一种自激辐射吸收材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自激辐射吸收材料，属于激光材料领域。该自激辐射吸收材料的化学式为：Y3-x-y-zSmxScyLuzAl5O12，其中，0＜x≤0.215、0.03≤y≤0.3、0.03≤z≤0.9。通过将离子半径比Y3+离子小的Sc3+和Lu3+离子取代Sm:YAG中部分Y3+离子，形成一种新的Sm:YLSAG材料，其在1068nm左右的吸收峰将蓝移至1065.8nm左右，从而Sm:YLSAG在1064nm波长处的吸收系数较大。此外，本发明专利技术还提供了自激辐射吸收材料的制备方法，通过将含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液逐滴加入到含Al2O3粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液中，进行化学共沉淀反应得到沉淀物，并对该沉淀物进行固相反应烧结处理，制备得到本发明专利技术Sm:YLSAG材料。化学共沉淀-固相反应烧结相结合，工艺简单、易控制、具有良好的重复性和稳定性，适于规模化工业生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种自激辐射吸收材料，属于激光材料领域。该自激辐射吸收材料的化学式为：Y3-x-y-zSmxScyLuzAl5O12，其中，0＜x≤0.215、0.03≤y≤0.3、0.03≤z≤0.9。通过将离子半径比Y3+离子小的Sc3+和Lu3+离子取代Sm:YAG中部分Y3+离子，形成一种新的Sm:YLSAG材料，其在1068nm左右的吸收峰将蓝移至1065.8nm左右，从而Sm:YLSAG在1064nm波长处的吸收系数较大。此外，本专利技术还提供了自激辐射吸收材料的制备方法，通过将含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液逐滴加入到含Al2O3粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液中，进行化学共沉淀反应得到沉淀物，并对该沉淀物进行固相反应烧结处理，制备得到本专利技术Sm:YLSAG材料。化学共沉淀-固相反应烧结相结合，工艺简单、易控制、具有良好的重复性和稳定性，适于规模化工业生产。【专利说明】
本专利技术涉及激光材料领域，特别涉及。
技术介绍
惨钦乾招石槽石(Neodymium-dopedYttrium Aluminium Garnet:以下简称Nd:YAG)固体激光器是一种以Nd:YAG晶体(或陶瓷)作为工作介质的激光器，其具有转换效率高、输出功率高、光束质量好、结构紧凑、重量轻等诸多技术优势，广泛应用于国防、工业加工、通信和医疗等领域。然而，在高功率激光运转条件下，Nd = YAG晶体内部自激辐射形成的1064nm杂散突光会发生自激福射振荡，形成自激福射放大(Amplification bySelf-stimulated Emission:ASE)效应，荧光的ASE效应不仅严重降低激光转换效率，也会破坏固体激光器输出激光的光束质量。因此，对Nd = YAG固体激光器进行ASE效应的抑制十分必要。目前，通常将能够吸收1064nm光的掺钐钇铝石榴石(以下简称:Sm:YAG)单晶或者透明陶瓷复合在Nd: YAG工作介质的周围或侧边，由于Sm: YAG单晶和Sm: YAG透明陶瓷的晶格结构与Nd:YAG的晶格结构匹配性较高，二者通过热扩散键合技术能够有机地结合为一体。当Nd = YAG处于激光运转状态时，复合在Nd = YAG工作介质周围或侧边的Sm:YAG单晶或SmiYAG透明陶瓷材料能够吸收Nd = YAG工作介质内部由自激辐射产生的1064nm杂散荧光，使其不能发生自激辐射振荡放大，从而达到抑制ASE效应的目的。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题: Sm:YAG单晶和Sm:YAG透明陶瓷离1064nm波长最近的吸收峰，其峰谷值位于1068nm左右，与Nd = YAG的1064nm杂散荧光峰的匹配性较差，从而导致Sm: YAG单晶和Sm: YAG透明陶瓷在1064nm波长处的吸收系数较小。
技术实现思路
为了解决现有技术中Sm:YAG单晶和Sm:YAG透明陶瓷在1064nm波长处的吸收系数较小的问题，本专利技术实施例提供了。所述技术方案如下:—方面，本专利技术实施例提供了一种自激辐射吸收材料，所述自激辐射吸收材料的化学式为:Y3_x_y_zSmxScyLuzAl5012，其中，O < x ≤ 0.215,0.03 ^ y ^ 0.3,0.03 ≤ z ≤ 0.9。具体地，作为优选，所述自激辐射吸收材料为一种透明陶瓷。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种自激辐射吸收材料的制备方法，所述方法包括:步骤1:配制含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液，以及含有Al2O3粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液，根据化学式:Y3_x_y_zSmxScyLuzAl5012 (O < x ^ 0.215、0.03 ^ y ^ 0.3、0.03≤ζ≤0.9)中Y,Sm,Sc,Lu和Al的原子个数之比，来确定所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液中Y、Sm、Sc和Lu元素的质量和Al2O3的质量；步骤2:将所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液逐滴加入所述含有Al2O3粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液中，并调节反应体系的pH值在7.0-8.5之间；步骤3:滴定完毕，对所述反应体系进行陈化并分离得到沉淀物，对所述沉淀物进行洗涤、干燥、研磨及煅烧，得到纳米级粉体；步骤4:将所述纳米级粉体、磨球、烧结助剂、分散剂和无水乙醇组成混合体系，并对所述混合体系进行球磨，得到浆料；步骤5:对所述浆料进行干燥，得到干燥的粉体，所述干燥的粉体经压制成型、焙烧、真空烧结、退火处理，得到所述自激辐射吸收材料。具体地，作为优选，所述步骤I中，所述配制所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土无机酸盐溶液具体为:将高纯Y203、Sm2O3> Sc2O3和Lu2O3粉体溶解于浓硝酸中，得到含Y、Sm、Sc和Lu的稀土硝酸盐溶液；添加去离子水至所述含Y、Sm、Sc和Lu的稀土硝酸盐溶液的摩尔浓度为0.1mol.L L1.0mol.L、具体地，作为优选，所述步骤I中:所述沉淀剂与所述稀土无机酸盐的物质的量之比为 5:1-16:1 ；所述静电稳定剂与所述稀土无机酸盐的物质的量之比为1:2-2:1 ;所述沉淀剂在所述含有Al2O3粉体、沉淀剂和静电稳定剂的醇水混合悬浊液中的摩尔浓度为 0.2mol.L l~2.0mol.L 1 ;所述醇水混合悬浊液中水与醇的体积比为1:1-1:0。具体地，作为优选，所述沉淀剂选自碳酸氢盐、碳酸盐和草酸盐中的至少一种；所述静电稳定剂选自硫酸盐、硫酸氢盐中的至少一种。具体地，作为优选，所述沉淀剂为碳酸氢氨；所述静电稳定剂为硫酸铵。具体地，作为优选，所述步骤3中，所述煅烧的温度为1000°C -1350°C。具体地,作为优选,所述步骤4中,所述磨球选自Al2O3球、玛瑙球、氮化娃球、ZrO2球中的至少一种，所述磨球与所述纳米粉体的质量比为1:1-5:1 ；所述烧结助剂选自正硅酸乙酯、二氧化硅、正硅酸甲酯、氧化镁、氧化钙和氟化锂中的至少一种，所述烧结助剂的质量为所述纳米级粉体质量的ο.05%-1.5% ；所述分散剂选自聚丙烯酸、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸氨和油酸中的至少一种，所述分散剂的质量为所述纳米级粉体质量的0.1%-3% ；所述无水乙醇与所述纳米级粉体的质量比为1:2-8:1。具体地，作为优选，所述步骤5具体为:在温度高于75°C的烘箱内对所述浆料进行干燥、研磨后过100目以上筛；或者通过喷雾干燥对所述浆料进行干燥，控制所述喷雾干燥时的入口温度为90°c -200°C，喷雾速度为l-20ml/min，得到干燥后的粉体，将干燥后的粉体放入模具，利用高于5MPa的压力预压成陶瓷坯体，再用冷等静压机在高于200MPa的压力下进一步压制成型，将压制成型的陶瓷坯体在大气或流动氧气的气氛中，于800°C -1100°C的温度下，焙烧2h以上，将焙烧后的陶瓷坯体放于高温真空炉中，在1700°C _1850°C的温度下，真空烧结4-20h，控制升降温速率为1-10°C /min,将真空烧结后的陶瓷坯体在大气或者氧气的气氛中，于1200°C _1450°C的温度下，退火处理IOh以上，得到陶瓷，降温至室温，取出陶瓷，对其进行表面抛光，得到所述自激辐射吸收材料。本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自激辐射吸收材料，其特征在于，所述自激辐射吸收材料的化学式为：Y3‑x‑y‑zSmxScyLuzAl5O12，其中，0＜x≤0.215、0.03≤y≤0.3、0.03≤z≤0.9。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴旺，张月娟，莫小刚，夏士兴，杜秀红，朱建慧，李洪峰，王军杰，王永国，高学喜，
申请(专利权)人：北京雷生强式科技有限责任公司，中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11