透明陶瓷是先进陶瓷材料中十分独特的一个分支。就其化学组分、相结构和制备工艺以及性能要求而言，透明陶瓷是当前先进陶瓷领域中化学与相组成最为纯净、致密度最高、工艺要求最严格，同时性能要求最苛刻的一类陶瓷材料。

自1959年，美国GE公司的COBLE等陶瓷学家成功制备出第一块透明氧化铝陶瓷以来，透明陶瓷的研究和发展进入了新的阶段，引发了透明陶瓷研究和应用的开发热潮。到目前为止，科研工作者已经开发出了Al2O3、MgO、Y2O3、TiO2、CaO、ThO2、ZrO2等氧化物透明陶瓷以及AlN、ZnS、CaF2、MgF2等非氧化物透明陶瓷。

氧化铝透明陶瓷因具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高韧性和良好的透光性能，并且由于制备成本低，被广泛应用于照明领域的高压钠灯、陶瓷金卤灯的陶瓷放电管，电子工业领域的集成电路基片、高频绝缘材料，以及红外检测窗口等领域。氧化铝透明陶瓷是一种多晶无机材料，由多种显微组织组成，包括晶粒、晶界、第二相、气孔等，由于各自折射率的差异(理论透光率为86%)，导致材料的透光性较低。

所以，在氧化铝透明陶瓷的制备过程中，除了采用高纯度的原料粉体外，还需加入极少量的烧结助剂来促进烧结致密化以及烧结收缩过程中气孔的排除。此外，微量烧结助剂还具有抑制晶粒异常生长的作用，因而烧结助剂的选择及其含量对最终获得高质量的透明陶瓷至关重要。今天我们就来了解一下MgO作为烧结助剂对氧化铝透明陶瓷的影响。

MgO对氧化铝透明陶瓷的影响

添加适量氧化镁的氧化铝透明陶瓷相对密度会有所提高，但是需要注意的是，随着MgO掺杂量的增大，其相对密度有所下降，这是因为MgO添加剂过多会引起气孔的增加而不利于样品的致密化。当MgO的添加量在0.05%左右时，相对密度达到了99.5%，陶瓷样品致密度非常高，透过率也达到最高。

同时，随着保温时间的延长，陶瓷样品的相对密度也随之提高。说明随着保温时间的延长，陶瓷晶粒得到进一步的生长和完善，陶瓷样品中的气孔得到了进一步的排出，使样品的相对密度有所增加。因此，延长保温时间可以得到致密度更好透光率更优的透明Al2O3陶瓷。

MgO添加量的增加，陶瓷晶粒更加细小。这是因为在陶瓷中形成的MgO·Al2O3尖晶石相可以阻碍晶界移动，抑制晶粒的生长。但如果MgO的添加量过大，气孔也逐渐增多。造成这种现象的原因可能是掺杂量过大会在晶界处形成不连续的液相，从而使得微小气孔聚合成较大气孔并残留其中。这种气孔排除较慢，因此当添加量过大时，体积密度反而呈现下降的趋势。

当MgO的掺杂量较低时，透明陶瓷的光透过率比较高，这是由于适量的MgO可以抑制晶界的快速移动，使得气孔排出比较完全，陶瓷更加致密，透过率较高。但随着掺杂量的增加，MgO含量超过在Al2O3中的固溶度后，会局部形成第二相，形成光的散射中心，造成透明陶瓷透过率的下降。

参考来源：

[1]张笑.MgO对快速烧结制备氧化铝透明陶瓷光学性能的影响

[2]余海龙等.MgO对Al2O3透明陶瓷显微结构和透光性能的影响

[3]覃显鹏等.MgO对YAG透明陶瓷烧结性能的影响

[4]山川.粉体网