Yb∶CaF2透明陶瓷的压力辅助烧结及其性能研究

TQ174; 本文采用化学共沉淀法合成了 5％(原子数分数,下同)Yb∶CaF2纳米粉体.经过冷冻干燥后,粉体的团聚程度有所减轻,粉体呈立方片层状,平均颗粒尺寸约为40 nm.以冷冻干燥后的粉体为原料,通过热压烧结结合热等静压(HIP)烧结后处理制备了高光学质量的5％Yb∶CaF2透明陶瓷.分析了热压烧结过程中样品的致密化行为,并对陶瓷的显微结构、直线透过率、吸收光谱及激光性能进行测试与表征.结果表明,陶瓷坯体在热压烧结时的保温阶段存在致密化驱动力的激活阈值,同时HIP后处理能够进一步压缩和排除热压陶瓷内残留气孔,有效提高陶瓷的光学质量.通过热压烧结(625 ℃ ×2 h,50 MPa)结合H...

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Published in人工晶体学报 Vol. 53; no. 11; pp. 1918 - 1926
Main Authors 刘强, 李想, 郭礼豪, TOCI Guido, PIRRI Angela, PATRIZI Barbara, VANNINI Matteo, 吴俊林, 李江
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 江苏大学材料科学与工程学院,镇江 212013%江苏大学材料科学与工程学院,镇江 212013 15.11.2024
中国科学院上海硅酸盐研究所,透明陶瓷研究中心,上海 201899%中国科学院上海硅酸盐研究所,透明陶瓷研究中心,上海 201899
中国科学院大学,材料与光电中心,北京 100049%意大利国家研究委员会国立光学研究所,佛罗伦萨50019%意大利国家研究委员会"Carrara"应用物理研究所,佛罗伦萨50019
Subjects
显微结构
microstructure
激光性能
热压烧结
hot pressing sintering
laser performance
热等静压烧结
Yb∶CaF2透明陶瓷
Yb∶CaF2 transparent ceramics
hot isostatic pressing sintering
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ISSN1000-985X
DOI10.3969/j.issn.1000-985X.2024.11.010

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Summary:TQ174; 本文采用化学共沉淀法合成了 5％(原子数分数,下同)Yb∶CaF2纳米粉体.经过冷冻干燥后,粉体的团聚程度有所减轻,粉体呈立方片层状,平均颗粒尺寸约为40 nm.以冷冻干燥后的粉体为原料,通过热压烧结结合热等静压(HIP)烧结后处理制备了高光学质量的5％Yb∶CaF2透明陶瓷.分析了热压烧结过程中样品的致密化行为,并对陶瓷的显微结构、直线透过率、吸收光谱及激光性能进行测试与表征.结果表明,陶瓷坯体在热压烧结时的保温阶段存在致密化驱动力的激活阈值,同时HIP后处理能够进一步压缩和排除热压陶瓷内残留气孔,有效提高陶瓷的光学质量.通过热压烧结(625 ℃ ×2 h,50 MPa)结合HIP后处理(600 ℃ ×3 h,100 MPa Ar)制备的5％Yb∶CaF2透明陶瓷在400和1 200 nm处的直线透过率分别为72.6％和92.2％(厚度2 mm),其在976 nm处的吸收截面为0.52 × 10-20 cm2.使用波长为930 nm的光纤耦合二极管激光器(LD)端面泵浦Yb∶CaF2透明陶瓷,获得了最大输出功率为0.81 W、斜率效率为9.7％的准连续激光输出.
ISSN:1000-985X
DOI:10.3969/j.issn.1000-985X.2024.11.010