近日，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员周圣明领衔的透明陶瓷课题组在铽铝石榴石基(TAG)磁光陶瓷研究方面取得新进展，在国际上首次制备了ZrO₂做烧结助剂的高质量铽铝石榴石磁光透明陶瓷，达到国内领先、国际先进水平。相关成果相继发表在《材料快报》(Scripta Materialia)上。

大尺寸Zr:TAG磁光陶瓷样品

铽铝石榴石基透明陶瓷因其优异的磁光性能、高热导率和高激光损伤阈值等优势，在高功率法拉第磁光隔离器中具有重要的应用前景。但是，由于在透明陶瓷制备过程中，极易形成封闭气孔、杂质残留和晶界相等散射源，从而导致高功率激光辐射下严重的热吸收效应，造成器件的隔离度大大降低甚至损坏器件或激光系统。对铽铝石榴石陶瓷光学质量的提高和散射中心的消除是目前铽铝石榴石基磁光陶瓷研究的焦点。研究团队突破常规，通过引入ZrO₂作为烧结助剂，在优化真空烧结中的升温和保温机制的基础上，得到了具有极大尺寸晶粒（400um）和高光学透过率的Zr:TAG磁光陶瓷。

在该项研究中，针对ZrO₂在不同烧结阶段对TAG晶粒生长和相成分变化的影响进行了系统研究。发现ZrO₂一方面可以在低温阶段促进陶瓷的致密化，有利于气孔排除；另一方面，在高于1550℃的烧结后期晶粒生长显著加快，并且通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)发现ZrO₂出现在样品表面并在抛光后被消除。研究表明ZrO₂作为烧结助剂可以在烧结前中期促进烧结，在烧结末期被排出陶瓷体系，避免了在晶界中残余而导致散射的增加，因此可以进一步提高透明陶瓷的光学质量。

参考来源：上海光学精密机械研究所

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