專利名稱：一種星化藍(lán)寶石晶片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于透明光學(xué)晶體材料領(lǐng)域，特別是涉及一種藍(lán)寶石晶片及其制備方法。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石晶體具有優(yōu)異的綜合物化性能，比如超高的硬度和極低的摩擦系數(shù)，自然界僅僅次于金剛石，寬波段(300 5000nm)優(yōu)異的光譜透過(guò)性能，并且具備耐高溫、耐腐蝕性能特征，使得藍(lán)寶石晶片 成為現(xiàn)代高性能窗口材料的首選。然而藍(lán)寶石晶片在作為窗口材料應(yīng)用時(shí)，在外界沖擊力作用下，晶片容易發(fā)生脆性開(kāi)裂或者脆性崩裂現(xiàn)象，導(dǎo)致晶片機(jī)械穩(wěn)定性能大大下降。這是藍(lán)寶石晶片作為窗口材料商業(yè)化應(yīng)用的一大瓶頸，限制了它的不斷發(fā)展和在更廣領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，研究開(kāi)發(fā)出一種韌性更高的窗口用藍(lán)寶石晶片已成為本領(lǐng)域亟待解決的課題。我們知道，材料塑性形變的本質(zhì)屬性是位錯(cuò)的滑移機(jī)制，而金屬材料普遍具有非常優(yōu)異的塑性性能，這是因?yàn)榻饘匐x子晶體的晶格結(jié)構(gòu)對(duì)稱性高，具備大量的位錯(cuò)滑移系統(tǒng)，并且位錯(cuò)滑移的阻力小，即位錯(cuò)啟動(dòng)的勢(shì)壘較低(0. lev級(jí)別)，所以在外界機(jī)械作用下，金屬中位錯(cuò)易于發(fā)生滑移而發(fā)生塑性形變。而對(duì)于藍(lán)寶石晶體卻大大不同，首先它是典型的共價(jià)鍵晶體，具有明顯的方向性，同號(hào)離子相遇斥力極大，位錯(cuò)滑移勢(shì)壘很高(lev級(jí)別)。并且藍(lán)寶石晶體屬剛玉型結(jié)構(gòu)，三方晶系R-3C對(duì)稱晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其晶體內(nèi)部很少滑移系統(tǒng)，在常溫機(jī)械作用下，藍(lán)寶石晶體在發(fā)生脆性開(kāi)裂或脆性崩裂之前位錯(cuò)都無(wú)法啟動(dòng)，故藍(lán)寶石晶體在常溫下是一種脆性材料。對(duì)于這種脆性晶體材料，提高它的韌性途徑主要是，第一通過(guò)表面改性作用來(lái)達(dá)到形成一層表面壓應(yīng)力，晶體發(fā)生脆性斷裂之前必須先克服這層壓應(yīng)力，從而達(dá)到韌化的目的；第二 通過(guò)在晶體中生成一種能吸收斷裂能的機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)在晶體發(fā)生脆性斷裂之前，具有吸收晶體所承受機(jī)械能的作用，而達(dá)到韌化的目的。基于韌化藍(lán)寶石這種脆性晶體材料，科研工作者提出過(guò)多種解決方法如美國(guó)專利US5702654，其工藝要點(diǎn)為將MgO粉末覆蓋于藍(lán)寶石晶片上，加熱至一定溫度1750 °C)并保持一定時(shí)間，使Mg2+在晶片表面產(chǎn)生擴(kuò)散；之后改用第二種溫度
2000°C)保溫一定時(shí)間后使表面的Mg2+均勻分散；然后晶體急速退火至第三種溫度1450°C)進(jìn)行退火或時(shí)效，以使析出吸收斷裂能的第二相(鎂鋁尖晶石)來(lái)達(dá)到韌化藍(lán)寶石晶體。但是經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)論證卻發(fā)現(xiàn)這種方法中Mg2+在約2000°C高溫環(huán)境中容易發(fā)生揮發(fā)而失去韌化的效果。而美國(guó)專利US6222194B1的方法是采用中子輻照途徑來(lái)達(dá)到表面改性的作用，使得晶片表面形成一層壓應(yīng)力來(lái)提高晶片的韌性。當(dāng)藍(lán)寶石晶片經(jīng)lX1018neutrons/cm2的快中子輻照后，晶片的表面韌性得到顯著地提高。但是該方法高昂的成本和設(shè)備無(wú)法滿足大尺寸藍(lán)寶石輻照條件，難以開(kāi)展規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)應(yīng)用。綜上所述，提高藍(lán)寶石晶片的力學(xué)韌性仍存在明顯的技術(shù)不足，難以達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)所需的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種星化藍(lán)寶石晶片及其制備方法，以獲得表面韌性更高、優(yōu)良光學(xué)性能的藍(lán)寶石晶片，以滿足其做為窗口材料的應(yīng)用需求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種星化藍(lán)寶石晶片，其特征在于，由純度為99. 999%的Al2O3和1000 5000ppm含量的光譜純TiO2燒結(jié)成晶體，該晶體由導(dǎo)模法生長(zhǎng)為摻鈦藍(lán)寶石晶片，經(jīng)過(guò)熱處理后，在摻鈦藍(lán)寶石晶片表面星化出第二相沉淀物。 所述沉淀物為針狀沉淀物。所述針狀沉淀物的尺寸為長(zhǎng)65Mm — lOOMm、寬0. 8Mm 一1. 2Mm。星化藍(lán)寶石晶片，其特點(diǎn)是，該星化藍(lán)寶石晶片為一種導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片在經(jīng)過(guò)一系列熱處理后，在其表面星化出第二相沉淀物的晶體。該晶片均勻透明，在光學(xué)顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)針狀沉淀物，常溫下其表面斷裂韌性超過(guò)3. OMpa m1/2，并且可見(jiàn)-近紅外光譜透過(guò)率達(dá)到80%。一種星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，其特征在于，包括下列步驟原料采用純度為99. 999%的Al2O3和1000 5000ppm含量的光譜純TiO2,混合均勻后燒結(jié)成晶體原料塊，然后裝入坩堝內(nèi)，采用導(dǎo)模法生長(zhǎng)摻鈦藍(lán)寶石晶片；
摻鈦藍(lán)寶石晶片經(jīng)過(guò)星化處理，在其表面星化出針狀沉淀物。①導(dǎo)模法生長(zhǎng)摻鈦藍(lán)寶石晶片的步驟為
原料采用純度為99. 999%的Al2O3和1000 5000ppm含量的光譜純TiO2,充分混合均勻后在液壓機(jī)上壓制成塊，再燒結(jié)成晶體原料塊，然后裝入坩堝內(nèi)，采用導(dǎo)模法技術(shù)生長(zhǎng)摻欽監(jiān)寶石晶片。所述的導(dǎo)模法技術(shù)生長(zhǎng)摻鈦藍(lán)寶石片的步驟為將燒結(jié)好的原料塊裝入具有導(dǎo)模模具的鑰制坩堝中，將鑰制坩堝和籽晶裝入導(dǎo)模爐內(nèi)，密封后將導(dǎo)模爐抽真空至I X 10_3Pa I X 10_4Pa，高頻感應(yīng)線圈加熱持續(xù)升溫至2150°C時(shí)，恒溫I 5小時(shí)化料，并使得摻質(zhì)在熔體中均勻分布。然后在2050°C附近將定向籽晶緩慢下種，使之與導(dǎo)模模具頂部的熔體液面接觸，待熔體在模具頂部均勻鋪展開(kāi)，數(shù)分鐘后開(kāi)動(dòng)提拉機(jī)構(gòu)生長(zhǎng)晶體，生長(zhǎng)速率控制為I 35mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以20 40°C /h速率降至室溫取出晶片，得到鈦離子分布均勻的摻鈦藍(lán)寶石晶片。所述籽晶是[11-20]方向的藍(lán)寶石晶棒。導(dǎo)模模具為鑰制的導(dǎo)模模具。②摻鈦藍(lán)寶石晶片的星化處理步驟為
(1)切取數(shù)片110X60X5mm3(c面)尺寸的導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1600 1800°C的空氣爐中高溫退火48 72h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子；
(2)摻鈦藍(lán)寶石晶片高溫退火處理結(jié)束后，降溫至900 1150°C的空氣爐低溫保溫5 16h，使得沉淀相在晶片中均勻成核；
(3)沉淀相均勻成核后，再次升溫至1150 1450°C的空氣爐中溫保溫10 48h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相；
(4)星化結(jié)束后，以20 40°C/h速率緩慢降至室溫，取出晶片而制備得到星化藍(lán)寶石
曰
曰曰/T o本發(fā)明所達(dá)到的有益效果本發(fā)明提供了一種制備星化藍(lán)寶石晶片的工藝方法，該方法制備的星化藍(lán)寶石晶片采用導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片在經(jīng)過(guò)一系列的退火熱處理后，使得在其表面星化出第二相針狀沉淀物。在外界機(jī)械作用下，該針狀沉淀物在晶片發(fā)生脆性斷裂或崩裂之前，可以通過(guò)橋連機(jī)制和微裂紋偏轉(zhuǎn)等機(jī)制來(lái)吸收所承受機(jī)械能的作用，從而提高了星化藍(lán)寶石晶片的表面韌性，達(dá)到提高其抗機(jī)械沖擊穩(wěn)定性。與普通藍(lán)寶石晶片相比，本發(fā)明的星化藍(lán)寶石晶片具有更高的表面韌性，并且星化出的第二相沉淀物不會(huì)強(qiáng)烈損害晶片的光譜透過(guò)性能，為藍(lán)寶石晶片作為窗口材料提供了更廣的空間。因此，本發(fā)明的星化藍(lán)寶石晶片，均勻透明，在光學(xué)顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)閃亮的針狀沉淀物，該晶片具有更高的表面斷裂韌性而具有更穩(wěn)定的機(jī)械性能。


圖1為本發(fā)明的星化藍(lán)寶石晶片星化沉淀相光學(xué)顯微鏡下形貌特征照片； 圖2為本發(fā)明的星化藍(lán)寶石晶片與普通藍(lán)寶石晶片表面斷裂韌性對(duì)比 圖3為本發(fā)明的星化藍(lán)寶石晶片可見(jiàn)-近紅外光譜透過(guò)性能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
本實(shí)施例星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，包括下列步驟
①導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片的生長(zhǎng)
原料采用純度為99. 999%的Al2O3和3000ppm含量的光譜純TiO2,充分混合均勻后在液壓機(jī)上壓制成塊，再燒結(jié)成晶體原料塊，采用導(dǎo)模法技術(shù)生長(zhǎng)摻鈦藍(lán)寶石晶片，步驟為將燒結(jié)好的原料塊裝入具有導(dǎo)模模具的鑰制坩堝中，將鑰制坩堝和籽晶裝入導(dǎo)模爐內(nèi)，所述籽晶是[11-20]方向的藍(lán)寶石晶棒，密封后將導(dǎo)模爐抽真空至I X10_3Pa，高頻感應(yīng)線圈加熱持續(xù)升溫至2150°C時(shí)，恒溫3小時(shí)化料，并使得摻質(zhì)在熔體中均勻分布。然后在2050°C附近將定向籽晶緩慢下種，使之與鑰制的導(dǎo)模模具頂部的熔體液面接觸，待熔體在模具頂部均勻鋪展開(kāi)，數(shù)分鐘后開(kāi)動(dòng)提拉機(jī)構(gòu)生長(zhǎng)晶體，生長(zhǎng)速率控制為3 20mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以30°C /h速率降至室溫取出晶片，得到鈦離子分布均勻的摻鈦藍(lán)寶石晶片。②星化處理
摻鈦藍(lán)寶石晶體的星化處理主要有下列步驟
(I)切取數(shù)片110X60X5mm3 (c面)尺寸的導(dǎo)模法生長(zhǎng)的摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1700°C的空氣爐中高溫退火60h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子。(2)摻鈦藍(lán)寶石晶片高溫退火處理結(jié)束后，降溫至1000°C的空氣爐低溫保溫8h，使得沉淀相在晶片中均勻成核。(3)沉淀相均勻成核后，再次升溫至1350°C的空氣爐中溫保溫30h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相。(4)星化結(jié)束后，以30°C /h速率緩慢降至室溫，取出晶片。而制備得到星化藍(lán)寶石晶片。
該實(shí)施例得到的星化藍(lán)寶石晶片，呈現(xiàn)微乳色透明、無(wú)開(kāi)裂和包裹物等宏觀缺陷。采用光學(xué)顯微鏡探索手段，可以發(fā)現(xiàn)該晶片的星化沉淀相呈針狀形貌特征，較密集均勻分布于晶片表面，測(cè)量發(fā)現(xiàn)其尺寸約為SOMffl長(zhǎng)、IMffl寬，如圖1所示，為該實(shí)施例晶片沉淀相的光學(xué)顯微鏡形貌特征。在室溫下測(cè)試了晶片力學(xué)韌性和可見(jiàn)-近紅外光譜透過(guò)性能，采用2Kg金剛石顯微壓痕法測(cè)量了該晶片的表面斷裂韌性，測(cè)試結(jié)果如圖2所示，可以發(fā)現(xiàn)該晶片的表面斷裂韌性達(dá)到3. OMpa m1/2以上，優(yōu)于普通藍(lán)寶石晶片的表面斷裂韌性(1. 5 2.1 Mpa-m172),并且采用jasco V-570 UV/VIS/NIR分光光度計(jì)測(cè)試了其可見(jiàn)-近紅外光譜透過(guò)性能，結(jié)果如圖3，該晶片在可見(jiàn)-近紅外光譜透過(guò)率可以達(dá)到80%，表明星化的沉淀相對(duì)其可見(jiàn)-近紅外光譜透過(guò)性能沒(méi)有強(qiáng)烈的損害作用。實(shí)施例2
本實(shí)施例和實(shí)施I的制備方法基本相同，不同之處在于其中導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片生 長(zhǎng)的特點(diǎn)是原料采用99. 999%的Al2O3和2000ppm含量的光譜純TiO2,導(dǎo)模法生長(zhǎng)速率控制為4 25mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以35°C /h速率降至室溫取出晶片。而星化處理的特點(diǎn)是
(I)切取數(shù)片110X60X5mm3 (c面)尺寸的導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1650°C的空氣爐中高溫退火60h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子。(2)摻鈦藍(lán)寶石晶片高溫退火處理結(jié)束后，降溫至1050°C的空氣爐低溫保溫12h，使得沉淀相在晶片中均勻成核。(3)沉淀相均勻成核后，再次升溫至1380°C的空氣爐中溫保溫35h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相。(4)星化結(jié)束后，以35°C /h速率緩慢降至室溫，取出晶片。本實(shí)施例中制備得到的星化藍(lán)寶石晶片呈現(xiàn)無(wú)色透明、無(wú)開(kāi)裂、包裹物等宏觀缺陷。光學(xué)顯微鏡下晶片的針狀沉淀相較稀疏均勻分布，尺寸約為IOOMffl長(zhǎng)、IMffl寬。實(shí)施例3
本實(shí)施例和實(shí)施I的制備方法基本相同，不同之處在于其中導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片生長(zhǎng)的特點(diǎn)是原料采用99. 999%的Al2O3和4000ppm含量的光譜純TiO2,導(dǎo)模法生長(zhǎng)速率控制為2 17mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以25°C /h速率降至室溫取出晶片。而星化處理的特點(diǎn)是
(I)切取數(shù)片110X60X5mm3 (c面)尺寸的導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1750°C的空氣爐中高溫退火60h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子。(2)摻鈦藍(lán)寶石晶片高溫退火處理結(jié)束后，降溫至950°C的空氣爐低溫保溫10h，使得沉淀相在晶片中均勻成核。(3)沉淀相均勻成核后，再次升溫至1300°C的空氣爐中溫保溫30h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相。(4)星化結(jié)束后，以25°C /h速率緩慢降至室溫，取出晶片。本實(shí)施例中制備得到的星化藍(lán)寶石晶片呈現(xiàn)微粉乳色透明、無(wú)開(kāi)裂、包裹物等宏觀缺陷。光學(xué)顯微鏡下晶片的針狀沉淀相密集均勻分布，尺寸約為75Mm長(zhǎng)、0.9Mm寬。實(shí)施例4
本實(shí)施例和實(shí)施I的制備方法基本相同，不同之處在于其中導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片生長(zhǎng)的特點(diǎn)是原料采用99. 999%的Al2O3和IOOOppm含量的光譜純TiO2,導(dǎo)模法生長(zhǎng)速率控制為5 35mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以40°C /h速率降至室溫取出晶片。而星化處理的特點(diǎn)是
(I)切取數(shù)片110X60X5mm3 (c面)尺寸的導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1600°C的空氣爐中高溫退火60h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子。(2)摻鈦藍(lán)寶石晶片高溫退火處理結(jié)束后，降溫至1100°C的空氣爐低溫保溫12h，使得沉淀相在晶片中均勻成核。(3)沉淀相均勻成核后，再次升溫至1400°C的空氣爐中溫保溫40h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相。(4)星化結(jié)束后，以40°C /h速率緩慢降至室溫，取出晶片。本實(shí)施例中制備得到的星化藍(lán)寶石晶片呈現(xiàn)無(wú)色透明、無(wú)開(kāi)裂、包裹物等宏觀缺 陷。光學(xué)顯微鏡下晶片的針狀沉淀相稀疏均勻分布，尺寸約為IOOMffl長(zhǎng)、1.2Mm寬。實(shí)施例5
本實(shí)施例和實(shí)施I的制備方法基本相同，不同之處在于其中導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片生長(zhǎng)的特點(diǎn)是原料采用99. 999%的Al2O3和5000ppm含量的光譜純TiO2,導(dǎo)模法生長(zhǎng)速率控制為I 15mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以20°C /h速率降至室溫取出晶片。而星化處理的特點(diǎn)是
(I)切取數(shù)片110X60X5mm3 (c面)尺寸的導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1800°C的空氣爐中高溫退火72h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子。(2)摻鈦藍(lán)寶石晶片高溫退火處理結(jié)束后，降溫至900°C的空氣爐低溫保溫10h，使得沉淀相在晶片中均勻成核。(3)沉淀相均勻成核后，再次升溫至1250°C的空氣爐中溫保溫30h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相。(4)星化結(jié)束后，以20°C /h速率緩慢降至室溫，取出晶片。本實(shí)施例中制備得到的星化藍(lán)寶石晶片呈現(xiàn)粉乳色透明，無(wú)開(kāi)裂、包裹物等宏觀缺陷。光學(xué)顯微鏡下晶片的針狀沉淀相均勻密集分布，尺寸約為65Mm長(zhǎng)、0. SMffl寬。
權(quán)利要求
1.一種星化藍(lán)寶石晶片，其特征在于，由純度為99. 999%的Al2O3和1000 5000ppm含量的光譜純TiO2燒結(jié)成晶體，該晶體由導(dǎo)模法生長(zhǎng)為摻鈦藍(lán)寶石晶片，經(jīng)過(guò)熱處理后，在摻鈦藍(lán)寶石晶片表面星化出第二相沉淀物。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星化藍(lán)寶石晶片，其特征在于，所述沉淀物為針狀沉淀物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星化藍(lán)寶石晶片，其特征在于，所述針狀沉淀物的尺寸為長(zhǎng)65Wn — lOOWn、寬 0. 8Wn —1. 2Wn。
4.權(quán)利要求1所述的星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，其特征在于，包括下列步驟原料采用純度為99. 999%的Al2O3和1000 5000ppm含量的光譜純TiO2,混合均勻后燒結(jié)成晶體原料塊，然后裝入坩堝內(nèi)，采用導(dǎo)模法生長(zhǎng)摻鈦藍(lán)寶石晶片； 摻鈦藍(lán)寶石晶片經(jīng)過(guò)星化處理，在其表面星化出針狀沉淀物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，其特征在于，所述的導(dǎo)模法生長(zhǎng)摻鈦藍(lán)寶石晶片的步驟為 將燒結(jié)好的原料塊裝入具有導(dǎo)模模具的鑰制坩堝中，將鑰制坩堝和籽晶裝入導(dǎo)模爐內(nèi)，密封后將導(dǎo)模爐抽真空至I X 10_3Pa I X 10_4Pa，高頻感應(yīng)線圈加熱持續(xù)升溫至2150°C時(shí)，恒溫I 5小時(shí)化料，并使得摻質(zhì)在熔體中均勻分布；然后將定向籽晶緩慢下種，使之與導(dǎo)模模具頂部的熔體液面接觸，待熔體在模具頂部均勻鋪展開(kāi)，經(jīng)一設(shè)定時(shí)間后開(kāi)動(dòng)提拉機(jī)構(gòu)生長(zhǎng)晶體，生長(zhǎng)速率控制為I 35mm/h，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，以20 40°C /h速率降至室溫取出晶片，得到鈦離子分布均勻的摻鈦藍(lán)寶石晶片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，其特征在于，所述籽晶是[11-20]方向的藍(lán)寶石晶棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，其特征在于，摻鈦藍(lán)寶石晶片的星化處理步驟為 (1)切取數(shù)片110X60X5mm3c面尺寸的摻鈦藍(lán)寶石晶片，光學(xué)拋光后在1600 1800°C的空氣爐中高溫退火48 72h，使得晶體中的鈦離子均氧化成無(wú)色的四價(jià)鈦離子； (2)高溫退火處理結(jié)束后，在降溫至900 1150°C的空氣爐中保溫5 16h，使得沉淀相在晶片中均勻成核； (3)沉淀相均勻成核后，在再次升溫至1150 1450°C的空氣爐中保溫10 48h，使得成核的沉淀相在晶片中不斷發(fā)育而星化成針狀沉淀相； (4)星化結(jié)束后，以20 40°C/h速率降至室溫，制備得到星化藍(lán)寶石晶片。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星化藍(lán)寶石晶片的制備方法，其特征在于，所述針狀沉淀物的尺寸為長(zhǎng) 65Mm — lOOMm、寬 0. 8Mm —1. 2Mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種星化藍(lán)寶石晶片及其制備方法，由導(dǎo)模法摻鈦藍(lán)寶石晶片經(jīng)過(guò)熱處理后，在其表面星化出第二相沉淀物，在光學(xué)顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)針狀沉淀物。其制備方法包括如下步驟首先采用導(dǎo)模法生長(zhǎng)得到摻鈦藍(lán)寶石晶片，然后該晶片采用一系列有氧熱處理方法得到星化藍(lán)寶石晶片，包括先高溫有氧退火使其鈦離子均氧化成四價(jià)無(wú)色鈦離子，然后降至1000℃附近低溫保溫使得沉淀相在晶片中成核，再升溫到沉淀相發(fā)育溫度中保溫星化，而制備得到星化藍(lán)寶石晶片。本發(fā)明的星化藍(lán)寶石晶片，均勻透明，在光學(xué)顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)閃亮的針狀沉淀物，該晶片具有更高的表面斷裂韌性而具有更穩(wěn)定的機(jī)械性能。
文檔編號(hào)C30B29/20GK103014857SQ20131000852
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者胡克艷, 王慶國(guó), 錢兵, 朱燁, 汪紅衛(wèi) 申請(qǐng)人:蘇州巍邇光電科技有限公司