大尺寸Al 2 O 3 /YAG:Ce 3+ 共晶陶瓷的水平定向凝固法生长与性能研究

发布时间：2025-05-08 05:59

　　航空技术的迅猛发展迫切需要具有高效率、高推重比和高可靠性的航空涡扇发动机。提高推重比的关键就在于提高涡扇发动机的涡轮前进口温度,但愈加苛刻的服役环境（高温、高负荷等）对该发动机用结构材料也提出了更高的要求。由于Al2O3/YAG共晶陶瓷具有较高的熔点、较好的抗氧化性、热稳定性及较高的高温力学性能,使用该共晶陶瓷加工的发动机涡轮叶片具有相对较低的质量并可在高温氧化环境中长期工作。因此,Al2O3/YAG共晶陶瓷作为应用在高推重比发动机中的最具潜力的结构材料之一,得到了国内外研究人员的广泛重视。另外,添加少量Ce O2不仅可以调控Al2O3/YAG共晶陶瓷的微观结构和力学性能,而且得到的该Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷具有特征激发和发射光谱,还可以被用作新型固体荧光材料应用于白光LED领域。但当前已报道的制备方法获得的共晶陶瓷尺寸较小且利用率较低,难以满足实际应用的需求。针对该技术瓶颈,本文将大尺寸单晶生长使用的水平定向凝固法（HDS法）引入到了大尺寸Al₂O₃/YAG:Ce<...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 氧化铝基共晶陶瓷的分类、微观结构及生长方法
        1.2.1 氧化铝基共晶陶瓷的分类
        1.2.2 共晶陶瓷的微观结构
        1.2.3 共晶陶瓷的生长方法
    1.3 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷各组成相及元素的基本性质
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 微观形貌与力学性能研究现状
        1.4.2 光学性能研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 共晶陶瓷凝固原理及研究方法
    2.1 二元共晶陶瓷凝固原理
    2.2 水平定向凝固法生长共晶陶瓷的原理、装置及原料
        2.2.1 共晶陶瓷的生长原理及过程
        2.2.2 共晶陶瓷生长设备—IKAK-2型晶体生长炉
        2.2.3 坩埚的选择
        2.2.4 实验原材料
    2.3 测试表征方法
        2.3.1 测试样品的加工制备
        2.3.2 组织结构表征
        2.3.3 力学与热学性能表征
        2.3.4 光学性能表征
    2.4 本章小结
第3章 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷制备及组织结构研究
    3.1 水平定向凝固法制备Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷
        3.1.1 预烧料的制备
        3.1.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的制备
    3.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的晶体结构
        3.2.1 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的XRD分析
        3.2.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的XPS分析
    3.3 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的微观形貌
        3.3.1 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的二维微观形貌
        3.3.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的三维微观形貌
    3.4 本章小结
第4章 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷热学及力学性能研究
    4.1 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的基本热学和力学参数
        4.1.1 热膨胀系数和Al₂O₃相残余应力
        4.1.2 维氏硬度、杨氏模量和断裂韧性
        4.1.3 高温辐射谱和高温稳定性
    4.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷不同温度下弯曲及压缩强度研究
        4.2.1 弯曲强度测试分析
        4.2.2 压缩强度测试分析
    4.3 烧结共晶陶瓷的制备及力学性能研究
        4.3.1 烧结共晶陶瓷的制备
        4.3.2 烧结共晶陶瓷的弯曲和压缩强度
    4.4 本章小结
第5章 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷光学性能研究及应用
    5.1 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的光谱学性质
    5.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷在白光LED中的应用
        5.2.1 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的封装
        5.2.2 Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷片透过率对白光LED性能的影响
    5.3 界面散射可提高白光LED光效的验证
        5.3.1 均匀Ce:Y₂O₃亚微米球型粉体的合成
        5.3.2 透明YAG:Ce³⁺陶瓷的制备
        5.3.3 透明YAG:Ce³⁺陶瓷封装的白光LED的性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历



本文编号：4044433