用高纯Al2O3磨球球磨18h，制备固含量为65wt.％含Eu2O3的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；真空除泡机的真空压力为1Torr，除泡时间20min；
(2-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.1mm的Eu：YAG单层陶瓷素坯；
(3)将制得的Er：YAG单层素坯和Eu：YAG单层素坯依次进行叠层得流延片，再将流延片置于200MPa下温等得到陶瓷素坯；叠层总数量为60层，叠层后的总厚度为6mm；
(4)将陶瓷素坯置于马弗炉中进行排胶处理，再将排胶处理后的陶瓷素坯置于真空炉中烧结，最后将陶瓷置于马弗炉中在空气气氛下退火并双面抛光，即得高硬度YAG基复合结构透明陶瓷；所述排胶温度为800℃，升温速率为1℃/min；真空烧结温度为1750℃，真空炉腔中真空度保持在10-3Pa；退火温度为1400℃。
本实施例所制备得到的透明陶瓷的硬度可达32GPa，断裂韧性达28MPa·m1/2，透过率可达86％。
图1为本实施例制备样品透明陶瓷的结构示意图，从图中可以看出，加Er2O3的YAG单层素坯1与加Eu2O3的单层素坯2之间的晶粒尺寸不同，因而弹性模量、线胀系数也均不同，进而导致二者层间产生宏观应力3，在表面受到外力作用时，能最大限度地吸收应变能力，并且使裂纹4沿界面产生反复偏转、拐折，以此达到提高表面性能和整体硬度的目的。
图2为本实施例制备样品透明陶瓷的光学透过率图，从图中可以看出，素坯经真空烧结并抛光后透光率可达理论透过率的83％以上。
实施例三
一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备Yb：YAG单层素坯：
(1-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体共60g，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、0.48g(陶瓷粉体总质量0.8％)的聚醚酰亚胺、0.3g(陶瓷粉体总质量0.5％)的氧化镁和正硅酸乙酯置于球磨罐内，氧化镁和正硅酸乙酯之间的质量比为5：1，再加入0.12g(陶瓷粉体总质量0.2wt.％)的Yb2O3粉体，再依次经过球磨、干燥、过200目筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅰ；球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为1：1；以220r/min球磨12h；马弗炉煅烧温度为1000℃，保温时间为4h；
(1-2)将煅烧后的混合粉体Ⅰ置于去离子水中，加入1.8g(陶瓷粉体总质量的3％的)聚丙烯酸和6g(陶瓷粉体总质量的10％)的聚乙烯醇混合得到浆料，采用四甲基氢氧化铵调节浆料的pH为12，采用高纯Al2O3磨球球磨24h后加入1.2g(陶瓷粉体总质量的2～7％)甘油，继续采用高纯Al2O3磨球球磨24h，制备固含量为70wt.％含Yb2O3的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；真空除泡机的真空压力为2Torr，除泡时间15min；
(1-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.2mm的Yb：YAG单层陶瓷素坯；
(2)制备Tm：YAG单层素坯：
(2-1)按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体共60g，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、0.48g(陶瓷粉体总质量0.8％)的聚醚酰亚胺、0.3g(陶瓷粉体总质量0.5％)的氧化镁和正硅酸乙酯置于球磨罐内，氧化镁和正硅酸乙酯之间的质量比为5：1，再加入0.12g(陶瓷粉体总质量0.2wt.％)的Tm2O3粉体，再依次经过球磨、干燥、过200目筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅱ；球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为1：1；以220r/min球磨12h；马弗炉煅烧温度为1000℃，保温时间为4h；
(2-2)将煅烧后的混合粉体Ⅱ置于去离子水中，加入1.8g(陶瓷粉体总质量的3％的)聚丙烯酸和6g(陶瓷粉体总质量的10％)的聚乙烯醇混合得到浆料，采用四甲基氢氧化铵调节浆料的pH为12，采用高纯Al2O3磨球球磨24h后加入1.2g(陶瓷粉体总质量的2～7％)甘油，继续采用高纯Al2O3磨球球磨24h，制备固含量为70wt.％含Tm2O3的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；真空除泡机的真空压力为2Torr，除泡时间15min；
(2-3)将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.2mm的Tm：YAG单层陶瓷素坯；
(3)将制得的Yb：YAG单层素坯和Tm：YAG单层素坯依次进行叠层得流延片，再将流延片置于300MPa下温等得到陶瓷素坯；叠层总数量为40层，叠层后的总厚度为8mm；
(4)将陶瓷素坯置于马弗炉中进行排胶处理，再将排胶处理后的陶瓷素坯置于真空炉中烧结，最后将陶瓷置于马弗炉中在空气气氛下退火并双面抛光，即得高硬度YAG基复合结构透明陶瓷；所述排胶温度为900℃，升温速率为2℃/min；真空烧结温度为1870℃，真空炉腔中真空度保持在10-4Pa；退火温度为1600℃。
本实施例所制备得到的透明陶瓷的硬度可达30GPa，断裂韧性达26MPa·m1/2，透过率可达83％。

Claims (9)

1.一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述透明陶瓷是通过加入不同M稀土离子的YAG基透明陶瓷单层素坯依次叠层制备而成的复合结构，该复合结构为M1：YAG/M2：YAG/M1：YAG，M1 和M2均为在近红外及中红外波段发光的稀土离子；具体步骤如下：
（1）制备M1：YAG单层素坯：
（1-1）按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、分散剂A、烧结助剂置于球磨罐内，再加入陶瓷粉体总质量0.05～0.2wt.％的M1氧化物粉体，再依次经过球磨、干燥、过筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅰ；
（1-2）将煅烧后的混合粉体Ⅰ置于去离子水中，加入分散剂B和粘结剂混合得到浆料，调节浆料的pH为9～12，球磨8～12 h后加入增塑剂，继续球磨12～24 h，制备固含量为55～70wt.%含M1氧化物的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；
（1-3）将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.02～0.2 mm的M1：YAG单层陶瓷素坯；
（2）制备M2：YAG单层素坯：
（2-1）按照Y3Al5O12化学计量比分别称量Y2O3粉体和Al2O3粉体作为陶瓷粉体，以无水乙醇作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体、分散剂A、烧结助剂置于球磨罐内，再加入陶瓷粉体总质量0.05～0.2wt.％的M2氧化物粉体，再依次经过球磨、干燥、过筛后置于马弗炉中煅烧得到水基流延成型用的混合粉体Ⅱ；
（2-2）将煅烧后的混合粉体Ⅱ置于去离子水中，加入分散剂B和粘结剂混合得到浆料，调节浆料的pH为9～12，球磨12～24 h后加入增塑剂，继续球磨12～24 h，制备固含量为55～70 wt.%含M2氧化物的YAG浆料；将浆料通过真空除泡机进行除泡；
（2-3）将除泡后的浆料倒入流延机的料槽中进行流延，干燥成型后得到厚度为0.02～0.2 mm的M2：YAG单层陶瓷素坯；
（3）将制得的M1：YAG单层素坯和M2：YAG单层素坯依次进行叠层得流延片，再将流延片置于150~300MPa下温等得到陶瓷素坯；
（4）将陶瓷素坯置于马弗炉中进行排胶处理，再将排胶处理后的陶瓷素坯置于真空炉中烧结，最后将陶瓷置于马弗炉中在空气气氛下退火并双面抛光，即得高硬度YAG基复合结构透明陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1-1）和（2-1）中，分散剂A为聚醚酰亚胺，分散剂A的添加量为陶瓷粉体总质量的0.1～0.8％；烧结助剂为氧化镁和正硅酸乙酯的混合物，二者之间的质量比为（1-5）：1，烧结助剂的加入量为陶瓷粉体总质量的0.1～0.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1-1）和（2-1）中，所述马弗炉煅烧温度为600~1000℃，保温时间为4~9 h。
4.根据权利要求1或2所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1-2）和（2-2）中，分散剂B为鱼油、油酸或聚丙烯酸中任意一种或几种，分散剂B的添加量为陶瓷粉体总质量的1～5％；粘结剂为聚乙烯醇，粘结剂的添加量为陶瓷粉体总质量的3～10％；所述增塑剂为聚乙二醇、甘油中的一种或两种，增塑剂的添加量为陶瓷粉体总质量的2～7％。
5.根据权利要求1或2所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1-2）和（2-2）中，采用四甲基氢氧化铵调节pH值；真空除泡机的真空压力为1～2Torr，除泡时间10~20min。
6.根据权利要求1或2所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1-1）和（2-1）中，球磨参数为：磨球为高纯Al2O3磨球，磨球与陶瓷粉体总质量之比为（1～3）：1；以220 r/min球磨8~12 h；步骤（1-2）和（2-2）中的球磨采用高纯Al2O3磨球。
7.根据权利要求1或2所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，叠层总数量为40~80层，叠层后的总厚度为0.8~16mm。
8.根据权利要求1或2所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述排胶温度为600～900℃，升温速率为0.5～2℃/min；真空烧结温度为1650～1870℃，真空炉腔中真空度保持在10-3～10-4 Pa；退火温度为1200～1600℃。
9.根据权利要求1所述的一种高硬度YAG基复合结构透明陶瓷的制备方法，其特征在于，不同稀土离子M1和M2分别为La3+、Sm3+、Eu3+、Er3+、Yb3+、Tm3+中的一种。
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