用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104842444 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.08.19

(21)申请号 201510279141.6(22)申请日 2015.05.27

(71)申请人中国工程物理研究院化工材料研究

所

地址621000 四川省绵阳市绵山路号(72)发明人余盛全 康彬 敬畏 胥涛(74)专利代理机构四川省成都市天策商标专利

事务所 51213

代理人罗韬(51)Int.Cl.

B28B 13/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

()发明名称

用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置(57)摘要

本发明公开了一种用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，它包括悬梁、把手、把手杆、抚平板、夹槽和胶圈，所述把手杆一端与所述把手连接，所述把手杆另一端与所述夹槽的一个面连接，所述把手杆穿过所述悬梁，所述胶圈位于所述悬梁两侧，所述抚平板固定在所述夹槽内。本发明装置非常有益于大尺寸激光透明陶瓷粉体的干压成型，将所述装置置于模具上，通过旋转把手，可以快速、均匀抚平大尺寸模具中的粉体，使其均匀平铺，可以消除因粉体平铺分布不均匀导致的干压过程中致密化不均匀的问题，继而可以解决在退模时样品裂开以及烧结后的陶瓷样品中形成宏观大气孔的问题。 C N 1 0 4 8 4 2 4 4 4 A CN 104842444 A

权 利 要 求 书

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1.一种用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：它包括悬梁(1)、把手(2)、把手杆(3)、抚平板(4)、夹槽(5)和胶圈(6)，所述把手杆(3)一端与所述把手(2)连接，所述把手杆(3)另一端与所述夹槽(5)的一个面连接，所述把手杆(3)穿过所述悬梁(1)，所述胶圈(6)位于所述悬梁(1)两侧，所述抚平板(4)通过插入方式固定在所述夹槽(5)内。

2.根据权利要求1所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述夹槽(5)上设有与所述抚平板(4)对应的凹槽。

3.根据权利要求1所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述悬梁(1)的长度为120～180mm，宽度为5～20mm，厚度为0.5～5mm。

4.根据权利要求3所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述悬梁(1)的材质为不锈钢。

5.根据权利要求1所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述把手杆(3)的高度为50～300mm。

6.根据权利要求5所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述把手杆(3)的材质为不锈钢。

7.根据权利要求1所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述抚平板(4)的厚度为0.1～1mm，宽度为10～50mm。

8.根据权利要求7所述的用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，其特征在于：所述抚平板(4)由透明PVC A4胶片制得。

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说 明 书

用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置

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技术领域

本发明属于陶瓷成型技术领域，具体涉及一种大尺寸激光透明陶瓷干压成型过程中对粉体进行抚平所需的一种特别装置。

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背景技术

1995年日本科学家Ikesue等(Ikesue，A.；Kinoshita，T.；Kamata，K.；Yoshida，

K.Fabrication and optical properties of high-performance polycrystalline Nd：YAG ceramics for solid-state lasers.J.Am.Ceram.Soc.1995，78，1033–1040)采用固相反应法制备了散射损耗低达0.009cm-1的Nd：YAG激光透明陶瓷，其折射率、热导率、硬度等物理特性的测量结果表明，Nd：YAG激光透明陶瓷与Nd：YAG单晶类似，同时研制了世界上第一台激光二极管泵浦的透明陶瓷激光器，其斜率效率达到28％。自此，激光透明陶瓷材料研究被得到广泛重视，日本、美国、法国、俄罗斯、新加坡、韩国以及中国纷纷开展激光透明陶瓷研究。制备出大尺寸的激光透明陶瓷是研制高能高功率激光器材料基础。[0003] 采用固相反应法制备激光透明陶瓷的工艺步骤一般包括：(1)按设计配方配料；(2)按设计转速和时间，用行星球磨机球磨原料；(3)出料、烘干、过筛；(4)通过不锈钢模具压片成型；(5)按设计烧结工艺程序真空高温烧结；(6)1400～1500℃空气中退火；(7)激光级精细抛光。这些步骤完成的好坏都会对最终的激光透明陶瓷质量产生影响，特别是当制备的激光透明陶瓷样品的大小从小尺寸Φ10mm向大尺寸Φ100mm过渡的时候，上述步骤中的第(4)步骤对最终激光透明陶瓷样品质量的影响会越来越大。在研制激光透明陶瓷初期，为了提高工作效率和节约成本，研究人员一般都是制备小尺寸样品，如直径为Φ10mm的圆片；当制备出的小尺寸样品的质量达到技术要求后，下一步的工作既是放量制备大尺寸样品，如直径为Φ100mm的圆片。在相同的工艺步骤条件下，制备的大尺寸样品内部往往会出现尺寸约为0.1～1mm的肉眼可见的宏观大气孔，严重恶化陶瓷样品质量。通过对比实验发现，制备的大尺寸样品内部含有宏观大气孔主要是因为在第(4)步骤中压制大样品时，很难通过简单的摇晃模具将陶瓷粉末在大尺寸模具中均匀铺平导致的。当粉体在模具中没有均匀铺平的条件下，粉体相对较多的地方会在加压时会先致密化，继而承受更多的压力，导致粉体相对较少的地方没有承受到足够的压力，此处的粉体的致密化程度就相对较低，如果情况非常严重的时候，在退模的时样品就会裂开，成型失败；更常见的情况就是，这些没有足够致密化的陶瓷生坯部位经过烧结后会遗留下较大的气孔，导致整块样品的质量达不到技术要求而无法使用。如果是制备直径为Φ10mm的小尺寸样品，通过摇晃模具，其中的粉体就能够大致的均匀铺平，所以不存在会遗留大气孔的问题。

[0002]

发明内容

针对上述制备大尺寸激光透明陶瓷时出现的干压成型陶瓷生坯致密化程度不均匀的问题，特别是无法通过摇晃模具在大尺寸模具中使陶瓷粉体均匀铺平的问题，本发明提供了一种用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，能够简单快速实现陶瓷粉

[0004]

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说 明 书

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体在大尺寸模具中均匀平铺。

[0005] 考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置，它包括悬梁、把手、把手杆、抚平板、夹槽和胶圈，所述把手杆一端与所述把手连接，所述把手杆另一端与所述夹槽的一个面连接，所述把手杆穿过所述悬梁，所述胶圈位于所述悬梁两侧，所述抚平板通过插入方式固定在所述夹槽内。

[0007] 为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：[0008] 根据本发明的一个实施方案，所述夹槽上设有与所述抚平板对应的凹槽。[0009] 本发明还可以是：

[0010] 根据本发明的另一个实施方案，所述悬梁的长度为120～180mm，宽度为5～20mm，厚度为0.5～5mm。

[0011] 根据本发明的另一个实施方案，所述悬梁的材质为不锈钢。[0012] 根据本发明的另一个实施方案，所述把手杆的高度为50～300mm。[0013] 根据本发明的另一个实施方案，所述把手杆的材质为不锈钢。[0014] 根据本发明的另一个实施方案，所述抚平板的厚度为0.1～1mm，宽度为10～50mm。

[0015] 根据本发明的另一个实施方案，所述抚平板由透明PVC A4胶片制得。[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

[0017] 本发明装置非常有益于大尺寸激光透明陶瓷粉体的干压成型，将所述装置置于模具上，通过旋转把手，可以快速、均匀抚平大尺寸模具中的粉体，使其均匀平铺，可以消除因粉体平铺分布不均匀导致的干压过程中致密化不均匀的问题，继而可以解决在退模时样品裂开以及烧结后的陶瓷样品中形成宏观大气孔的问题。附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例

或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

[0019] 图1示出了根据本发明的一个实施例用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置结构示意图。

[0020] 图2示出了根据本发明的一个实施例用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯的粉体抚平装置配合模具的使用示意图。[0021] 其中，附图中的附图标记所对应的名称为：[0022] 1－悬梁，2－把手，3－把手杆，4－抚平板，5－夹槽，6－胶圈，7－模具。

[0018]

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。[0024] 如图1所示，根据本发明的一个实施例，一种用于干压大尺寸激光透明陶瓷生坯

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说 明 书

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的粉体抚平装置，它包括悬梁1、把手2、把手杆3、抚平板4、夹槽5和胶圈6，所述把手杆3一端与所述把手2连接，所述把手杆3另一端与所述夹槽5的一个面连接，所述把手杆3穿过所述悬梁1，所述胶圈6位于所述悬梁1两侧，所述抚平板4通过插入方式固定在所述夹槽5内。

[0025] 所述夹槽5上设有与所述抚平板4对应的凹槽。[0026] 所述悬梁1的长度为120～180mm，宽度为5～20mm，厚度为0.5～5mm。[0027] 所述悬梁1的材质为不锈钢。

[0028] 所述把手杆3的高度为50～300mm。[0029] 所述把手杆3的材质为不锈钢。[0030] 所述抚平板4的厚度为0.1～1mm，宽度为10～50mm。[0031] 所述抚平板4由透明PVC A4胶片制得。[0032] 实施例

[0033] 如图2所示，为本发明结合模具7的具体使用示意图，首先在直径为100mm的模具中倒入约130g激光透明陶瓷粉体；将厚度为0.3mm的PVC透明A4胶片裁剪制成尺寸为99.5mm×20mm的长方形抚平板4，然后将抚平板4以中间对称位置插入夹槽5内并卡紧；将本发明装置置于模具上，旋转把手2，并且适当调整把手杆3的高度，直至模具中的激光透明陶瓷粉体完全均匀铺平；之后就可合上模具7压片成型得到大尺寸的且内部密度均匀分布的高质量激光透明陶瓷生坯，然后经过烧结、退火、抛光等工序即可获得高质量的大尺寸激光透明陶瓷。

[0034] 为了验证采用本发明装置的有益效果，做了一组对比实验：对比样品Ⅰ为在干压成型过程中采用手动摇晃模具对粉体进行平铺；对比样品Ⅱ为在干压成型过程中采用了本发明装置对粉体进行抚平，除此以外对比样品Ⅰ和对比样品Ⅱ的其余所有技术参数均一致。将最终获得的大尺寸激光透明陶瓷样品切割成截面为4mm×4mm的小样品，然后选择20块小样品进行透过率测试，表1即为测试结果。从表1中可以明显看出，对比样品Ⅰ的测试结果相差较大从60.5％到82.9％，表明此样品内部微观结构不均匀，局部有明显的大气孔存在；对比样品Ⅱ的测试结果比较一致从82.6％到83.1％，表明此样品内部微观结构均匀，无大气孔存在。[0035] 表1：样品I、II对比实验的透过率(在波长10nm处)测试结果。

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说 明 书

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此外，根据不同大小的模具，对应裁剪出合适的PVC透明胶片抚平板，此发明装置就可适用于不同大小模具的粉体抚平需求。

[0038] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。[0039] 除上述以外，还需要说明的是，在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。[0040] 尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

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说 明 书 附 图

图1

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说 明 书 附 图

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图2

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