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铁钛共掺强韧化蓝宝石晶体的研究

胡克艳 徐军 唐慧丽 李红军 邹宇琦 苏良碧 陈伟超 于海欧 杨秋红

铁钛共掺强韧化蓝宝石晶体的研究

胡克艳, 徐军, 唐慧丽, 李红军, 邹宇琦, 苏良碧, 陈伟超, 于海欧, 杨秋红
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  • 研究了铁钛共掺蓝宝石(Fe, Ti: Sapphire)晶体的常温力学性能. 采用泡生法技术生长了尺寸为ø180 × 280 mm3质量为30 kg的 Fe, Ti: Sapphire晶体. 实验发现, 在蓝宝石晶体中掺入Fe2O3和TiO2以及相应的热处理可以显著提高晶体常温断裂强度、表面硬度和断裂韧性, 而不损害晶体的可见和近红外透过性能; 掺入的Fe2O3其Fe3+对Al3+ 的取代作用导致晶体内应力的增加, 掺入的TiO2其Ti4+ 热处理时结晶出的第二相针状晶体的韧化效应, 均对Fe, Ti: Sapphire晶体的力学性能的提高具有重要作用. 研究对我国实现高强蓝宝石晶体应用材料具有重要现实意义.
    • 基金项目: 上海市科学技术委员会(批准号: 10ZR1434200)和国家自然科学基金(批准号: 61177037)资助的课题.
    [1]

    Akselrod M S, Bruni F J 2012 J. Crystal Growth 360 134

    [2]

    Lee H C, Meissner H E 2007 Proc. SPIE 6545 65450K

    [3]

    Xu S R, Hao Y, Zhang J C 2011 Chin. Phys. B 20 107802

    [4]

    Castillo Rodriguez M, Munoz A, Castaing J 2007 J. Eur. Ceram. Soc. 27 3317

    [5]

    Savrun E, Scott W D, Harris D C 2001 J. Mater. Sci. 36 2295

    [6]

    Song Y F, Yu G Y, Yin H D, Zhang M F, Liu Y Q, Yang Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 064211 (in Chinese) [宋云飞, 于国洋, 殷合栋, 张明福, 刘玉强, 杨延强 2012 物理学报 61 064211]

    [7]

    Wang Y, Qi M, Li G Q 2008 Mater. Lett. 62 1444

    [8]

    Dezsi I, Szucs I, Fetzer C 2008 J. Appl. Phys. 104 034904

    [9]

    Kirkpatrick A, Harris D C, Johnson L F 2001 J. Mater. Sci. 36 2195

    [10]

    Nehari A, Brenier A, Panzer G 2011 Crystal Growth and Design 11 445

    [11]

    Moon A R, Phillips M R 1994 J. Am. Ceram. Soc. 77 356

    [12]

    Guan Z D, Zhang Z T, Jiao J S 1992 Physical Properties of Inorganic Materials (1st Ed.) (Beijing: Tsinghua University Press) p22, 42 (in Chinese) [关振铎, 张中太, 焦金生 1992 无机材料物理性能 (第1版) (北京: 清华大学出版社) 第22, 42页]

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    Wang Y, Qi M, Li G Q 2008 Mater. Lett. 62 1444

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    Guan Z D, Zhang Z T, Jiao J S 1992 Physical Properties of Inorganic Materials (1st Ed.) (Beijing: Tsinghua University Press) p22, 42 (in Chinese) [关振铎, 张中太, 焦金生 1992 无机材料物理性能 (第1版) (北京: 清华大学出版社) 第22, 42页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-08
  • 修回日期:  2012-11-05
  • 刊出日期:  2013-03-20

铁钛共掺强韧化蓝宝石晶体的研究

  • 1. 上海大学电子信息材料系, 上海 200072;
  • 2. 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201800
    基金项目: 

    上海市科学技术委员会(批准号: 10ZR1434200)和国家自然科学基金(批准号: 61177037)资助的课题.

摘要: 研究了铁钛共掺蓝宝石(Fe, Ti: Sapphire)晶体的常温力学性能. 采用泡生法技术生长了尺寸为ø180 × 280 mm3质量为30 kg的 Fe, Ti: Sapphire晶体. 实验发现, 在蓝宝石晶体中掺入Fe2O3和TiO2以及相应的热处理可以显著提高晶体常温断裂强度、表面硬度和断裂韧性, 而不损害晶体的可见和近红外透过性能; 掺入的Fe2O3其Fe3+对Al3+ 的取代作用导致晶体内应力的增加, 掺入的TiO2其Ti4+ 热处理时结晶出的第二相针状晶体的韧化效应, 均对Fe, Ti: Sapphire晶体的力学性能的提高具有重要作用. 研究对我国实现高强蓝宝石晶体应用材料具有重要现实意义.

English Abstract

参考文献 (12)

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