一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法技术

本发明专利技术涉及了一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法，其特征在于，所述陶瓷的材料化学式为Al5Lu0.75Y2.25O12，所述粉体材料采用共沉淀法制得，然后用SPS技术进行烧结，成品为光学性能良好的透明陶瓷材料，该材料具有透光性高，耐磨损，耐冲击，耐腐蚀等特点。

A SPS Method for Preparing Transparent Ceramics for Bulletproof Window

【技术实现步骤摘要】
一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法
本专利技术涉及透明陶瓷制备
，特别涉及一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法。
技术介绍
透明陶瓷作为一种新兴材料除了本身具有宽范围的透光性外，还具有高热导性、低电导率、低介电常数和介电损耗、高硬度、耐摩擦等一系列优异的综合性能，可广泛用于光学、高温技术、电子技术、航空航天以及国防工业等领域。与透明玻璃材料相比，透明陶瓷除具有高强度、高硬度等优点，还具有更高的韧性，更好的抗表面损坏性能，可用在飞机、护目头盔和坦克等的窗口材料上。世界各国包括我国在透明陶瓷领域都正在进行大量的研究工作，尤其是一些西方发达国家军方投入大量资金在这一方面进行深入研究，并将一些成果开始应用在航空、航天以及国防领域。透明陶瓷防弹窗口能经受住了连续射出的枪弹考验，重量却比普通防弹玻璃轻一半，因此透明陶瓷在防弹窗口应用领域具有不可替代的优势。目前，石榴石结构的透明陶瓷一直在应用中占很大的比例，因其具有机械强度高、熔点高、物理化学性质稳定等优点，作为优良的力学材料和光学材料被用在具有腐蚀性的苛刻的环境中。但是传统的YAG陶瓷多用真空烧结法烧结，采用高达1800℃的温度，耗时长，能源需求高，保温时间长，并且容易产生缺陷，容易破坏力学强度和透明性。SPS是利用放电等离子体进行烧结。具有升温速度快，烧结温度高，气氛可控，压力可控等优点，可以快速制备出晶粒尺寸统一，都为纳米级，制件结构紧密，力学强度高，透明度好。本专利技术采用沉淀法制备陶瓷粉体，将粉体尺寸控制在纳米级别，保证了粉体的均匀性，烧结的致密性，配合SPS烧结技术，可以在很短的时间内完成烧结步骤，效率高，成品性能好。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法，成品为光学性能良好的透明陶瓷材料。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法，其特征在于，所述陶瓷的材料化学式为Al5Lu0.75Y2.25O12，所述粉体材料采用共沉淀法制得，然后用SPS技术进行烧结。进一步的，所述共沉淀法制备粉体材料具体包括如下步骤：(1)按化学式Al5Lu0.75Y2.25O12中Al、Lu、Y元素的化学计量比，称取含有铝离子Al3+的化合物加入去离子水中加热搅拌，直到完全溶解，得到A溶液；(2)称取含有镥离子Lu3+的化合物，钇离子Y3+的化合物，加入稀硝酸中加热搅拌，直到完全溶解，得到B溶液；(3)将B溶液逐滴加入A溶液中，持续加热搅拌；(4)缓慢滴入碳酸氢铵溶液，之后用氨水调节pH值为7左右，在60℃下持续搅拌，直到不再生成沉淀为止；(5)过滤沉淀，将沉淀用去离子水清洗一次，乙醇清洗两次，放于烘箱中60℃干燥，将干燥粉末放入马弗炉中煅烧，得煅烧后的粉体。进一步的，所述步骤(5)中，将干燥粉末放入马弗炉中煅烧的温度为1100-1300℃，煅烧时间为6-8小时。进一步的，所述SPS技术进行烧结具体包括如下步骤：(1)将共沉淀法制备的所述粉体材料放入石墨模具中，进行烧结；(2)将陶瓷片放入马弗炉中进行退火处理；(3)将得到的陶瓷片进行抛光打磨，双面抛光至1-3mm，即得在可见光下表现出高透过率的透明陶瓷材料。进一步的，所述步骤(1)中，烧结温度为1350-1450℃，压力为80-90MPa，保温时间3-5小时，升温速率为100-125℃/min，升压速率60-80Mpa/min。进一步的，所述步骤(2)中，退火温度为1250-1350℃，保温时间为4-6小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果是：(1)所制备的透明陶瓷材料，粉体材料用沉淀法制备，粒度均匀，在纳米级别，保证了制品的致密度，减少了气孔的存在。(2)所制备的透明陶瓷材料，采用SPS制备，烧结沉淀法制备的粉体材料，既能降低烧成所用的温度，减少烧结时间，又能保证成品材料的致密性，均匀性。提高的成品制备成功的效率，减少了成本和能源的消耗，便捷高效，节能环保。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术样品Al5Lu0.75Y2.25O12的X射线粉末衍射图谱；图2是本专利技术样品Al5Lu0.75Y2.25O12的SEM图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1首先根据化学式Al5Lu0.75Y2.25O12，分别称取硝酸铝Al(NO3)3·9H2O：187.57克，溶解在200ml去离子水溶液中，搅拌直至完全溶解得到A溶液；将含有氧化镥Lu2O3：14.92克，氧化钇Y2O3：25.40克，加入稀硝酸中加热搅拌，直到完全溶解，得到B溶液；将B溶液逐滴加入A溶液中，持续加热搅拌；缓慢滴入碳酸氢铵溶液，之后用氨水调节pH值为7左右，在60℃下持续搅拌，直到不再生成沉淀为止；过滤沉淀，将沉淀用去离子水清洗一次，乙醇清洗两次，放于烘箱中60℃干燥，将干燥粉末放入马弗炉中煅烧1100℃，时间8小时；将干燥粉体放入石墨模具中，进行烧结，烧结温度为1350℃，压力为90MPa，保温时间5小时，升温速率为100℃/min，升压速率60Mpa/min；将陶瓷片放入马弗炉中进行退火处理，温度为1250℃，保温时间4小时。将得到的陶瓷片进行抛光打磨，双面抛光至1mm，得到了一种在可见光下表现出高透过率的透明陶瓷材料。参照附图1，X射线粉末衍射图谱表明制备的样品为Al5Lu0.75Y2.25O12纯相，峰型分辨清晰，说明结晶度很好；参照附图2，从扫描电子显微镜图可以看出，该样品由许多小颗粒聚集在一起构成，粒度均匀，尺寸统一。应当指出，以上借助优选实施例对本专利技术的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本专利技术说明书的基础上可以对实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术实施例技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法，其特征在于，所述陶瓷的材料化学式为Al5Lu0.75Y2.25O12，所述粉体材料采用共沉淀法制得，然后用SPS技术进行烧结。

【技术特征摘要】
1.一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法，其特征在于，所述陶瓷的材料化学式为Al5Lu0.75Y2.25O12，所述粉体材料采用共沉淀法制得，然后用SPS技术进行烧结。2.根据权利要求1所述的一种SPS法制备防弹窗口用透明陶瓷的方法，其特征在于：所述共沉淀法制备粉体材料具体包括如下步骤：(1)按化学式Al5Lu0.75Y2.25O12中Al、Lu、Y元素的化学计量比，称取含有铝离子Al3+的化合物加入去离子水中加热搅拌，直到完全溶解，得到A溶液；(2)称取含有镥离子Lu3+的化合物，钇离子Y3+的化合物，加入稀硝酸中加热搅拌，直到完全溶解，得到B溶液；(3)将B溶液逐滴加入A溶液中，持续加热搅拌；(4)缓慢滴入碳酸氢铵溶液，之后用氨水调节pH值为7左右，在60℃下持续搅拌，直到不再生成沉淀为止；(5)过滤沉淀，将沉淀用去离子水清洗一次，乙醇清洗两次，放于烘箱中60℃干燥，将干燥粉末放入马弗炉中煅烧，得煅烧后的粉体。3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔学斌，
申请(专利权)人：嘉兴透陶材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33