管状Nd:YAG透明陶瓷-单晶的微波固相转化机理及性能

能与单晶的激光性能相当、低成本、高品质、高透明的Nd:YAG陶瓷是材料科学领域的研究热点。本研究在前期工作基础上，利用微波烧结的一系列优点，采用两步法，通过探索既防止晶粒异常生长和气孔的包裹，同时又能促进晶粒快速均匀生长的复合添加剂的含量、种类等原料粉末的预处理，用微波法烧结出不同长径比和壁厚的管状Nd:YAG多晶透明陶瓷，降低激光陶瓷的热效应，然后不用单晶晶种，直接在微波场的作用下有序控制透明陶瓷材料中晶粒的长大等微结构，快速实现Nd:YAG多晶陶瓷向Nd:YAG单晶的固相转化，研究其固相转化的影响因素、特性、优化工艺和机理，此时高掺杂的Nd因为是固相并不会出现严重的偏析，低的陶瓷制备工艺成本和烧结温度，容易获得的大尺寸，以及多晶陶瓷的晶界激光散射和热畸变效应问题的克服，可大大提高材料的激光发射性能，从而可望获得具有优异激光性能的Nd:YAG单晶，将为微波固相转化其他新材料提供理论基础。

能与单晶的激光性能相当、低成本、高品质、高透明的Nd:YAG陶瓷是材料科学领域的研究热点。本研究在前期工作基础上，利用微波烧结的一系列优点，采用两步法，通过探索既防止晶粒异常生长和气孔的包裹，同时又能促进晶粒快速均匀生长的复合添加剂的含量、种类等原料粉末的预处理，采用注浆成型方法，研究了浆料的流变性能，制备了YAG磨球，并用于Nd:YAG多晶透明陶瓷的成型工艺中，用微波法烧结出了管状和片状Nd:YAG多晶透明陶瓷，降低激光陶瓷的热效应，然后不用单晶晶种，直接在微波场的作用下有序控制透明陶瓷材料中晶粒的长大等微结构，快速实现Nd:YAG多晶陶瓷向Nd:YAG单晶的固相转化，研究其固相转化的影响因素、特性和机理，此时高掺杂的Nd因为是固相并不会出现严重的偏析，低的陶瓷制备工艺成本和烧结温度，容易获得的大尺寸，以及多晶陶瓷的晶界激光散射和热畸变效应问题的克服，提高了材料的光学性能，从而获得了具有优异性能的Nd:YAG透明陶瓷，将为微波固相转化其他新材料提供理论基础。