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ZrO_(2)掺杂Y_(2)O_(3)-MgO纳米复相陶瓷的制备及性能研究
1
作者 穆浩洁 张源江 +3 位作者 喻彬 付秀梅 周世斌 李晓东 《无机材料学报》 北大核心 2025年第3期281-289,共9页
Y_(2)O_(3)-MgO纳米复相陶瓷与单相Y_(2)O_(3)陶瓷相比具有更高的机械强度、硬度、热导率以及优异的红外波段透光性,是一种良好的红外窗口材料。然而,恶劣的热、机械工作环境对红外窗口材料的光学和力学性能提出了更高的要求。本研究以... Y_(2)O_(3)-MgO纳米复相陶瓷与单相Y_(2)O_(3)陶瓷相比具有更高的机械强度、硬度、热导率以及优异的红外波段透光性,是一种良好的红外窗口材料。然而,恶劣的热、机械工作环境对红外窗口材料的光学和力学性能提出了更高的要求。本研究以高纯Y_(2)O_(3)-MgO纳米复合粉体为原料,通过在球磨过程中添加硝酸锆水溶液制备了不同ZrO_(2)掺杂量(Zr^(4+)离子分别占Y^(3+)离子的1%、3%、5%)的Y_(2)O_(3)-MgO纳米复合粉体。利用该粉体成型后的坯体在1350℃、35 MPa条件下热压烧结30 min制备得到ZrO_(2):Y_(2)O_(3)-MgO纳米复相陶瓷,研究了ZrO_(2)掺杂量对陶瓷物相、微观结构、红外透光率、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:ZrO_(2)掺杂改变了Y_(2)O_(3)-MgO纳米复相陶瓷的微观结构并引起了晶格畸变,从而显著影响陶瓷的光学性能和力学性能。ZrO_(2)固溶并均匀分布在Y_(2)O_(3)晶格中,对MgO相没有影响。微观结构观察结果显示,ZrO_(2)掺杂量增大,抑制了陶瓷致密化,因此在5%ZrO_(2):Y_(2)O_(3)-MgO陶瓷中存在明显的孔洞。同时,ZrO_(2)掺杂可以强化Y_(2)O_(3)-MgO纳米复相陶瓷,这是由于晶格畸变抑制了位错运动。当ZrO_(2)掺杂量为3%时,致密的微观结构使其在3~5μm波段的透过率达到~82%,硬度和抗弯强度分别达到11.43 GPa和276.67 MPa。 展开更多
关键词 纳米复相陶瓷 红外透明材料 ZrO_(2)掺杂 微观结构 力学性能 晶格畸变
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Mn^(2+)掺杂对YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷发光性能的影响
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作者 喻彬 孙炳恒 +7 位作者 付秀梅 周世斌 郝好莹 沈方樑 范金太 姜本学 张龙 孙军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期762-771,共10页
过渡族金属Mn^(2+)掺杂的石榴石荧光陶瓷被认为是实现高显色激光照明的候选材料。然而,由于Mn^(2+)在不同配位环境下离子半径的多样性,Mn^(2+)掺杂石榴石陶瓷体系设计方案尚不明确。本文采用真空烧结技术制备得到不同浓度Mn^(2+)掺杂的... 过渡族金属Mn^(2+)掺杂的石榴石荧光陶瓷被认为是实现高显色激光照明的候选材料。然而,由于Mn^(2+)在不同配位环境下离子半径的多样性,Mn^(2+)掺杂石榴石陶瓷体系设计方案尚不明确。本文采用真空烧结技术制备得到不同浓度Mn^(2+)掺杂的YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷,并将Mn^(2+)分别设计进入八面体(OC)和十二面体(DO)格位。通过表征样品物相和显微结构、光致发光、荧光寿命、量子效率等,并通过LD激光器激发对荧光陶瓷的发光性能进行研究。实验结果表明,在添加电荷与体积补偿剂SiO_(2)的前提下,相比Mn^(2+)进入十二面体格位,Mn^(2+)进入八面体后石榴石的晶体结构更加稳定。因此,当Mn^(2+)的浓度控制在0.5%^(6)%(at)范围内,OC系列样品的量子效率高于DO系列样品。此外,OC系列样品的PL谱中位于588 nm和725 nm处的发射峰分别对应于Mn^(2+)占据八面体和十二面体格位的^(4)T_(1)→^(6)A_(1)电子跃迁,而DO系列样品中位于572 nm处的发射峰则源于Mn^(2+)占据扭曲的十二面体格位产生的电子跃迁。得益于Ce^(3+)→Mn^(2+)间高效的能量传递,将浓度为6%(at)的Mn^(2+)设计进入YAG∶Ce^(3+)中八面体格位制得荧光陶瓷,封装得到的激光白光光源的显色指数为70.8,相对色温为5117 K。本文对于Mn^(2+)掺杂的石榴石发光材料的开发研究是有力补充,也为提升YAG∶Ce^(3+)荧光陶瓷光谱中的红光成分,进而提高医疗、显示等领域的激光光源的显色性能提供借鉴。 展开更多
关键词 荧光陶瓷 Ce^(3+)掺杂 Mn^(2+)掺杂 格位
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CdSe晶体光参量振荡器的热透镜效应仿真研究
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作者 沈成贵 孙辉 +3 位作者 唐川 高秀英 周世斌 曾体贤 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第3期421-427,共7页
在CdSe晶体光参量振荡器(OPO)中,泵浦激光经过晶体后产生大量废热,使CdSe晶体出现明显热透镜效应,从而导致泵浦激光的光斑半径在晶体内部不断变小,最终降低了晶体的损伤阈值和OPO的输出功率。本文利用COMSOL软件对高重频脉冲激光泵浦CdS... 在CdSe晶体光参量振荡器(OPO)中,泵浦激光经过晶体后产生大量废热,使CdSe晶体出现明显热透镜效应,从而导致泵浦激光的光斑半径在晶体内部不断变小,最终降低了晶体的损伤阈值和OPO的输出功率。本文利用COMSOL软件对高重频脉冲激光泵浦CdSe晶体进行多物理场建模,完成了CdSe晶体热透镜效应仿真,通过参数优化,发现对流系数与晶体最大温度成反比,与晶体后端面和焦点的光斑半径成正比,聚焦位置随对流系数增加趋于稳定。单脉冲能量和重复频率与晶体最大温度和焦点的光斑半径成正比,与晶体后端面光斑半径和聚焦位置成反比。准直激光光斑半径与晶体最大温度成反比,与晶体后端面光斑半径、聚焦位置和焦点光斑半径成正比。该研究解决了CdSe OPO中晶体后端面光斑半径难以直接测量的问题,为优化CdSe晶体热透镜效应提供了理论依据。 展开更多
关键词 CdSe晶体 热透镜效应 高重频脉冲激光 射线追迹 光参量振荡器
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