中国粉体网讯 氮氧化铝(AlON)透明陶瓷具有强度高、硬度大、耐腐蚀、热震性好等优点，同时透波范围大、直线透过率大，因此在国防和民用众多领域具有广泛的应用前景，被美国军方评为“21世纪最重要的国防材料之一”。
AlON、蓝宝石（sapphire）和尖晶石（MgAl2O4）三种常用的中红外材料的性能对比如表1所示，可以看出，AlON陶瓷的光学性能与蓝宝石、尖晶石、氧化钇相当（中红外透光率＞80%），而抗弯强度与蓝宝石接近（300MPa），明显高于尖晶石（190MPa）和氧化钇（160MPa）。由于蓝宝石单晶窗口材料的制备成本非常高，且大尺寸很难制备，而AlON陶瓷则可以通过先进陶瓷制备方法实现大尺寸及复杂样品的制备，并具有光学各向同性的优点，因此AlON陶瓷已成为高性能双模天线罩和中红外窗口的首选材料。
表1常用的中红外材料性能对比
由于受本身的强共价键结构和低自扩散系数影响，AlON在无外场辅助情况下通常需要在2000℃以上长时间烧结，否则很难使其达到完全致密。目前，研究者主要从3个方面入手解决这一问题：①合成纳米AlON粉体，提高烧结活性；②在无压烧结的基础上，借助掺杂烧结助剂，通过液相或半液相烧结促进气孔排除，实现烧结体的致密化；③在压力辅助下进行烧结，如采用热压、热等静压烧结技术。
粉体合成方法
AlON粉末及AlON陶瓷的合成方法主要有高温固相反应、氧化铝还原氮化两种方法。
①高温固相反应法
高温固相反应法一般是将一定配比的AlN、Al2O3粉混合，在高于1650℃温度及氮气气氛保护下，保温一定时间制备AlON粉末或陶瓷，其反应式如式下所示：
高温固相反应法的最大优点是原料容易获得，工艺简单易行，适于规模生产。
②氧化铝还原氮化法
氧化铝还原氮化制备γ-AlON粉末及AlON陶瓷的还原剂通常有C、Al、NH3和H2，而Al2O3碳热还原氮化法制备AlON粉末是一种最常用方法，其化学反应式如式下所示：
氧化铝还原氮化法制备AlON陶瓷的原料成本低，适合工业化生产，制备工艺较复杂，但制备的陶瓷透光率较好。
AlON陶瓷的制备工艺进展
AlON陶瓷主要有无压烧结法、热压法以及最新出现的放电等离子烧结法、微波烧结法等。
①无压烧结
无压烧结是制备透明陶瓷的传统方法，可以低成本大量生产各种尺寸和形状的产品，是目前AlON陶瓷研究最多的制备方法。
②热压烧结
热压烧结是指在烧结过程中施加一定的压力，使材料致密化的烧结工艺，适合制备简单形状的产品。
③微波烧结
微波烧结（Microwave Sintering）是一种材料烧结工艺的新方法，可以实现材料整体加热来实现陶瓷的烧结。
④放电等离子烧结
放电等离子烧结方法（SPS,Spark Plasma Sintering）采用脉冲电流加热，可以实现快速升温和陶瓷短时间烧结。
综上所述，无压烧结可实现复杂形状和高透光性陶瓷的制备，是实现AlON透明陶瓷应用的重要制备方法。热压烧结制备的陶瓷可获得较高透光性，但是由于工艺特点的限制难以制备复杂形状的样品，而微波烧结和等离子体快速烧结难以制备高透光性的AlON陶瓷。
AlON透明陶瓷具有优异的光学特性和机械性能，使其不仅在军事领域有重要作用，而且在商业领域内也有广阔的市场前景，这从根本上推动了AlON透明陶瓷的研究。但是我国目前的研究水平和市场开发与国外还有较大差距，未来在整个制备工艺的改进和提高上，特别是加大对复杂形状制品的研制方面，还需要继续探索，以形成成熟稳定的制备工艺。
参考来源：
卢帅.透明 AlON 陶瓷的研究进展与展望
石坚波.AlON 透明陶瓷研究进展
陈凤. AlON 透明陶瓷的研究进展
（中国粉体网编辑整理/墨玉）
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