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[1]毕荣锋,张 芳*,毕 愿.氧化钇基透明陶瓷的研究进展[J].武汉工程大学学报,2022,44(03):244-249.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202104016]
　BI Rongfeng,ZHANG Fang*,BI Yuan.Progress in Yttria Oxide-Based Transparent Ceramics[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2022,44(03):244-249.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202104016]
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氧化钇基透明陶瓷的研究进展

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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
44
期数:
2022年03期
页码:
244-249
栏目:
综述
出版日期:
2022-06-30

文章信息/Info

Title:
Progress in Yttria Oxide-Based Transparent Ceramics
文章编号:
1674 - 2869（2022）03 - 0244 - 06
作者:
毕荣锋; 张 芳*; 毕 愿
武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
BI Rongfeng; ZHANG Fang*; BI Yuan
School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China

关键词:
氧化钇; 稀土离子; 透明陶瓷; 研究进展; 制备工艺
Keywords:
yttrium oxide; rare earth ion; transparent ceramics; research progress; preparation process
分类号:
TQ174.1
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202104016
文献标志码:
A
摘要:
国外已成功将氧化钇基透明陶瓷应用于医疗检测、工业无损探测等辐射探测器以及红外窗口和激光增益介质等方面。但国内透明陶瓷研究起步较晚，相关技术不成熟，制备的氧化钇透明陶瓷的光学质量较低、尺寸较小。要得到高透过率的氧化钇透明陶瓷就必须采用性能良好的粉体作为烧结原料。为突破技术壁垒，人们亟需探究先进的陶瓷粉体制备技术，制备出纳米尺寸、较窄的粒径分布、形状均一、化学纯度高和分散性好的粉体。同时通过优化烧结制度，消除气孔、第二相和杂质等造成光散射的因素，解决陶瓷内部微观结构均匀性，制备出大尺寸、光学质量优异、满足性能要求的氧化钇透明陶瓷。
Abstract:
Yttria oxide（Y2O3）-based transparent ceramics have been successfully applied to medical detection，industrial non-destructive detection and other radiation detectors，infrared windows and laser gain media in foreign countries. However，due to the late start of domestic research and the immature technologies，the prepared Y2O3 transparent ceramics have lower optical quality and smaller size. To obtain Y2O3 transparent ceramics with high transmittance，it is necessary to use powder with good performance as the raw material. To break through the technical barriers，we urgently need to explore advanced ceramic powder preparation technology to synthesize the powder with nano-size，narrower particle size distribution，uniform shape，high chemical purity and good dispersibility. Meanwhile，we need to optimize the sintering system to eliminate the factors that cause light scattering such as pores，second phases and impurities，and to solve the uniformity of internal microstructure of the ceramic for preparing Y2O3 transparent ceramics with large size，excellent optical quality to meet requirements.

参考文献/References:

［1］ IKESUE A，AUNG Y L. Ceramic laser materials ［J］. Nature Photonics，2008，2（12）：721-727.

［2］ SANGHERA J，SHAW B，KIM W，et al. Ceramic laser materials ［C］// Proceedings of SPIE，7912. Solid State Lasers XX：Technology & Devices. ANDREW CLARKSON W，HODGSON N，SHORI R. Bellingham，WA：SPIE，2011：79121Q：1-15.
［3］ CHEN P L， CHEN I W. Grain boundary mobility in Y2O3：defect mechanism and dopant effects ［J］. Journal of the American Ceramic Society，1996，79（7）：1801-1809.
［4］ BRISSETTE L A， BURNETT P L， SPRIGGS R M，et al. Thermomechanically deformed Y2O3 ［J］. Journal of the American Ceramic Society，1966，49（3）：165-166.
［5］ DUTTA S K，GAZZA G E. Transparent Y2O3 by hot-pressing ［J］. Materials Research Bulletin，1969，4（11）：791-796.
［6］ LEFEVER R A，MATSKO J. Transparent yttrium oxide ceramics ［J］. Materials Research Bulletin，1967，2（9）：865-869.
［7］ MAJIMA K，NIIMI N，WATANABE M，et al. Effect of LiF addition on the preparation and transparency of vacuum hot pressed Y2O3 ［J］. Materials Transactions，1994，35（9）：645-650.
［8］ JORGENSEN P J，ANDERSON R C. Grain-boundary segregation and final-stage sintering of Y2O3 ［J］. Journal of the American Ceramic Society，1967，50（11）：553-558.
［9］ GRESKOVICH C， CHERNOCH J P. Improved poly-crystalline ceramic lasers ［J］. Journal of Applied Physics，1974，45（10）：4495-4502.
［10］ RHODES W H. Controlled transient solid second-phase sintering of yttria ［J］. Journal of the American Ceramic Society，1981，64（1）：13-19.
［11］ WEI G C，PASCUCCI M R，TRICKETT E A，et al. Enhancement in aerothermal shock survivability of lanthana-strengthened yttria windows and domes ［C］ // Proceedings of SPIE，1326. Window and Dome Technologies and Materials II. KLOCEK P. International Society for Optics and Photonics. Bellingham，WA：SPIE，1990：33-47.
［12］ IKESUE A，KAMATA K，YOSHIDA K. Synthesis of transparent Nd-doped HfO2-Y2O3 ceramics using HIP ［J］. Journal of the American Ceramic Society，1996，79（2）：359-364.
［13］ SAITO N， MATSUDA S， IKEGAMI T. Fabrication of transparent yttria ceramics at low temperature using carbonate-derived powder ［J］. Journal of the American Ceramic Society，1998，81（8）：2023-2028.
［14］ IKEGAMI T，LI J G， MORI T，et al. Fabrication of transparent yttria ceramics by the low-temperature synthesis of yttrium hydroxide ［J］. Journal of the American Ceramic Society，2002，85（7）：1725-1729.
［15］ 章健. 稀土离子掺杂Y2O3纳米晶及其透明陶瓷的制备和光谱性能研究［D］. 上海：中国科学院上海硅酸盐研究所，2005.
［16］ 梁晓燕，何晋平，杨秋红，等. Yb：（Y1-xLax）2O3透明陶瓷实现激光输出［J］. 中国激光，2008，35（3）：478.
［17］ HOU X R，ZHOU S M，JIA T T，et al. Effect of Nd concentration on structural and optical properties of Nd:Y2O3 transparent ceramic［J］. Journal of Lumine-scence，2011，131（9）：1953-1958.
［18］ ZHANG L， FENG J， PAN W. Vacuum sintering of transparent Cr:Y2O3 ceramics ［J］. Ceramics International，2015，41（7）：8755-8760.
［19］ WANG J， MA J， ZHANG J， et al. Yb：Y2O3 transparent ceramics processed with hot isostatic pressing ［J］. Optical Materials，2017，71：117-120.
［20］ HU Z W， XU X D， WANG J， et al. Spark plasma sintering of Sm3+ doped Y2O3 transparent ceramics for visible light lasers ［J］. Ceramics International，2017，43（15）：12057-12060.
［21］ SATTAYAPORN S， AKA G， LOISEAU P， et al. Optical spectroscopic properties，0.946 and 1.074 μm laser performances of Nd3+-doped Y2O3 transparent ceramics ［J］. Journal of Alloys and Compounds，2017，711：446-454.
［22］ YIN D L，WANG J，WANG Y，et al. Fabrication of Er:Y2O3 transparent ceramics for 2.7 μm mid-infrared solid-state lasers ［J］. Journal of the European Ceramic Society，2020，40（2）：444-448.
［23］ ZHANG L， YANG J， YU H Y， et al. High perfor-mance of La-doped Y2O3 transparent ceramics ［J］. Journal of Advanced Ceramics，2020，9（4）：493-502.
［24］ SAFRONOVA N A， YAVETSKIY R P，KRYZHA-NOVSKA O S， et al. A novel IR-transparent Ho3+:Y2O3-MgO nanocomposite ceramics for potential laser applications ［J］. Ceramics International，2021，47（1）：1399-1406.
［25］ WANG J，ZHANG J，LUO D W，et al. Densification and microstructural evolution of yttria transparent ceramics：the effect of ball milling conditions ［J］. Journal of the European Ceramic Society，2015，35（3）：1011-1019.
［26］ DUPONT A，PARENT C，LE GARREC B，et al. Size and morphology control of Y2O3 nanopowders via a sol-gel route ［J］. Journal of Solid State Chemistry，2003，171（1/2）：152-160.
［27］ MANN R， LAISHRAM K， MALHAN N. Direct synthesis of neodymium doped yttrium oxide nanopowders by mixed fuel microwave gel combustion process ［J］. Powder Technology，2012，221：337-342.
［28］ LI J G，IKEGAMI T，MORI T，et al. Monodispersed Sc2O3 precursor particles via homogeneous precipitation：synthesis，thermal decomposition，and the effects of supporting anions on powder properties ［J］. Journal of Materials Research，2003，18（5）：1149-1156.
［29］ JUNG W K，MA H J，JUNG S W，et al. Effects of calcination atmosphere on monodispersed spherical particles for highly optical transparent yttria ceramics ［J］. Journal of the American Ceramic Society，2017，100（5）：1876-1884.
［30］ TAKAYASU I， LI J G， SAKAGUCHI I， et al. Morphology change of undoped and sulfate-ion-doped yttria powders during firing ［J］. Journal of the American Ceramic Society，2004，87（3）：517-519.
［31］ WANG J， NING K J， ZHANG J， et al. Rapid rate sintering of yttria transparent ceramics ［J］. Journal of the American Ceramic Society，2016，99（6）：1935-1942.
［32］ JIN L L，ZHOU G H，SHIMAI S，et al. ZrO2-doped Y2O3 transparent ceramics via slip casting and vacuum sintering ［J］. Journal of the European Ceramic Society，2010，30（10）：2139-2143.
［33］ XU Y Y， MAO X J， FAN J T， et al. Fabrication of transparent yttria ceramics by alcoholic slip-casting ［J］. Ceramics International，2017，43（12）：8839-8844.
［34］ TSUKUMA K， YAMASHITA I， KUSUNOSE T. Transparent 8mol% Y2O3-ZrO2（8Y） ceramics ［J］. Journal of the American Ceramic Society，2010，91（3）：813-818.
［35］ MOUZON J，MAITRE A，FRISK L，et al. Fabrication of transparent yttria by HIP and the glass-encapsulation method ［J］. Journal of the European Ceramic Society，2009，29（2）：311-316.
［36］ CHAIM R，SHLAYER A，ESTOURNES C. Densifi-cation of nanocrystalline Y2O3 ceramic powder by spark plasma sintering ［J］. Journal of the European Ceramic Society，2009，29（1）：91-98.
［37］ STANCIU G， GHEORGHE L， VOICU F， et al. Highly transparent Yb:Y2O3 ceramics obtained by solid-state reaction and combined sintering procedures ［J］. Ceramics International，2019，45（3）：3217-3222.
［38］ WANG S F，ZHANG J，LUO D W，et al. Transparent ceramics：processing，materials and applications ［J］. Progress in Solid State Chemistry，2013，41（1/2）：20-54.
［39］ SHIRAKAWA A， TAKAICHI K， YAGI H， et al. Diode-pumped mode-locked Yb3+:Y2O3 ceramic laser ［J］. Optics Express，2003，11（22）：2911-2916.
［40］ NING K J，WANG J，MA J，et al. Fabrication of laser grade Yb:Y2O3 transparent ceramics with ZrO2 additivethrough hot isostatic pressing ［J］. Materials Today Communications，2020，24：101185：1-5.
［41］ GRESKOVICH C，DUCLOS S. Ceramic scintillators ［J］. Annual Review of Materials Science，1997，27（1）：69-88.
［42］ KAPOOR R，FRIEND C S，BISWAS A，et al. Highly efficient infrared-to-visible energy upconversion in Er3+:Y2O3 ［J］. Optics Letters，2000，25（5）：338-340.
［43］ ZHANG L，YANG J，YU H Y，et al. Highly efficient up-conversion in Nd:Y2O3 transparent ceramics ［J］. Scripta Materialia，2020，178：281-284.

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[1]石春杰,邵鑫鑫,聂　文,等.稀土离子改性膨润土对联苯的选择性硝化[J].武汉工程大学学报,2016,38(4):337.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2016. 04. 006]
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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2021-04-12
基金项目：湖北省大学生创新创业训练计划项目（S201910490037）
作者简介：毕荣锋，硕士研究生。E-mail：2843549516@qq.com
*通讯作者：张 芳，博士，副教授。E-mail：whzhangf@wit.edu.cn
引文格式：毕荣锋，张芳，毕愿. 氧化钇基透明陶瓷的研究进展［J］. 武汉工程大学学报，2022，44（3）：244-249.

更新日期/Last Update: 2022-06-29