采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法，采用兩片氟橡膠在薄片激光透明陶瓷生坯的兩面加厚，然后再抽真空塑封和冷等靜壓成型，相較于將薄片激光透明陶瓷生坯直接塑封后冷等靜壓成型，本發(fā)明采用氟橡膠對(duì)薄片激光透明陶瓷生坯進(jìn)行雙面加厚，整體提高平面內(nèi)抗翹曲形變能力，可以有效保持冷等靜壓后薄片激光透明陶瓷生坯的平整度，制備出合格的薄片陶瓷生坯。
【專利說明】
采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及激光透明陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種采用氟橡膠 雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 與單晶相比，激光透明陶瓷材料具有三大顯著優(yōu)勢(shì)：（1)能實(shí)現(xiàn)激活離子的高濃度 摻雜和梯度摻雜，（2)具有更高抗熱振性和斷裂強(qiáng)度，（3)能制備大尺寸和特殊形狀的光學(xué) 組件;此外，透明激光陶瓷還具有燒結(jié)溫度低、制備周期短、成本低以及質(zhì)量可控性強(qiáng)等優(yōu) 勢(shì)。1995年，日本研究員Ikesue等采用高純(99.99%)原料，應(yīng)用固相反應(yīng)和真空燒結(jié)技術(shù) 研制出了Nd: YAG激光透明陶瓷，在1064nm處的散射損耗低達(dá)0.009cm-l，并首次成功地實(shí)現(xiàn) 了激光輸出。隨后，日本神島化學(xué)公司的Yanagitani等人先采用化學(xué)共沉淀法制備Nd:YAG 高純納米粉體，再真空燒結(jié)制備了Nd: YAG激光透明陶瓷，散射損耗只有0.002cm-l，此Nd: YAG激光透明陶瓷的光譜特性與Nd: YAG單晶材料非常接近，而且熱機(jī)械性能優(yōu)于單晶材料， 抗熱震性更高，更適合高能激光輸出。
[0003] 薄片激光透明陶瓷激光器對(duì)栗浦二極管的亮度要求低，用于栗浦的激光二極管的 成本遠(yuǎn)低于其它固體激光器，栗浦效率高達(dá)70%以上。薄片透明陶瓷激光器是從一個(gè)面上 將熱量導(dǎo)走，這樣熱流的距離就非常短，即使用大的栗浦能量也不會(huì)在薄片增益介質(zhì)上產(chǎn) 生大的溫度梯度。薄片增益介質(zhì)的直徑遠(yuǎn)大于厚度，則熱流可以看成是沿一維方向并且平 行于激光方向，這樣就會(huì)大大的降低熱機(jī)械效應(yīng)。
[0004]制備大尺寸的薄片激光透明陶瓷是激光透明陶瓷研究的一個(gè)重要分支。薄片激光 透明陶瓷的制備過程中，對(duì)薄片激光透明陶瓷生坯進(jìn)行>200MPa的冷等靜壓成型可以進(jìn)一 步提高生坯密度，促進(jìn)高溫?zé)Y(jié)時(shí)氣孔的排出，具有重要意義。冷等靜壓成型主要包括兩個(gè) 步驟：（1)薄片激光透明陶瓷生坯的密封，一般采用塑料袋抽真空后塑封；（2)將塑封后薄片 激光透明陶瓷生坯置于冷等靜壓機(jī)中，進(jìn)行高壓壓制。在退壓后，往往由于塑封袋與薄片激 光透明陶瓷生坯的接觸應(yīng)力，以及薄片激光透明陶瓷生坯本身的密度分布不均，會(huì)導(dǎo)致冷 等靜壓后的薄片激光透明陶瓷生坯翹曲變形，達(dá)不到技術(shù)要求。
[0005] CN203171777U公開了一種大尺寸陶瓷靶材的冷等靜壓夾具，先將大尺寸陶瓷靶材 塑封，然后采用PVC材料制作上下夾板，將塑封好的大尺寸陶瓷靶材夾在上下夾板之間，用 彈性橡膠繩固定后在進(jìn)行冷壓，使冷壓后的陶瓷靶材表面平整，基本不發(fā)生翹曲和斷裂。然 而在CN203171777U的敘述中，沒有載明適用的陶瓷靶材的具體直徑和厚度、冷等靜壓壓力， 以及彈性橡膠繩的數(shù)量及其拉力分布無法精確控制。我們采用CN203171777U所述裝置及方 法對(duì)我們的〇 5 0~10 0 mm X 3 mm薄片激光透明陶瓷生坯進(jìn)行了壓制，加壓壓力為2 0 0~ 250MPa，發(fā)現(xiàn)仍然會(huì)出現(xiàn)薄片激光透明陶瓷生坯翹曲變形的問題，此裝置及方法不適用于 薄片激光透明陶瓷生坯的冷等靜壓成型，為此本發(fā)明開發(fā)了一種專門用于薄片激光透明陶 瓷生坯的冷等靜壓成型的方法來解決薄片激光透明陶瓷生坯易卷曲的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決薄片激光透明陶瓷生坯在冷等靜壓成型過程中的變形問 題，提供了一種采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型技術(shù)，可以有 效防止薄片激光透明陶瓷生坯翹曲變形，為制備出高質(zhì)量的薄片激光透明陶瓷提供合格的 薄片陶瓷生坯。
[0007] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的一種實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法，采用兩片 氟橡膠在薄片激光透明陶瓷生坯的兩面加厚，然后再抽真空塑封和冷等靜壓成型，其具體 步驟如下：
[0009] 步驟1:根據(jù)薄片激光透明陶瓷生坯的尺寸將4mm厚的氟橡膠裁剪成與薄片激光透 明陶瓷生坯等直徑的氟橡膠圓片；
[0010]步驟2:將步驟1裁剪好的氟橡膠圓片包覆于薄片激光透明陶瓷生坯兩面，形成氟 橡膠/陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型，然后整體放入塑封袋中，抽真空塑封；
[0011] 步驟3:將步驟2塑封好的并采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯，放入 冷等靜壓機(jī)中，在200~250MPa壓制5min;然后泄壓取出，剪開塑封袋，掰開兩面的氟橡膠， 得到?jīng)]有翹曲變形的高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0012] 上述采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法中，步驟1 所述薄片激光透明陶瓷生還的尺寸為050~100_ X 3mm。
[0013] 上述采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法中，步驟2 所述氟橡膠/陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型的尺寸為? 50~100mm X 11mm。
[0014] 相較于CN203171777U，本發(fā)明先采用氟橡膠雙面加厚薄片激光透明陶瓷生坯，然 后整體塑封，再進(jìn)行冷等靜壓。氟橡膠不僅起到了加厚作用，整體提高抗翹曲能力，而且氟 橡膠還具有可收縮性，在壓力作用下可以與薄片激光透明陶瓷生坯一起收縮，壓力作用更 加均勻。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:相較于將薄片激光透明陶瓷生坯直 接塑封后冷等靜壓成型，本發(fā)明采用氟橡膠對(duì)薄片激光透明陶瓷生坯進(jìn)行雙面加厚，整體 提高平面內(nèi)抗翹曲形變能力，而且氟橡膠還具有可收縮性，在壓力作用下可以與薄片激光 透明陶瓷生坯一起收縮，壓力作用更加均勻，可以有效保持冷等靜壓后薄片激光透明陶瓷 生坯的平整度，制備出合格的薄片陶瓷生坯。
【附圖說明】
[0016] 圖1為將薄片激光透明陶瓷生坯直接塑封冷等靜壓成型后的翹曲變形示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0019] 實(shí)施例1:
[0020] 步驟1:根據(jù)薄片激光透明陶瓷生坯的尺寸〇50X 3mm，將4mm厚的氟橡膠裁剪成直 徑為050的氟橡膠圓片兩片；
[0021] 步驟2:將步驟1裁剪好的兩片〇 50 X 4mm的氟橡膠圓片包覆于〇 50 X 3mm的薄片激 光透明陶瓷生坯兩面，形成0 50 X 11mm的氟橡膠/陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型，然后整 體放入塑封袋中，抽真空塑封；
[0022] 步驟3:將步驟2塑封好的并采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯，放入 冷等靜壓機(jī)中，在200MPa壓制5分鐘。然后泄壓取出，剪開塑封袋，掰開兩面的氟橡膠，即壓 制得到?jīng)]有翹曲變形的高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0023] 實(shí)施例2:
[0024]步驟1:根據(jù)薄片激光透明陶瓷生坯的尺寸O 100 X 3mm，將4mm厚的氟橡膠裁剪成 直徑為0100的氟橡膠圓片兩片；
[0025] 步驟2:將步驟1裁剪好的兩片〇 100 X 4mm的氟橡膠圓片包覆于〇 100 X 3mm的薄片 激光透明陶瓷生坯兩面，形成〇 100 X 11mm的氟橡膠/陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型，然后 整體放入塑封袋中，抽真空塑封；
[0026]步驟3:將步驟2塑封好的并采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯，放入 冷等靜壓機(jī)中，在200MPa壓制5分鐘，然后泄壓取出，剪開塑封袋，掰開兩面的氟橡膠，即得 到?jīng)]有翹曲變形的高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0027] 實(shí)施例3:
[0028] 步驟1:根據(jù)薄片激光透明陶瓷生坯的尺寸O 100 X3mm，將4mm厚的氟橡膠裁剪成 直徑為0100的氟橡膠圓片兩片；
[0029] 步驟2:將步驟1裁剪好的兩片〇 100 X 4_的氟橡膠圓片包覆于〇 100 X 3_的薄片 激光透明陶瓷生坯兩面，形成〇 100 X 11mm的氟橡膠/陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型，然后 整體放入塑封袋中，抽真空塑封；
[0030] 步驟3:將步驟2塑封好的并采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯，放入 冷等靜壓機(jī)中，在250MPa壓制5分鐘。然后泄壓取出，剪開塑封袋，掰開兩面的氟橡膠，即壓 制得到?jīng)]有翹曲變形的高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0031] 為了驗(yàn)證采用本發(fā)明提供的采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等 靜壓成型技術(shù)的有益效果，我們還直接將薄片激光透明陶瓷生坯塑封后進(jìn)行了冷等靜壓成 型，做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
[0032] 對(duì)比實(shí)驗(yàn)1:
[0033] 步驟1:將C>50_X 3mm的薄片激光透明陶瓷生還直接放入塑封袋中，抽真空塑封； [0034]步驟2:將步驟1塑封好的薄片激光透明陶瓷生坯，放入冷等靜壓機(jī)中，在200MPa壓 制5分鐘。然后泄壓取出，剪開塑封袋，即壓制得到高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0035] 對(duì)比實(shí)驗(yàn)2:
[0036] 步驟1:將〇 100_ X 3mm薄片激光透明陶瓷生還直接放入塑封袋中，抽真空塑封； [0037]步驟2:將步驟1塑封好的薄片激光透明陶瓷生坯，放入冷等靜壓機(jī)中，在200MPa壓 制5分鐘。然后泄壓取出，剪開塑封袋，即壓制得到高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0038] 對(duì)比實(shí)驗(yàn)3:
[0039] 步驟1:將O 100_X 3mm薄片激光透明陶瓷生坯直接放入塑封袋中，抽真空塑封；
[0040] 步驟2:將步驟1塑封好的薄片激光透明陶瓷生坯，放入冷等靜壓機(jī)中，在250MPa壓 制5分鐘。然后泄壓取出，剪開塑封袋，即壓制得到高致密薄片激光透明陶瓷生坯。
[0041] 將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、對(duì)比實(shí)驗(yàn)2和對(duì)比實(shí)驗(yàn)3獲得的最終薄 片激光透明陶瓷生坯進(jìn)行厚度方向的尺寸測量，結(jié)果如表1所示，從中可以看出本發(fā)明提供 的采用氟橡膠對(duì)薄片激光透明陶瓷生坯雙面加厚，然后再冷等靜壓成型，能夠有效防止薄 片激光透明陶瓷生坯的翹曲變形，制備出合格的薄片激光透明陶瓷生坯。
[0042] 表1冷等靜壓成型后薄片激光透明陶瓷生坯厚度方向的尺寸(mm)
[0044]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公 開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請(qǐng)公開的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組 成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外， 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型方法，其特征在于 采用兩片氟橡膠在薄片激光透明陶瓷生坯的兩面加厚，然后再抽真空塑封和冷等靜壓成 型，其具體步驟如下： 步驟1:根據(jù)薄片激光透明陶瓷生坯的尺寸將4mm厚的氟橡膠裁剪成與薄片激光透明陶 瓷生坯等直徑的氟橡膠圓片； 步驟2:將步驟1裁剪好的氟橡膠圓片包覆于薄片激光透明陶瓷生坯兩面，形成氟橡膠/ 陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型，然后整體放入塑封袋中，抽真空塑封； 步驟3:將步驟2塑封好的并采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯，放入冷等 靜壓機(jī)中，在200~250MPa壓制5min;然后泄壓取出，剪開塑封袋，掰開兩面的氟橡膠，得到 沒有翹曲變形的高致密薄片激光透明陶瓷生坯。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型 方法，其特征在于步驟1所述薄片激光透明陶瓷生還的尺寸為Φ 50~100_ X 3mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用氟橡膠雙面加厚的薄片激光透明陶瓷生坯冷等靜壓成型 方法，其特征在于步驟2所述氟橡膠/陶瓷生坯/氟橡膠的三明治構(gòu)型的尺寸為Φ50~100mm Xllmm〇
【文檔編號(hào)】B32B9/00GK106003886SQ201610297313
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】余盛全, 敬畏, 尹文龍, 唐明靜, 胥濤, 康彬
【申請(qǐng)人】中國工程物理研究院化工材料研究所