常用中波红外窗口材料高温透过与热辐射性能比较

在高超音速飞行下,飞行器的中波红外窗口面临着气动加热导致的高温透过率下降和高温辐射增强的挑战,在高马赫应用中,选择窗口材料时必须对材料的高温透过率与高温热辐射这两个性能进行考察。本文采用傅里叶红外光谱仪测试了蓝宝石单晶、钇铝石榴石单晶、镁铝尖晶石陶瓷、氟化镁陶瓷和氧化钇陶瓷5种常见中波红外窗口材料在50℃~400℃的高温透过性能和高温辐射性能。考察了这几种窗口材料的高温透过率下降趋势和高温辐射增强。结果表明,相对于其他3种材料,氟化镁和氧化钇材料在3~5?m应用波段的高温透过率下降很小,同样高温辐射也较小。此外,氧化钇表现出非常优异的超低红外辐射性能,是一种非常有应用前景的中波红外窗口材料。     

透明多晶尖晶石的制备及应用研究

报道了采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料,分别用真空热压烧结和真空烧结结合热等静压法制备各种形状透明多晶尖晶石的技术;测试了透明多晶尖晶石的透过率、抗弯强度、硬度、热膨胀系数、电击穿强度、电阻和介电常数等性能;介绍了透明多晶尖晶石在导弹整流罩等电磁窗口和防弹装甲及发光基片方面的应用,并探讨在其他方面的应用.     

TiO2-ZnO系尖晶石型红外辐射涂料的制备和研究

以Fe2O3-MgO-cordierite体系为基础,用不同质量分数TiO2和ZnO进行掺杂,制得具有高发射率的尖晶石型红外辐射涂料。通过XRD、SEM、红外发射率测试、傅立叶变换红外光谱测试、抗热震性测试等测试方法对所制备的红外辐射涂料的物相、微观形貌、红外发射率和抗热震性能进行分析。结果表明,经高温烧结后生成了ZnFe2O4、TiMg2O4、MgFe2O4尖晶石结构,当TiO2质量分数为10%时,涂料在8～14 m波段的发射率最高达到0.963,并且抗热震性良好。     

红外非线性光学晶体磷化硅镉研究进展

介绍了红外非线性光学材料磷化硅镉晶体的性能特点,以及其多晶合成、晶体生长和光学参量振荡的研究进展情况。最后,指出了制约着大尺寸、高光学质量CSP单晶体生长的主要原因以及研制CSP单晶体的必要性。     

固相法合成CuMn2O4红外辐射粉体研究

以CuO、MnO_2为原料,采用固相反应法制备CuMn_2O_4尖晶石红外辐射粉体,通过XRD、SEM、FT-IR、TSS-5X红外发射率测量仪等测试手段对样品显微结构、物相组成和红外辐射性能进行了表征。结果表明:烧结温度在1050℃时,随着CuO含量的增加Cu~(2+)将以四面体的形式存在于CuMn_2O_4尖晶石中。从XRD、红外光谱中能发现晶格常数常数先增加后减小,其红外发射率也先增加后降低。当体系中CuO含量为30%时,晶格常数增加至最大,样品的红外平均发射率达到最大0.92。继续提高合成温度,红外发射率从0.92下降到0.90。     

堇青石红外辐射复相陶瓷的结构与性能研究

使用铁氧体生料和堇青石生料,在合适的工艺制度下,制备了堇青石红外辐射复相陶瓷.用红外辐射测量仪测定了样品的红外发射率,用XRD方法分析了样品的物相组成,用电子探针分析了样品中元素的面分布和其显微结构特征,并综合分析了影响制品红外发射率的因素,结果表明:复相陶瓷的主晶相为堇青石和铁氧体共存,和复合前铁氧体的发射率值相比,复合体陶瓷的全波段红外发射率和光谱发射率均得到了一定程度的提高,全波段红外发射率提高了4%-5%,光谱发射率提高了l%-5%;复相陶瓷中,铁氧体含量的变化,对复相陶瓷的红外发射率没有影响.     

多晶矿化黑陶瓷红外辐射材料的研制和应用

已制备出供红外加热应用的多晶矿化黑陶瓷材料,这种陶瓷材料性能优良,具有抗腐蚀、抗热震、抗高温气流冲刷特性。其法向全发射率和耐火度分别超过0.9和1790℃。这种陶瓷材料可加工成灯状、管状和板状加热元件,并可用于溶炉表面作涂层。应用结果表明:矿化黑陶瓷材料用于工业加热中能节约能源。     

一种水性聚氨酯涂层红外发射率的研究

本文以铝粉作为功能填料,分别与水性聚氨酯和溶剂型聚氨酯配合制备了红外低发射率隐身涂层,并采用红外光谱、扫描电镜等手段测试了涂层的力学性能、耐溶剂性能和法向红外发射率性能。结果表明,两种功能涂层在力学性能和耐溶剂性能方面性能相当。水性涂层在3~5μm和8~14μm窗口内发射率分别为0.33和0.52,高于溶剂型涂层的0.32和0.39;涂层的发射率随着铝粉粒径的增大而降低,当粒径约为45μm时,涂层的红外发射率可降至0.34@3~5μm和0.42@8~14μm,这与溶剂型聚氨酯涂层的发射率相当。因此,采用水性聚氨酯替代溶剂型聚氨酯制备低污染性、环境友好的红外隐身涂层是有可能的。     

Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射材料自蔓延燃烧合成与应用

采用溶液自蔓延燃烧合成法及煅烧法制备了Co-Ni-Fe-Cr系红外辐射粉体材料,对前驱体和煅烧样品的晶体结构、微观形貌和红外发射率进行了表征分析。结果表明,自蔓延燃烧得到的燃烧产物呈无定形态,显微结构为多孔薄片状。燃烧产物经800～1 000℃煅烧处理后转变为尖晶石相,随煅烧温度升高晶粒长大并趋近尖晶石相八面体形貌。1 000℃煅烧得到的粉体团聚较少且粒径分布均匀(平均粒径为0.6μm)。获得的Co_0.5Ni_0.5(Fe_0.375Cr_0.625)₂O₄粉体全波段法向红外发射率为0.92,添加质量分数20%的Ca-Mg-Zr-Al-Si玻璃粉配制成丝网印刷浆料,经施釉、干燥和800℃釉烧在氧化铝黑瓷基板表面形成致密釉层,釉层红外发射率达到0.87,材料可用于氧化铝陶瓷基红外加热器的研制。     

透明尖晶石陶瓷的透过性能研究

采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料,用真空热压烧结结合热等静压法制备出透明尖晶石陶瓷制品,制品抛光后在3～5 μm波段的透过率最高达到86%以上.通过酸碱腐蚀和高温退火对材料进行耐腐蚀和耐高温性能研究.实验结果表明,该工艺制备的透明尖晶石陶瓷有较好的耐酸碱腐蚀性能和耐高温性能.通过镀膜可提高制品中波红外透过率,单面镀增透膜后制品3～5 μm透过率最高可到92%.结合其他性能数据,简要介绍透明尖晶石陶瓷已经取得的应用和在基片、窗口材料等方面潜在的应用.     

MgO-Y_2O_3对热压烧结Al_2O_3性能的影响

以高纯的硫酸铝氨分解的无定形Al2O3为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备Al2O3陶瓷。研究了烧结助剂掺量对Al2O3材料的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响。结果表明:所制Al2O3陶瓷具有细晶的显微结构特征和超高的抗弯强度。随着MgO-Y2O3掺量的增加,晶粒尺寸、抗弯强度和热导率先增大后减小,而介电损耗则呈现先减小后增大的变化规律。当MgO和Y2O3掺量均为质量分数2%时,Al2O3陶瓷呈现为较佳的综合性能:抗弯强度达最大值为603 MPa,热导率为36.47 W.m–1.K–1,介电损耗低至6.32×10–4。     

Ca_(1-x)A_xMnO_3(A=La,Bi)陶瓷的制备和红外辐射性能

采用传统的固相烧结工艺制备得到Ca1-xLaxMnO3(CLMO),Ca1-xBixMnO3(CBMO)(x=0.0～0.2)陶瓷样品,通过XRD和FT-IR对样品进行表征,研究了晶体结构,温度和不同波段下的红外发射率之间的关系。研究结果表明:CLMO和CBMO陶瓷样品具有单一物相。晶格畸变产生了新的红外吸收带。CLMO和CBMO陶瓷在8～14 m波段的红外发射率随着温度的升高而升高,在400℃左右红外发射率发生突变。在3～5 m波段的红外发射率随着温度的升高而缓慢升高。CLMO和CBMO陶瓷样品在8～14 m波段具有作为热控制材料的潜在应用前景。     

无压烧结AIN（Y2O3）陶瓷热导率的温度关系

本实验采用无压烧结技术,以Y2O3为烧结助剂制备AIN陶瓷。闪光法测试A1N陶瓷在室温到300℃的温度关系。结果表明：在25～300℃,A1N陶瓷热导率随温度升高而降低;热导率较高的A1N试样热扩散系数和热导率随测试温度升高而下降得更快;Y2O3添加量对A1N陶瓷热扩散系数和热导率随测试温度升高而下降的整体趋势影响不大。     

Nb_2O_5对氧化铝陶瓷显微结构及性能的影响

研究了SiO2-MgO-CaO-BaO-TiO2-WO3烧结助剂作用下Nb2O5对氧化铝陶瓷性能和显微结构的影响(烧结温度1350℃),并用扫描电子显微镜观察了不同Nb2O5含量的氧化铝陶瓷的显微结构。结果发现:未加入Nb2O5时氧化铝的抗弯强度为365MPa,加入质量分数为0.4%或0.6%的Nb2O5后氧化铝陶瓷中晶粒出现异向生长,抗弯强度明显提高,超过400MPa。     

镁铝尖晶石陶瓷的高温Mo-Mn金属化机理研究

采用活化Mo-Mn法对镁铝尖晶石陶瓷进行了金属化封接实验,并通过对镁铝尖晶石陶瓷金属化层的显微结构及金属化层中元素在金属化层与陶瓷中分布情况的分析,探讨了镁铝尖晶石陶瓷的Mo-Mn金属化机理。研究发现,镁铝尖晶石瓷的金属化机理与目前较成熟的95%氧化铝瓷的金属化机理存在很大不同。镁铝尖晶石瓷金属化时,Mn元素沿晶界实现固相扩散迁移,固溶于瓷中,与镁铝尖晶石形成Mn:Mg Al2O4尖晶石相;同时,Mg元素沿晶界析出进入金属化层的玻璃相,填充于Mo海绵骨架中。     

透明MgAl2O4陶瓷制备工艺研究进展

介绍了透明MgAl2O4陶瓷的优异性能及应用领域,综述了该陶瓷烧结工艺的最新研究进展,包括热压烧结/热等静压烧结、常压烧结、放电等离子烧结、微波烧结,并对透明MgAl2O4陶瓷离子掺杂及纳米透明MgAl2O4陶瓷的研究现状进行了介绍,展望了透明MgAl2O4陶瓷的研究方向.     

红外窗口和整流罩材料的发展和应用

在当前复杂的战场情况下,军用光电系统需要在各种环境条件下工作,这就要求这些系统的外部光学元件(窗口和整流罩)具有能够在各种苛刻的环境条件下正常工作的能力.根据系统的应用,常用的窗口和整流罩材料有蓝宝石、ZnS、ZnSe、Ge、Si等.另外,还可选择如尖晶石、AlON和MgF2等其它材料.对上述材料的制备技术和应用情况进行了收集和整理,给出了其性能参数,并对其发展趋势进行了预测.     

Ba_4Nd_(9.33)Ti_(18)O_(54)微波介质陶瓷的微波合成及其低温烧结

采用微波加热合成了Ba4Nd9.33Ti18O54(BNT)微波介质固溶体陶瓷粉末,研究了微波加热工艺对BNT陶瓷相组成与微观形貌的影响。结果表明:微波加热相比于常规加热可以实现BNT陶瓷的低温快速合成;通过添加质量分数45%的B2O3-SiO2-CaO-MgO(BS)玻璃实现了BNT陶瓷于875℃烧结致密化。1 100℃微波合成的BNT陶瓷加BS玻璃烧结后具有最佳性能:εr=35.8,tanδ=12×10–4,σf=103.7 MPa,λ=2.576 W/(m.K)。     

Ba6-3xNd8+2xTi18O54陶瓷的微波合成及低温烧结

采用微波加热法于1 100℃保温30 min(升温速率为20℃/min)合成Ba6-3xNd8+2xTi18O54(x=0.30～0.75,BNT)陶瓷粉末,再添加质量分数45％的B2O3-SiO2-CaO-MgO( BM)玻璃,在马弗炉中于900℃烧结2h制得BNT陶瓷.研究了所制陶瓷的微观结构及性能.结果表明:微波...     

磁控溅射制备Mn-Co-Ni-O热敏红外探测薄膜

尖晶石Mn-Co-Ni-O三元氧化物具有优良的负温度系数（NTC）,是一种制作热敏红外探测器较为理想的材料。采用射频磁控溅射法在非晶Al2O3衬底上制备了Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCNO）多晶薄膜。使用能量色散X射线谱（EDS）对薄膜中金属元素组分进行了测量,分析得出薄膜中金属元素组分与靶材中的组分偏离在5%以内。对经过750℃空气中退火后的薄膜结构、电学和光学性质也进行了研究。实验结果表明:退火后薄膜具有单一立方尖晶石结构,且薄膜表面致密、均匀性好;薄膜的传导机制遵循小极子跃迁传导,在240~330K范围内符合VRH模型,其激活能和电阻温度系数（TCR）在室温下（300K）分别为0.297eV和-3.83%K-1;薄膜在紫外-可见波段具有较高的吸收率,间接带宽为0.61eV。