书 名: 透明陶瓷

作 者:施剑林，冯涛

出版社: 上海科学普及出版社

出版时间: 2008-12-1

ISBN: 9787542742308

开本: 16开

定价: 50.00元

透明陶瓷是先进陶瓷材料中十分独特的一个分支。就其化学组分、相结构和制备工艺以及发展而言，透明陶瓷是当前先进陶瓷领域中化学与相组成最为纯净、致密度最高、工艺要求严格，同时性能要求最苛刻的一类陶瓷材料。本书一方面较全面地介绍了国内外特别是我国在透明陶瓷研究与开发中的进展，另一方面也以较为通俗的语言介绍了透明陶瓷的知识、发展和应用，可为更广泛的读者较全面了解透明陶瓷这一领域提供参考。第一章简要介绍透明陶瓷的概念和光学透明特性;第二章主要介绍并讨论了透明陶瓷的工艺;第三章主要介绍了灯用透明陶瓷氧化铝陶瓷部件的制备与应用;第四章论述了激光陶瓷的发展以及我所在这方面的部分研究进展;第五章介绍透明闪烁陶瓷，重点介绍了我所在这方面最新的工作;第六章简述了透明陶瓷在其他领域中的应用;第七章是总结与展望。

一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。

最早是使用在灯具上。高压钠灯是一种发光效率很高的电光源，但在钠蒸气放电时产生1000℃以上的高温，具有很强的腐蚀性，玻璃灯管根本没法耐受，所以高压钠灯一直没能问世，直到有了透明陶瓷，上海狼影高庄钠灯才得到实际应用，除高压钠灯外，透明陶瓷还使用于其它新型灯具，如铯灯、铷灯、钾灯等。

电焊工人操作时，要不断地把面罩举起拿下，十分不方便。有一种锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷，能透光，耐高温，用它造成具有夹层的护目镜，能根据光线的亮暗自动进行调节，有了这种护目镜，电焊工人工作起来就十分方便。这种护目镜，正在核试验工作人员和飞行员中得到广泛的作用。

响尾蛇导弹头部的红外探测器，外面有一个整流罩，它不仅要有足够的强度，还要能透过红外线，以确保导弹能跟踪敌机辐射的红外线。担当此任的材料只有透红外陶瓷，响尾蛇导弹的整流罩就是用透红外陶瓷做的。

美国空军研究实验室与美国Surmet公司一起对以特殊透明陶瓷为基础的新型防弹护板进行了试验，最近几年Surmet公司一直坚持研究这种透明陶瓷。

新型材料进入市场的商标为ALON，它是"氮氧化铝"的缩写，ALON是一种多晶体，并且完全是透明的，其晶粒大小为80~250微米。从外表看ALON板就像蓝宝石，ALON的化学公式为Al(64+x)/3O32-xNx，式中的X可以从2到5。

在最近的试验中由几层ALON、玻璃和聚合物组成的双层中空玻璃出色地经受了从7.62毫米口径手枪连续射出的穿甲弹，同时双层中空玻璃的重量比普通防弹玻璃轻一半。

ALON可以在各个领域找到广泛应用，例如利用它可以制成特别耐磨损的超市条码扫描器窗口。但是要大量推扩应用ALON的障碍是其价格比传统防弹玻璃贵3~5倍，此外还需要对建造新型炉子进行大量投资，以便能制取在工业规模中应用的大量材料。但是ALON的低重量与高强度比产品的价格更为重要，它已经显示出其不可替代的优点。

这些透明陶瓷不仅有优异的光学性能，而且耐高温，一般它们的熔点都在2000℃以上。如氧化钍-氧化钇透明陶瓷的熔点高达3100℃，比普通硼酸盐玻璃高1500℃。透明陶瓷的重要用途是制造高压钠灯，它的发光效率比高压汞灯提高一倍，使用寿命达2万小时，是使用寿命最长的高效电光源。高压钠灯的工作稳定高达1200℃，压力大、腐蚀性强，选用氧化铝透明陶瓷为材料成功地制造出高压钠灯。透明陶瓷的透明度、强度、硬度都高于普通玻璃，它们耐磨损、耐划伤，用透明陶瓷可以制造防弹汽车的窗、坦克的观察窗、轰炸机的轰炸瞄准器和高级防护眼镜等。

透明陶瓷的制造是有意识地在玻璃原料中加入一些微量的金属或者化合物(如金、银、铜、铂、二氧化钛等)作为结晶的核心，在玻璃熔炼、成型之后，再用短波射线(如紫外线、X射线等)进行照射，或者进行热处理，使玻璃中的结晶核心活跃起来，彼此聚结在一起，发育成长，形成许多微小的结晶 ，这样，就制造出了玻璃陶瓷。用短波射线照射产生结晶的玻璃陶瓷，称为光敏型玻璃陶瓷，用热处理办法产生结晶的玻璃陶瓷，称为热敏型玻璃陶瓷。

透明陶瓷的机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。光敏型玻璃陶瓷还有一个很有趣的性能，就是它能象照相底片一样感光，由于这种透明陶瓷有这样的感光性能，故又称它为感光玻璃。并且它的抗化学腐蚀的性能也很好，可经受放射性物质的强烈辐射。它不但可以象玻璃那样透过光线，而且还可以透过波长10微米以上的红外线，因此，可用来制造立体工业电视的观察镜，防核爆炸闪光危害的眼镜，新型光源高压钠灯的放电管。

透明陶瓷的用途十分广泛，在机械工业上可以用来制造车床上的高速切削刀，汽轮机叶片，水泵，喷气发动机的零件等，在化学工业上可以用作高温耐腐蚀材料以代替不锈钢等，在国防军事上，透明陶瓷又是一种很好的透明防弹材料，还可以做成导弹等飞行器头部的雷达天线罩和红外线整流罩等;在仪表工业上可用作高硬度材料以代替宝石，在电子工业上可以用来制造印刷线路的基板和镂板，在日用生活中可以用来制作各种器皿，瓶罐，餐具等等。

第一章 透明陶瓷概述及其光学透明性的影响因素

第二章 透明陶瓷的制备工艺

第三章 透明陶瓷材料在照明行业中的应用

第四章 激光陶瓷

第五章 无机闪烁陶瓷材料

第六章 透明陶瓷在其他领域的应用

第七章 无机光学透明陶瓷材料的研究与发展展望

第一章 透明陶瓷概述及其光学透明性的影响因素

§1.1 透明陶瓷简介

1.1.1 基本概念

1.1.2 透明陶瓷的种类

一、按组分划分

二、按功能划分

§1.2 影响陶瓷透明性的因素

1.2.1 陶瓷的透光原理

1.2.2 影响陶瓷透明性的因素

一、原料(粉体)的影响

二、烧成工艺

三、陶瓷微观结构对陶瓷透明性的影响

四、表面加工光洁度

小结

参考文献

第二章 透明陶瓷的制备工艺

§2.1 粉料制备

2.1.1 固相反应-机械粉碎法

一、固相反应合成物相

二、球磨机械粉碎

三、其他机械粉碎方法

2.1.2 化学合成法

一、醇盐水解法

二、化学共沉淀法

三、溶胶-凝胶法

四、水(醇)热法

五、燃烧法

六、喷雾热解法

七、自蔓延高温合成法

§2.2 成型工艺

2.2.1 干压成型

2.2.2 等静压成型

2.2.3 注射成型

2.2.4 挤出成型

§2.3 烧结工艺

2.3.1 透明陶瓷烧结的基本要求

2.3.2 热压烧结

2.3.3 热等静压烧结

2.3.4 真空与气氛烧结

2.3.5 微波快速烧结

2.3.6 放电等离子快速烧结

2.3.7 激光烧结

2.3.8 低温烧结

2.3.9 纳米透明陶瓷

参考文献

第三章 透明陶瓷材料在照明行业中的应用

§3.1 高强度气体放电灯简介

3.1.1 电光源的分类和绿色照明

3.1.2 高压钠灯

3.1.3 陶瓷金卤灯

§3.2 国内在透明陶瓷灯管制备方面的研究进展

3.2.1 国内发展近况

3.2.2 国际上有关高强度气体放电灯管的关键技术

3.2.3 一体化陶瓷灯管制备技术研究

一、一体化陶瓷灯管用粉体的制备和改型

二、适合一体化透明陶瓷管制备的柔性成型技术

三、适合一体化透明陶瓷管制备的脱脂、烧结技术

§3.3 其他透明陶瓷材料在照明领域中的应用

3.3.1 钇铝石榴石

3.3.2 氧化铝单晶透明材料(蓝宝石)

3.3.3 其他透明陶瓷

参考文献

第四章 激光陶瓷

§4.1 激光原理

4.1.1 爱因斯坦的A、B系数

4.1.2 激光原理

§4.2 激光发展过程

4.2.1 激光发展过程

4.2.2 固体激光器的发展

§4.3 目前主要的激光材料

4.3.1 激光器件对激光工作物质的要求

4.3.2 目前主要的激光材料

4.3.3 陶瓷材料作为激光工作物质的可能性

一、目前激光工作物质存在的主要问题

二、陶瓷作为激光工作物质的可能性

三、目前激光陶瓷材料的研究进展

§4.4 YAG基透明激光陶瓷

4.4.1 钇铝石榴石的结构与性能

一、石榴石的晶体结构

二、Nd:YAG单晶的性质

4.4.2 YAG粉体的合成技术

一、Y2O3-Al12O3二元系统相图

二、YAG粉体的制备

4.4.3 透明YAG激光陶瓷的发展

4.4.4 YAG透明陶瓷的物理性能、光谱性能以及激光实验

4.4.5 YSAG透明陶瓷的物理性能、光谱性能以及激光实验

一、材料的光谱特性

二、激光输出实验

三、激光实验结果

§4.5 透明倍半氧化物激光陶瓷的发展

参考文献

第五章 无机闪烁陶瓷材料

§5.1 无机闪烁材料及其应用概述

5.1.1 无机闪烁材料的概述

5.1.2 典型的无机闪烁材料

§5.2 闪烁材料的一些重要性能

5.2.1 透明性

5.2.2 X射线阻挡能力

5.2.3 光输出

5.2.4 衰减速度和余辉

5.2.5 辐照损伤

§5.3 典型的稀土掺杂陶瓷闪烁体简介

5.3.1 稀土掺杂陶瓷闪烁体概述

5.3.2 Gd2O2S:Pr，Ce，F(GOS)

5.3.3 Gd3Ga3O12:Cr，Ce(GGG)

5.3.4 (Y，Gd)2O3:Eu，Pr(YGO)透明闪烁材料

§5.4 稀土掺杂Y2O3-Gd2O3透明陶瓷闪烁体

5.4.1 结构介绍

5.4.2 Y2O3-Gd2O3基材料的制备

一、Y2O3-Gd2O3基材料粉体的制备

二、氧化钇-氧化钆基薄膜的合成

三、氧化钇-氧化钆基透明陶瓷的烧结

5.4.3 氧化钇-氧化钆基材料的发光性能

一、稀土离子掺杂对于(Y，Cd)2O3:Eu发光相对强度的影响

二、其他离子掺杂对(Y，Gd)2O3:Eu发光强度的影响

三、离子掺杂对Eu3+余辉的影响

四、颗粒尺寸对氧化钇-氧化钆基粉体发光性能的影响

§5.5 铪酸盐陶瓷闪烁材料

5.5.1 粉体合成

一、粉体形貌

二、物相分析

5.5.2 铪酸盐透明陶瓷的制备与显微结构

一、透明陶瓷的制备

二、透明陶瓷物相分析

三、显微结构

5.5.3 铪酸盐透明陶瓷的光学性能

一、Ln2Hf2O7陶瓷的透明性

二、La2Hf2O7:Ti闪烁陶瓷

三、La2Hf2O7:Ti闪烁陶瓷的发光特性

四、La2Hf2O7:Ti闪烁陶瓷的闪烁性能

§5.6 镥基陶瓷闪烁材料

5.6.1 镥基陶瓷闪烁材料概述

5.6.2 Lu2O3:Eu透明陶瓷

一、Lu2O3:Eu粉体制备

二、Lu2O3:Eu透明陶瓷制备

三、Lu2O3:Ku透明陶瓷的光谱性能

5.6.3 Lu3Al5O12(LuAG)基透明陶瓷

一、LuAG粉体的制备

二、LuAG透明陶瓷的制备

三、稀土掺杂的LuAG透明陶瓷的光谱性能

小结

参考文献

第六章 透明陶瓷在其他领域的应用

§6.1 用作陶瓷镜头的透明Ba{(SnuZr1-u)xMgyTaz}vOw陶瓷

6.1.1 透明陶瓷镜头的出现

6.1.2 透明陶瓷镜头的组成和性质

6.1.3 透明陶瓷透镜的制备与发展

§6.2 用作透波和窗口材料的镁铝尖晶石透明陶瓷

6.2.1 镁铝尖晶石透明陶瓷的出现

6.2.2 镁铝尖晶石透明陶瓷的性质

一、镁铝尖晶石透明陶瓷的光学性能

二、镁铝尖晶石透明陶瓷的其他物理性能

三、镁铝尖晶石透明陶瓷的耐化学腐蚀性能

四、镁铝尖晶石的硬度

6.2.3 镁铝尖晶石的用途

6.2.4 镁铝尖晶石透明陶瓷的制备方法

§6.3 导热绝缘的氮化铝透明陶瓷

6.3.1 氮化铝材料的结构

6.3.2 AlN陶瓷材料的特性与应用

6.3.3 透明AlN陶瓷的研究进展

§6.4 高稳定耐高温的γ-氮氧化铝透明陶瓷

6.4.1 氮氧化铝的结构与组成

6.4.2 γ-Al0N陶瓷的性质和应用

6.4.3 γ-AlON的研究进展

§6.5 高透光性高稳定的Y2O3透明陶瓷

6.5.1 Y2O3的结构和性质

6.5.2 Y2O3透明陶瓷的研究进展

§6.6 具有铁电性质的PLZT透明陶瓷

6.6.1 PLZT的组成

6.6.2 透明电光陶瓷材料的制备

一、热压烧结

二、气氛烧结

三、热等静压烧结

6.6.3 影响PLZT陶瓷透明性的因素

一、制粉方式的影响

二、烧结条件的影响

三、烧结气氛的影响

6.6.4 PLZT电光陶瓷材料、器件的应用

6.6.5 电光材料的发展前景

§6.7 SiAlON透明陶瓷

6.7.1 SiAlON透明陶瓷简介

6.7.2 SiAlON透明陶瓷制备

一、SiAlON透明陶瓷粉体的制备

二、SiAlON透明陶瓷的烧结

小结

参考文献

第七章 无机光学透明陶瓷材料的研究与发展展望

§7.1 透明陶瓷的基础与应用基础研究

一、新的立方系透明陶瓷体系的开发与探索

二、陶瓷工艺制备科学研究的进一步深入

三、非立方相纳米透明陶瓷材料的探索

四、多晶材料单晶化透明技术探索

五、透明陶瓷的光学性能研究

六、透明陶瓷的其他功能特性的开发

§7.2 透明陶瓷的应用研究(Ⅰ):工业应用

一、照明行业

二、激光领域

三、核医学成像领域

四、核热闪光防护领域

五、光学成像领域

六、其他领域的应用

§7.3 透明陶瓷的应用研究(Ⅱ):军事应用

一、高能量激光介质

二、防护材料

三、各类透波材料

《无机光学透明材料:透明陶瓷》主要内容:透明陶瓷是先进陶瓷材料中十分独特的一个分支。就其化学组分、相结构和制备工艺以及发到有要求而言，透明陶瓷是当前先进陶瓷领域中化学与相组成最为纯净、致密度最高、工艺要求严格，同时性能要求最苛刻的一类陶瓷材料。《无机光学透明材料:透明陶瓷》一方面较全面地介绍了近年来国内外特别是我国在透明陶瓷研究与开发中的进展，另一方面也以较为通俗的语言介绍了透明陶瓷的知识、发展和应用，可为更广泛的读者较全面了解透明陶瓷这一领域提供参考。第一章简要介绍透明陶瓷的概念和光学透明特性;第二章主要介绍并讨论了透明陶瓷的工艺;第三章主要介绍了灯用透明陶瓷氧化铝陶瓷部件的制备与应用;第四章论述了激光陶瓷的发展以及我所在这方面的部分研究进展;第五章介绍透明闪烁陶瓷，重点介绍了我所在这方面最新的工作;第六章简述了透明陶瓷在其他领域中的应用;第七章是总结与展望。