耐强酸腐蚀超声波换能器

设计并制作了一种用于强酸性输液系统除垢的超声波换能器。利用聚丙烯管道组装的静态流体超声场强测试系统研究了影响超声传播的因素。结果表明,使用陶瓷超声发射头有利于超声能量向液相传输,随导波棒粗端与陶瓷发射头接触面积增大,超声波能量传输效率提高。结合有限元分析软件确定了换能器的振动节点,优化换能器结构设计。在硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸酸体系中测试了换能器陶瓷超声头的耐酸腐蚀性能。实验结果显示,主晶相w(Al2O3)>75%、碱金属和碱土金属氧化物总含量小于5%的氧化铝陶瓷超声发射头可以耐受酸度为1.0mol/L硫酸的腐蚀。w(Al2O3)>99%的刚玉陶瓷可用抵御0.5mol/L氢氟酸、或大于1mol/L硫酸的腐蚀。用主晶相w(Al2O3)>75%的氧化铝陶瓷超声发射头,在模拟某锌业公司的实际生产的酸性体系中测试3个月,超声发射头无明显腐蚀。     

一体化光纤自调Q激光器及实验研究

用LHPG法将Cr^4 :YAG单晶光纤和Nd:YAG单晶光纤生长成为一体化的Nd^3 ,Cr^4 :YAG光纤，并实验研究了一体化的被动调Q光纤激光器的某些性质。得到了最大输出功率为15mW，脉宽为250ns的调Q激光。     

A-96氧化铝陶瓷机电性能的改进

为了解决由氧化铝粉Na+含量较高导致的A-96氧化铝陶瓷产品性能较差的问题,在陶瓷的三元配方(Al2O3-MgO-SiO2)体系中加入了CaCO3。研究了Ca2+含量对A-96氧化铝陶瓷性能的影响。结果表明,Ca2+的引入抑制了陶瓷中Na+的迁移,从而明显改善了A-96氧化铝陶瓷的性能。在CaCO3质量分数为0.8%时,A-96氧化铝陶瓷基板的机电性能达到国标要求。当CaCO3质量分数为1.0%时,该陶瓷基板的机电性能最佳,体密度最大(3.72 g/cm3),但其颜色发黄,这可能是由于陶瓷中生成了黄色的钙长石。     

氧化铝高频窗的二次电子发射及阴极发光

电子线性加速器一般使用大功率速调管作为高频源。在加速器运转期间,通过大功率脉冲时,该管的氧化铝陶瓷窗往往遇到破坏。为此,作者进行了各种实验,例如用TiN膜(4.5nm)涂敷在氧化铝表面,降低氧化铝的二次电子发射系数,以防氧化铝陶瓷窗损坏。但是,实验结果并不十分理想,而且还能观察到氧化铝陶瓷窗上由于次级电子倍增而引起局部发热溶融情况。因此,作者认为,不能只停留在对TiN膜涂层的处理,而要加强对氧化铝陶瓷本身的改进。     

Cr4+:YAG被动调Q Nd:YAG 陶瓷激光器的研究

介绍了近几年迅速发展的一种新型激光介质——透明Nd：YAG多晶陶瓷的发展状况，对比分析了多晶陶瓷与单晶的光谱特性、激光特性和连续实验研究情况。并对钛宝石激光器调谐至808nm，端面抽运Nd：YAG陶瓷被动调Q全固态激光器的脉冲运转进行了较为详细的理论分析和实验研究。采用初始透射率为90％的Cr^4＋：YAG可饱和吸收晶体，被动调Q的阈值功率为119mW，当端面抽运功率为465mW时，获得波长为1064nm，脉宽为16ns，重复频率为18．18kHz，单脉冲能量为3．4μJ，平均输出功率为61mW的稳定调Q激光输出。采用不同初始透射率的Cr^4＋：YAG晶体进行了实验和对比分析。     

锰铬体掺杂氧化铝陶瓷及其金属化

基于95%氧化铝陶瓷开展锰铬体掺杂改性,掺杂后陶瓷样品的表面二次电子发射系数明显减小,表面电阻率显著降低,从而使其具有更高的表面绝缘能力(真空中)。针对锰铬体掺杂陶瓷样品开展了金属化试验,结果表明:通过对金属化膏剂配方和工艺的适当调整,体掺杂陶瓷的金属化效果良好,气密性和机械强度均满足使用要求。     

铈镨共掺杂YAG透明陶瓷的发光性能

为了改善大功率白光发光二极管(WLED)散热、老化及传统发光方式红光缺失的问题,通过均相共沉淀法和真空烧结制备了铈镨共掺杂钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷。实验结果表明:在450 nm波长激发下,铈镨双掺杂陶瓷存在530 nm的黄绿光和609 nm的红光特征发射峰,发光波长覆盖500 nm到650 nm,陶瓷发射光强度明显强于荧光粉。激发谱在340 nm处有强而宽的吸收带;采用340 nm的紫外光激发陶瓷样品也呈现530,609 nm特征发射峰。530,609 nm处的发射光强度与450 nm激发相近,在紫外光激发LED上具有一定的应用前景。     

基底晶态对HfO_2薄膜晶向结构和力学特性的影响

用电子束蒸发技术在晶体及激光陶瓷两种基底上沉积了氧化铪(HfO_2)单层膜,采用掠角X射线衍射(GIXRD)技术和纳米划痕仪对薄膜的晶向结构和力学特性进行了研究。实验结果表明,HfO_2薄膜在单晶晶体和多晶陶瓷基底上均呈现多晶态结构,均呈(020)面择优生长,陶瓷基底上薄膜的择优取向更明显。膜基结合较差的晶体-HfO_2体系上薄膜的衍射峰较多,膜基结合较好的陶瓷-HfO_2体系上薄膜的衍射峰较少。对比两个基底和其上薄膜的X射线衍射(XRD)结果发现,晶体基底的单晶结构与其上薄膜的多晶结构晶态差异较大,导致其膜基间有较大的残余应力,所以其膜基结合力也较差,这种弱结合力导致基底对薄膜的束缚作用较小,其上薄膜具有更多的衍射峰;陶瓷基底的多晶结构与其上薄膜的多晶结构差异较小,导致其上薄膜的择优生长更强,更有效地消除了残余应力,所以陶瓷-HfO_2体系的膜基结合力较晶体-HfO_2体系好,这种较强的结合力限制了薄膜向更多HfO_2晶向的发展,其上薄膜衍射峰较少。     

纯氧化铝瓷—金属封接

纯氧化铝瓷与高氧化铝瓷之间,纯氧化铝瓷、高氧化铝瓷与金属之间封接的一种新工艺巳出现。此法使用由几种氧化物的混合物组成的陶瓷玻璃焊料对氧化铝瓷件或氧化铝与金属直接进行封接。采用Al_2O_3-MnO-SiO_2系的混合物,封接温度是1140℃或更高些。采用Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2系的混合物来封接,封接件必须承受1300℃或更高温度。这些陶瓷玻璃焊料能用来封接纯氧化铝瓷与高氧化铝瓷或纯氧化铝瓷,高氧化铝瓷与金属。Al_2O_3-MgO-SiO_2系的配方可用于陶瓷与铁基合金封接,亦可用于陶瓷与难熔金属封接,而Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2系的配方可用来封接氧化铝瓷与难熔金属,以供极高温方面的应用。用此法进行的封接在热特性和热力学特性上完全不同于玻璃封接。本文讲述了封接强度的测量结果和封接形成机理的研究。     

可与固体激光器性能相媲美的陶瓷激光器

激光陶瓷是一种由细小、紧密填充的晶粒构成的马赛克结构。该材料除具有陶瓷的多晶体性质外，采用烧结方法制备的激光陶瓷还展现出非常接近于单晶的透明性和热机械特性。激光陶瓷对激光器性能起关键作用，特别是在光传输损耗、导热率、掺杂物质的吸收和发射特性以及光学各向异性等，这些特性匀类似于单晶激光基质的特性。     

Blue–Green Emission in Terbium‐Doped Alumina (Tb:Al2O3) Transparent Ceramics

Alumina (Al₂O₃) is one of the most versatile ceramics, utilized in an amazing range of structural and optical applications. In fact, chromium‐doped single crystal Al₂O₃ was the basis for the first laser. Today, most photoluminescent (PL) materials rely on rare earth (RE) rather than transition‐metal dopants because RE doping produces greater efficiencies and lower lasing thresholds. RE‐doped alumina could provide an extremely versatile PL ceramic, opening the door for a host of new applications and devices. However, producing a transparent RE:Al₂O₃ suitable for PL applications is a major challenge due to the very low equilibrium solubility of RE (～10^?3%) in Al₂O₃ in addition to alumina's optical anisotropy. A method is presented here to successfully incorporate Tb³⁺ ions up to a concentration of 0.5 at% into a dense alumina matrix, achieving a transparent light‐emitting ceramic. Sub‐micrometer alumina and nanometric RE oxide powders are simultaneously densified and reacted using current‐activated, pressure‐assisted densification (CAPAD), often called spark plasma sintering (SPS). These doped ceramics have a high transmission (～75% at 800 nm) and display PL peaks centered at 485 nm and 543 nm, characteristic of Tb³⁺ emission. Additionally, the luminescent lifetimes are long and compare favorably with lifetimes of other laser ceramics. The high transparencies and PL properties of these ceramics have exciting prospects for high energy laser technology.     

共掺Nd~（3＋）离子改善了Cr：ZnWO_4的激光效率

共接Ｎｄ３＋离子改善了Ｃｒ：ＺｎＷＯ４单晶质量，提高了激光效率。室温下用红宝石激光泵浦，在φ６×１９ｍｍ的晶棒中，获得０．９５μｍ的激光脉冲，最大输出能量达１．６２ｍＪ，泵浦斜率效率为０．７９％。     

高纯微晶氧化铝陶瓷的研制

选用超细高纯Al2O3粉为原料.分析了不同方法掺杂MgO添加剂及掺杂不同氧化物添加剂的Al2O3陶瓷显微结构.实验结果表明,利用包覆将MgO均匀加入到Al2O3粉体中,可以制备出致密细晶Al2O3陶瓷;此外,向Al2O3微粉中掺杂ZnO,也可以制备出细晶Al2O3陶瓷.而Y2O3掺杂及ZnO与Y2O3和MgO共掺杂的Al2O3陶瓷中有晶粒异常长大现象.     

溶胶凝胶法制备Yb3+/Er3+共掺氧化铝材料的光谱性质

为了得到更加有效的掺饵光波导放大器材料,采用改进了激活剂掺入途径的溶胶凝胶方法,制作了不同比例Yb3+Er3+共掺杂的γ相氧化铝粉体材料方法,测量了样品的吸收和光致发射光谱并进行了分析.结果表明,Yb3+离子的掺入能很大地提高样品对980nm左右激发光的吸收效率,Er3+离子1534nm主发射峰的发射强度最大增加了约6.3倍;体系中Yb3+:Er3+的掺杂存在最佳比例,最佳掺杂比例约为6:1;同时X射线衍射法测试表明,最佳的热处理温度为900℃,相同的热处理温度下,Yb3+的掺入能延缓Al2O3由无定形相向γ相转变的过程,这一结果对进一步改善掺饵光波导放大器的特性是有帮助的.     

BHA:Cr~(3+)晶体——探索中的一种可调谐激光晶体

首次长出了掺铬六铝酸铍晶体(BHA:Cr~(3+),测定了BHA:Cr~(3+)晶体的吸收谱与荧光谱,荧光电子振动边带谱为700nm到1000nm.     

Mg_2SiO_4:Cr~(3+)晶体的生长及其特性

介绍了用提拉法生长的Mg_2SiO_4:Cr~(3+)单晶的生长、结构和形态特征,测定了该晶体的吸收谱和荧光谱。荧光谱电子振动边带在800～1400nm,吸收谱中有一定的Fe~(3+)吸收。     

Sb_2O_3掺杂Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3陶瓷的结构与性能

采用固相反应法制备了Sb2O3掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,研究了Sb2O3掺杂量(x(Sb2O3)为0.5%～5.0%)对陶瓷晶相结构及介电性能的影响,分析了陶瓷电滞回线变化的原因。结果表明:Sb3+进入了Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷晶格,引起晶格畸变,且无第二相出现。随着Sb2O3掺杂量的增加,陶瓷晶粒逐渐变小变均匀,tanδ减小。Sb2O3掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷为弥散相变铁电体,在x(Sb2O3)为3.0%处弥散程度最小。     

氧化物掺杂ZnO-BST复合陶瓷的复阻抗分析

采用复阻抗分析方法研究了Sb2O3、MnO及Cr2O3掺杂对复合陶瓷ZnO-0.17Ba0.8Sr0.2TiO3(ZnO-0.17BST)晶粒相、晶界相电阻的影响,采用XRD、SEM测量了试样的晶相、微观形貌。结果表明:掺杂并没有改变复合陶瓷的相组成,Sb2O3掺杂,Sb2O3-MnO共掺杂和Sb2O3-MnO-Cr2O3共掺杂的三组试样,其晶粒相电阻随掺杂试剂种类的增多依次减小,晶界相电阻先减小后增加。掺杂氧化物不同,其晶粒、晶界相电阻对复合体系电阻的贡献不同。考虑到晶界相的含量,在掺杂ZnO-0.17BST复合陶瓷电导中,晶粒相起主导作用。     

氧化物掺杂ZnO-Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3复合陶瓷的制备及电性能研究

采用固相法制备了氧化物掺杂ZnO-Ba0.8Sr0.2TiO3复合陶瓷,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对其晶相及微观形貌进行了观测;另外,研究了氧化物掺杂对陶瓷介电性能及压敏性能的影响。结果表明,当掺杂摩尔分数为0.50%的Bi2O3和0.50%的Sb2O3时,陶瓷在室温下的εr为36402,tanδ为0.065;在此基础上继续掺入0.25%的MnO和0.35%的Cr2O3,陶瓷的非线性系数α为5.4,漏电流IL为1.5×10–6A/mm2,压敏电压为3.0V。Bi2O3、Sb2O3、MnO和Cr2O3掺杂使ZnO-Ba0.8Sr0.2TiO3复合陶瓷的介电性能和压敏性能同时得到了有效提高。     

Na掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的性能

采用固相反应法制备了(Bi2–xNax)(Zn1/3Nb2/3)O7陶瓷,研究了Na+替代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷烧结性能、显微结构和介电性能的影响。替代后样品的烧结温度从960℃降至约880℃;当替代量x≤0.20时,相结构保持单一的单斜焦绿石相,随替代量进一步增加出现立方相;温度为–30～+130℃,替代后样品出现明显的介电弛豫现象,弛豫过程中的激活能约为0.40eV。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷的介电弛豫现象作出简要解释。