超重力燃燒合成YAG陶瓷熱力學(xué)計(jì)算及過(guò)程仿真.pdf

1、釔鋁石榴石(簡(jiǎn)稱YAG)透明陶瓷是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的重要的先進(jìn)陶瓷材料,目前,YAG透明陶瓷成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),尤其在激光領(lǐng)域。但長(zhǎng)期以來(lái),該材料的制備技術(shù)一直沿用粉末冶金工藝流程,其制備周期長(zhǎng),生產(chǎn)成本高,質(zhì)量難以保證。同時(shí),由于陶瓷熔點(diǎn)高、盛裝困難,且高溫陶瓷凝固后形成粗大組織,很少有采用類似金屬材料的熔融鑄造工藝路線進(jìn)行制備。
　　 基于此,本研究在中科院理化技術(shù)研究所成功研制出Al2O3透明陶瓷等的基礎(chǔ)上,利用熱力學(xué)

2、分析、動(dòng)力學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)及仿真模擬等理論及技術(shù)手段對(duì)超重力燃燒合成透明YAG陶瓷進(jìn)行了深入的研究,并得出較好的研究成果,具體包括以下內(nèi)容。
　　 首先,本文在建立有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)熱力學(xué)原理,使用VisualBasic語(yǔ)言編制了熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng),并對(duì)編程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)不同體系自蔓延高溫合成絕熱溫度的計(jì)算結(jié)果與分析和體系優(yōu)選應(yīng)遵循的原則,進(jìn)行合成YAG陶瓷體系的優(yōu)化選擇。結(jié)果顯示,采用Al/NiO/Y2

3、O3體系進(jìn)行燃燒合成YAG陶瓷最為合適。
　　 其次,通過(guò)靜態(tài)下合成YAG試驗(yàn)研究表明:鋁熱劑原料粒度和壓塊密度會(huì)對(duì)壓塊的燃燒速度產(chǎn)生一定影響,這點(diǎn)與文獻(xiàn)(宋月鵬,2009)結(jié)論相同。超重力熔鑄技術(shù)是將燃燒合成技術(shù)與超重力技術(shù)相結(jié)合,利用鋁熱燃燒合成體系的強(qiáng)放熱獲得超高溫的陶瓷/金屬混合熔體,并實(shí)現(xiàn)二者的徹底分離。在超重力場(chǎng)中進(jìn)行燃燒合成YAG陶瓷實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示,陶瓷體內(nèi)金屬顆粒的含量、氣孔的多少和各種晶格缺陷與超重力的大小