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铪酸盐化合物普遍具有比较高的熔点、密度和有效原子序数,其中有些在掺杂稀土元素离子后,具备快衰减、高光输出等特点,在闪烁陶瓷、激光介质、高温视窗等方面有潜在的应用前景。然而,由于铪酸盐化合物的高熔点,致使其单晶制备困难,很大程度上限制了其应用。相对而言,采用陶瓷制备技术获得铪酸盐透明材料是一条有效的途径。
本文主要研究了一类新型铪酸盐化合物—铪酸钡(BaHfO3),铪酸钇(Y2Hf2O7)和铪酸钇钡(YBa2HfO5.5)的粉体制备和透明陶瓷的烧制。首先,本文研究了燃烧法、草酸盐共沉淀法和固相反应法合成铪酸钡纳米粉体。对燃烧反应法的不同燃料进行了探讨,得出优选燃料为甘氨酸。摸索出了草酸盐共沉淀法合成铪酸钡纳米粉的基本工艺,并研究了反应条件和分散剂浓度对粉体粒度和分布的影响。研究表明,通过控制反应条件和分散剂浓度,可以获得单相纳米铪酸钡粉体。对三种合成方法制备出的粉体的烧结性能做了对比研究。探讨了烧结助剂氧化钇(Y2O3)对陶瓷致密化的影响,得出了优化烧结助剂用量。其次,本文还研究草酸盐共沉淀法合成铪酸钇(Y2Hf2O7)粉体的实验条件和表面活性剂浓度对粉体形貌和粒度的影响,制备出粒度为100~300nm的铪酸钇粉体。研究发现了反应过程中表面活性剂用量对粉体形貌的重要影响作用,并对形成机理做了探讨。采用真空烧结工艺1910℃保温6~12h,制备出样品厚度1mm的可见光波段直线透过率约63%的铪酸钇透明陶瓷。另外,在本工作过程中,采用固相反应法合成了铪酸钇钡粉体,并采用真空烧结方法获得了半透明陶瓷。