上述專利文獻(xiàn)的所有公開內(nèi)容都通過引用納入本文。背景本發(fā)明總體上涉及用于制造薄的透明尖晶石和層壓透明尖晶石的帶材鑄塑(tapecasting)方法。發(fā)明概述在一些實施方式中，本發(fā)明提供以下各項中的一項或多項：一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法；一種基于水性粘合劑體系的用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法；一種使經(jīng)過鑄塑的帶材在整個厚度上都具有均勻的生坯微觀結(jié)構(gòu)的帶材鑄塑方法；一種在不具有或不存在燒結(jié)助劑的條件下制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法；一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，所述方法提供具有例如35～85體積％的固體負(fù)載量的均勻的生坯帶；一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，所述方法通過進(jìn)行帶材鑄塑來提供例如10微米～1毫米的很薄的帶材，其適合被層壓成若干厘米或更厚的所需厚度；以及一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，所述方法可使用水性帶材鑄塑或非水性帶材鑄塑來完成。附圖的簡要說明在一些實施方式中：圖1A～1I顯示了在實驗室規(guī)模下完成的本文所公開的帶材鑄塑方法的示例性的流程圖。圖2顯示了使用三種具有不同性質(zhì)的粉末所制造的帶材的實驗結(jié)果以及對該帶材中的體積百分比尖晶石的影響。圖3顯示了剛制得的粉末(上方)和所制備的生坯帶(下方)的SEM圖像。圖4顯示了粘合劑體系的TGA分析，以確定用于帶材的最佳粘合劑燒除程序。圖5顯示了用于除去粘合劑以及對尖晶石部件進(jìn)行空氣燒結(jié)的長(三角)、短(圓點(diǎn))燒結(jié)曲線。圖6顯示了具有本文所定義的條件的HIP燒結(jié)循環(huán)。圖7顯示了后續(xù)的O2HIP工藝的結(jié)果，所述O2HIP工藝除去了顏色中心，并且使透射率數(shù)值移動至接近最大值。圖8顯示了所測得的通過帶材燒制、層壓和拋光制得的厚度約為325微米的部件的透射率曲線。圖9是顯示層壓壓力對生坯帶中固體負(fù)載量的影響，所述壓力通過壓縮除去了帶材的孔隙率。圖10是未經(jīng)拋光的部件(左側(cè)點(diǎn))和經(jīng)過拋光的部件(右側(cè)點(diǎn))的韋布爾圖，證明了拋光能夠增加平均部件強(qiáng)度。發(fā)明詳述下面參考附圖(如果有的話)對本發(fā)明的各種實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。參考各種實施方式不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。此外，在本說明書中列出的任何實施例都不是限制性的，且僅列出要求保護(hù)的本發(fā)明的諸多可能的實施方式中的一些實施方式。定義“體積百分比固體負(fù)載量”、“體積％固體負(fù)載量”等表述是指經(jīng)過鑄塑的帶材中的無機(jī)固體。體積％固體負(fù)載量只考慮無機(jī)組分(即，尖晶石)。典型的體積％固體負(fù)載量可以是例如45～65體積％、50～65體積％、55～65體積％、60～65體積％，包括中間數(shù)值和范圍。“帶材的生坯密度”是指以g/cm3為單位的帶材中尖晶石粉末(無機(jī)組分)與粘合劑體系(有機(jī)組分)的總和。生坯密度代表了帶材中孔隙率的量，其將有機(jī)和無機(jī)組分都納入考慮。典型的帶材生坯密度可以是例如75～95％，其取決于例如起始粉末和有機(jī)組分。表8提供了本文所公開的示例性配方的帶材組成(體積％)與帶材生坯密度(g/cm3)的比較。“透射率”是指在特定波長下，入射光穿過樣品的比例?！巴该鞫取笔侵讣饩试S光線在不被散射的條件下穿過的性質(zhì)?！鞍ā薄ⅰ鞍被蝾愃菩g(shù)語意為包括但不限于，即內(nèi)含而非排他。用來描述本發(fā)明實施方式的修飾例如組合物中成分的量、濃度、體積、處理溫度、處理時間、產(chǎn)量、流速、壓力、粘度等數(shù)值及它們的范圍或者組件尺寸等數(shù)值及它們的范圍的“約”是指數(shù)量的變化，可發(fā)生在例如：制備材料、組合物、復(fù)合物、濃縮物、組件零件、制品制造或應(yīng)用制劑的典型測定和處理步驟中；這些步驟中的無意誤差；制造、來源或用來實施所述方法的原料或成分的純度方面的差異中；以及類似的考慮因素中。術(shù)語“約”還包括由于組合物或制劑的老化而與特定的初始濃度或混合物不同的量，以及由于混合或處理組合物或制劑而與特定的初始濃度或混合物不同的量?！翱蛇x的”或“可選地”表示隨后描述的事件或情形可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，而且該描述包括事件或情形發(fā)生的實例和所述事件或情形不發(fā)生的實例。除非另有說明，否則，本文所用的不定冠詞“一個”或“一種”及其相應(yīng)的定冠詞“該”表示至少一(個/種)，或者一(個/種)或多(個/種)?？刹捎帽绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的縮寫(例如，表示小時的“h”或“hrs”，表示克的“g”或“gm”，表示毫升的“mL”，表示室溫的“rt”，表示納米的“nm”以及類似縮寫)。在組分、成分、添加劑、尺度、條件、時間和類似方面公開的具體和優(yōu)選的數(shù)值及其范圍僅用于說明，它們不排除其他限定數(shù)值或限定范圍內(nèi)的其他數(shù)值。本發(fā)明的組合物和方法可包括本文所描述的任何數(shù)值或數(shù)值、具體數(shù)值、更具體的數(shù)值和優(yōu)選數(shù)值的任何組合，包括顯義或隱義的中間值和中間范圍。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了用于制造透明尖晶石薄板的帶材鑄塑方法。尖晶石是在可見光譜內(nèi)以及在部分紫外和紅外波長區(qū)域內(nèi)具有優(yōu)異透射性質(zhì)的陶瓷。已對透明尖晶石研究了超過四十年。然而，由于有關(guān)水解的問題，還未出現(xiàn)有關(guān)用尖晶石制造的可用于商業(yè)的水基漿料工藝的報道。因此，所有以往的成形工作都是聚焦于用于尖晶石粉末的使用例如單軸、冷等靜壓制或熱等靜壓制的干壓法。干壓法的主要問題是生坯體的不均勻性，這會導(dǎo)致最終產(chǎn)品性質(zhì)不佳。干壓法還在所能夠制造的部件的總厚度上具有局限性。通常能夠?qū)崿F(xiàn)1mm的厚度。然而，高縱橫比的部件需要比該厚度厚得多，例如為1cm或更厚。在一些實施方式中，本發(fā)明所提供的板材厚度范圍從例如具有10～15微米厚度的薄板至具有40～100微米厚度的較厚板，可對薄板、中等厚度的板、厚板以及它們的組合進(jìn)行層壓以實現(xiàn)厚達(dá)若干厘米或更厚的所需厚度?，F(xiàn)有的工藝還在同時獲得透明度和強(qiáng)度目標(biāo)上遇到了很大的困難。在現(xiàn)有的工藝中，部件必須(典型地通過使用氟化鋰(LiF)燒結(jié)助劑)被完全致密化，以實現(xiàn)光學(xué)透明度。這種燒結(jié)助劑會導(dǎo)致晶粒的過度生長，且會導(dǎo)致燒結(jié)后的典型的晶粒尺寸大于100微米。這會導(dǎo)致強(qiáng)度大大降低。本文所公開的帶材鑄塑方法得到了極高的生坯密度，例如理論帶材密度的75～95％，這能夠排除對燒結(jié)助劑的需要。這允許保持較小的晶粒尺寸，例如小于5微米，導(dǎo)致相比于使用燒結(jié)助劑制備的尖晶石部件優(yōu)異得多的燒結(jié)后強(qiáng)度。降低了的晶粒尺寸導(dǎo)致燒結(jié)后的部件具有更高的強(qiáng)度。使用燒結(jié)助劑制得的部件通常具有例如100～200MPa的強(qiáng)度，對應(yīng)于100～200微米的晶粒尺寸。相比之下，不使用燒結(jié)助劑制得的本文所公開的部件具有更小的晶粒尺寸，且具有例如300～500MPa的燒結(jié)后強(qiáng)度，對應(yīng)于小于10微米的晶粒尺寸。一種工業(yè)實踐是使用熱壓來形成透明尖晶石。由于部件尺寸和生產(chǎn)能力的限制，這是一種昂貴的工藝。所以，潛在的產(chǎn)品應(yīng)用被局限在不關(guān)心成本的市場，例如軍事和防御系統(tǒng)或定制化產(chǎn)品。在諸如消費(fèi)電子產(chǎn)品這樣的更廣闊的市場中的實際用途被排除在外。本文所公開的方法的另一個優(yōu)勢在于能夠大大降低透明尖晶石產(chǎn)品的成本，產(chǎn)生巨大的商業(yè)潛力。在一些實施方式中，本文提供了基于水性和非水性的帶材鑄塑方法，并且提供了證明能夠生產(chǎn)具有所需高性能的透明尖晶石的數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，本文提供了透明的經(jīng)過帶材鑄塑的尖晶石制品，其包含：以下各項中的至少一項：10～300微米的單層厚度；或包含多個經(jīng)過層壓的單層的層壓件，所述層壓件具有50微米～10毫米或更厚的厚度；所述尖晶石制品具有：基于87％的最大理論透明度的80％～87％，例如84％～87％的透明度；以及例如1～7微米、2～7微米、3～6微米、4～5微米的燒結(jié)后晶粒尺寸，包括中間數(shù)值和范圍。相比之下，現(xiàn)有技術(shù)提到了使用諸如氟化鋰這樣的燒結(jié)助劑制得的透明的經(jīng)過帶材鑄塑的尖晶石，其具有100～200微米燒結(jié)后晶粒尺寸，參見例如armorline.com/pdf/ArmorLine％20Corp-Transparent％20Spinel％20Brochure.pdf。在一些實施方式中，尖晶石制品包含在燒制前具有80～500納米的窄中值粒徑以及5～30m2/g的相對較低的BET表面積(SA)的尖晶石粉末。在一些實施方式中，尖晶石包含在燒制前具有100～300納米的窄中值粒徑以及6～15m2/g的相對較低的BET表面積的尖晶石粉末。在一些實施方式中，使用200g負(fù)荷測得的尖晶石制品的努氏硬度數(shù)可為10～16GPa、11～15GPa、12～15GPa、例如為14.1GPa，包括中間數(shù)值和范圍。得到三種使用下示的不同熱等靜壓制(HIP)條件由S15CR尖晶石制品制得的透明尖晶石樣品的燒結(jié)后晶粒尺寸的測量結(jié)果：在1550℃下經(jīng)過4小時HIP得到的結(jié)果是4.6微米；在1500℃下經(jīng)過4小時HIP得到的結(jié)果是3.6微米；以及在1475℃下經(jīng)過4小時HIP得到的結(jié)果是2.8微米。在一些實施方式中，尖晶石制品具有99.5重量％～99.9重量％的純度，且具有0.01重量％～0.001重量％或更低的低含硫量。在一些實施方式中，本發(fā)明提供用于制造經(jīng)過帶材鑄塑的透明尖晶石的方法，該方法包括：對包含中值粒徑為75～500納米、優(yōu)選為100～500微米、更優(yōu)選為200～400微米的尖晶石粉末、粘合劑、分散劑、增塑劑、消泡劑和水性溶劑的批料進(jìn)行10分鐘～10小時、優(yōu)選30分鐘～6小時、更優(yōu)選1～3小時的碾磨以形成漿料；在真空下對所得到的經(jīng)過分離的漿料進(jìn)行脫氣；對經(jīng)過脫氣的漿料進(jìn)行帶材鑄塑，使其具有20～2000微米、優(yōu)選為50～1000微米、更優(yōu)選為100～500微米的濕厚度；使用床下加熱器和經(jīng)過加熱的流動空氣在經(jīng)過帶材鑄塑的漿料處于20～100℃、優(yōu)選40～80℃、更優(yōu)選60～70℃的溫度下對經(jīng)過帶材鑄塑的漿料進(jìn)行受控干燥，以形成具有5～1000微米、優(yōu)選20～500微米、更優(yōu)選40～200微米的干燥厚度的生坯帶；在足夠的溫度下對生坯帶進(jìn)行足夠時間的燒制，以提供經(jīng)過燒結(jié)的透明尖晶石。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還可包括將生坯帶層壓成多個生坯帶層，其為兩層或多層，例如2～約28層，其中，所述層壓可通過例如壓縮方法來完成。在一些實施方式中，尖晶石粉末在被引入漿料之前的BET表面積為2～30m2/g，更優(yōu)選為5～20m2/g，甚至更優(yōu)選為6～15m2/g，最優(yōu)選為6～8m2/g。在一些實施方式中，一種優(yōu)選的尖晶石粉末的表面積為15m2/g，且具有50～1000nm、優(yōu)選100～600nm、甚至更優(yōu)選200～400nm的中值粒徑分布。關(guān)于PSD測量方法的一個需要注意的地方是其測量的是團(tuán)聚尺寸，對于納米粉末并不特別可靠。在一些實施方式中，尖晶石粉末在漿料中的陶瓷固體負(fù)載量為例如5～60體積％，優(yōu)選為10～40體積％，更優(yōu)選為15～25體積％，且生坯帶的陶瓷固體負(fù)載量為例如35～85體積％，優(yōu)選為45～75體積％，更優(yōu)選為55～75體積％，所述固體負(fù)載量水平允許對陶瓷進(jìn)行燒結(jié)以使其具有高透明度。在一些實施方式中，一種優(yōu)選的生坯帶具有45～55體積％的固體負(fù)載量。在一些實施方式中，對生坯帶的燒結(jié)可包括例如：在1500～1600℃下對生坯帶進(jìn)行2～8小時燒結(jié)，完成粘合劑的燒除(BBO)，從而得到經(jīng)過燒結(jié)的透明尖晶石；在例如1500～1600℃下，在例如5～60kpsi、優(yōu)選10～40kpsi、更優(yōu)選20～30kpsi的壓力下，在例如在氬氣惰性氣氛中對經(jīng)過燒結(jié)的透明尖晶石進(jìn)行熱等靜壓制(“HIP”)。在一些實施方式中，在約29kpsi或約200MPa下完成一種成功的熱等靜壓制，以降低尖晶石中的殘余孔隙率，其中，經(jīng)過燒結(jié)的尖晶石在熱等靜壓制之后的總孔隙率小于約500ppm，優(yōu)選小于約200ppm，更優(yōu)選小于約100ppm，甚至更優(yōu)選小于約50ppm，包括中間數(shù)值和范圍；在例如1000～1200℃下，在0.2～30kpsi、優(yōu)選1～20kpsi、更優(yōu)選5～10kpsi(包括這些范圍的中間數(shù)值)的壓力下對經(jīng)過HIP燒結(jié)的透明尖晶石進(jìn)行2～8小時的氧熱等靜壓制(“O2HIP”)。在一些實施方式中，在8～10kpsi下完成一種成功的氧熱等靜壓制以減小所得到的經(jīng)過氧熱等靜壓制和燒結(jié)的透明尖晶石中令人厭惡的顏色中心。熱等靜壓制(HIP)是一種用于降低許多陶瓷材料的孔隙率以及增加它們的密度的制造方法。這改善了材料的機(jī)械性能和可加工性。HIP方法使組件處于高壓儲存容器中的升高了的溫度和等靜氣體壓力下。最常用的增壓氣體是氬氣?？墒褂枚栊詺怏w，從而使材料不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。加熱HIP腔室，這導(dǎo)致該容器內(nèi)的壓力升高。許多系統(tǒng)會壓入相關(guān)氣體以實現(xiàn)必要的壓力水平。因為壓力是從各個方向相材料施加的，因而該壓制是“等靜”的。在一些實施方式中，所述燒制可通過一步或兩步完成，以提供經(jīng)過燒結(jié)的帶材鑄塑透明尖晶石。在單步燒制處理中，BBO和燒結(jié)是在相同的爐子中完成的，然后是H2氣氛或HIP。在兩步燒制處理中，BBO和燒結(jié)是在分開的爐子中完成的，然后是H2氣氛或HIP。在一些實施方式中，燒制可在不存在燒結(jié)助劑的條件下完成。在一些實施方式中，水性溶劑可以是去離子水。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法的至少一個步驟是在微粒受控環(huán)境下完成的，所述微粒受控環(huán)境例如等級為100的無塵室、等級為1000的無塵室或類似的微粒污染少或沒有微粒污染的受控的環(huán)境。另外，可對所述微粒受控環(huán)境進(jìn)行化學(xué)清潔和生物除菌。在一些實施方式中，生坯帶的孔隙率為例如約0.01～約25體積％，優(yōu)選為1～20體積％，更優(yōu)選為2～10體積％，包括這些范圍的中間數(shù)值。在一些實施方式中，一種成功的生坯帶在層壓處理之前具有7～17體積％的孔隙率。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還可包括將生坯帶成形(即，生坯成形)成所需的形狀或物體，例如除了板材以外的可卷繞帶材。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還可包括對經(jīng)過脫氣的漿料進(jìn)行過濾以除去污染物，這些污染物是大微?；虼蟪叽绲奈廴疚?，例如研磨介質(zhì)等，或者是比主要顆粒更大的團(tuán)聚物。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還包括對所述經(jīng)過燒結(jié)的透明尖晶石進(jìn)行表面精整，以使其具有所需的厚度和表面質(zhì)地。在一些實施方式中，如果生坯帶陶瓷固體負(fù)載量大于45體積％，則對帶材或帶材層壓件的燒結(jié)對帶材鑄塑漿料中粘合劑的量、或生坯帶的孔隙率不敏感，即，有利的是，粘合劑含量或生坯帶孔隙率的微小變化不會明顯改變經(jīng)過燒結(jié)的帶材或經(jīng)過燒結(jié)的層壓產(chǎn)品的品質(zhì)。在一些實施方式中，當(dāng)利用SEM圖像進(jìn)行觀察時，發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的生坯帶的微觀結(jié)構(gòu)是均勻的。例如，觀察到優(yōu)異的顆粒去團(tuán)聚化。這些顆粒大致均勻間隔，且在顆粒之間具有粘合劑和孔隙，參見例如圖3(下方中間的S15CR生坯帶圖像)，其具有優(yōu)異的微觀結(jié)構(gòu)，以及圖3(下方右側(cè)的S8CR生坯帶圖像)，其具有相對較差的微觀結(jié)構(gòu)(S8帶材)。由不同尺寸的顆粒所制得的帶材之間均勻性的差異十分明顯。在一些實施方式中，可利用本文所公開的制備方法來制備經(jīng)過帶材鑄塑的透明尖晶石制品。在一些實施方式中，可利用本文所公開的制備方法來制備經(jīng)過帶材鑄塑和層壓的透明尖晶石制品。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于制造具有包括分散劑在內(nèi)的水性粘合劑體系的透明尖晶石板的帶材鑄塑方法。所述包括分散劑的粘合劑體系具有相對較高的堿性pH(例如8.5～13、9～12、9.5～11、9.5～10.5，包括中間數(shù)值和范圍)，所述堿性pH可通過例如氨水來實現(xiàn)，且所述粘合劑體系能夠防止尖晶石粉末在漿料制備和鑄塑過程中發(fā)生水解和凝膠化。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，該方法能夠使經(jīng)過鑄塑的帶材在整個厚度上具有均勻的生坯微觀結(jié)構(gòu)。所述均勻的生坯微觀結(jié)構(gòu)可通過例如使用具有例如2～30m2/g、更優(yōu)選5～20m2/g、甚至更優(yōu)選6～8m2/g的邊界明確的比表面積、以及例如50～1000nm、更優(yōu)選100～600nm、甚至更優(yōu)選200～400nm的很窄的粒徑分布的起始的尖晶石粉末來實現(xiàn)。通過大量實驗，發(fā)現(xiàn)如果起始的尖晶石粉末具有與上述的相對應(yīng)的表面積和粒徑分布的粉末性質(zhì)，則能夠使用帶材鑄塑方法制造本文所公開的透明陶瓷，例如透明尖晶石。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于制造具有均勻的生坯帶的透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，所述均勻的生坯帶的固體負(fù)載量為35～85體積％，更優(yōu)選為45～65體積％，甚至更優(yōu)選為55～65體積％，所述固體負(fù)載量允許燒結(jié)成透明。如果不具有利用本文所公開的方法所得到的足夠高的生坯密度，則不可能得到透明尖晶石。通過大量實驗，還發(fā)現(xiàn)如果生坯帶的固體負(fù)載量以及所得到的生坯密度并非上述數(shù)值，則不可能使用帶材鑄塑方法制造本文所公開的透明陶瓷，例如透明尖晶石。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，所述方法通過進(jìn)行帶材鑄塑來提供例如10微米～1毫米的很薄的帶材，然后將所述很薄的帶材層壓成若干厘米或更厚的厚度。雖然無意受限于理論，但使用本文所公開的方法所能夠得到的透明層壓件的厚度只受能夠得到的層壓裝置的尺寸所限。在一些實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于制造透明尖晶石板的帶材鑄塑方法，該方法可使用水性帶材鑄塑(例如只使用水或組合使用諸如醇類這樣的可混溶溶劑)或在需要的情況下使用非水性帶材鑄塑(例如使用諸如乙醇、甲苯或MEK這樣的溶劑，以及使用PVB或碳酸鹽粘合劑體系)來完成。本文所公開的組合物、制品和方法由于提供了例如以下各項中的至少一項而具有優(yōu)勢：一種形成高密度生坯帶的帶材鑄塑方法，所述高密度生坯帶允許在不使用燒結(jié)助劑的條件下對透明尖晶石進(jìn)行燒結(jié)。不使用燒結(jié)助劑能夠限制晶粒在燒結(jié)處理過程中的生長。相比于使用LiF燒結(jié)助劑和熱壓制方法時大于100微米的晶粒尺寸，不使用燒結(jié)助劑會導(dǎo)致約1～5微米的最終晶粒尺寸。較小的晶粒尺寸能夠使所得到的尖晶石具有與其它市售可得的尖晶石(例如Surmet或Armorline)相比顯著增加的強(qiáng)度?？煞糯笾链笠?guī)模且相比于其它商業(yè)上可行的工藝具有低成本的帶材鑄塑和層壓方法。例如，本文所公開的帶材鑄塑方法可以合成藍(lán)寶石的一部分成本(例如50％或更低)生產(chǎn)出一種具有與其相似的性質(zhì)的透明板材料。一種能夠靈活制造具有不同厚度的部件的帶材鑄塑和層壓方法。一種能夠制造用于消費(fèi)電子應(yīng)用的大型、薄且平坦的板材的帶材鑄塑和層壓方法。一種能夠使用現(xiàn)有工藝裝置的帶材鑄塑和層壓方法。參照附圖，圖1A～1I顯示了本文所公開的帶材鑄塑方法的流程圖。圖2顯示了使用三種具有不同性質(zhì)的粉末所制造的帶材的實驗結(jié)果以及對該帶材中的體積百分比尖晶石的影響。每一種粉末都具有不同的表面積(SA)(30、15或10.5m2/g)。利用三個數(shù)據(jù)點(diǎn)來表示生坯帶固體負(fù)載量的差異。粉末SA的減小允許帶材固體負(fù)載量增加。較高的固體負(fù)載量允許燒結(jié)成透明。被測試的三種不同粉末的BET表面積(SA)性質(zhì)的詳細(xì)細(xì)節(jié)列于表1中。使用盡可能少量的粘合劑可制造優(yōu)選的帶材，該用量不會導(dǎo)致帶材開裂。表面積(SA)較低且具有相對較大的平均粒徑的粉末能夠使用較少的粘合劑，并且能夠在不發(fā)生開裂的條件下實現(xiàn)較高的帶材密度。表1.尖晶石粉末的性質(zhì)。粉末名稱S30CRS15CRS8CRBETSA(m2/g)30.415.410.5表2總結(jié)了三種被選中的尖晶石粉末樣品的元素分析，并且列出了它們的雜質(zhì)水平。表2.尖晶石粉末的元素分析(雜質(zhì)，單位：ppm)。雜質(zhì)S30CRS15CRS8CRNa40348.8K100未測量19Fe275.6Si332643Ca1266S<80<80<80圖3顯示了剛制得的粉末(上方)和所制備的生坯帶(下方)的SEM圖像。兩組圖像都具有兩(2)微米的比例尺。在所測試的粉末中，S15CR粉末具有優(yōu)異的結(jié)果。S30CR粉末具有極高的SA，該帶材需要大量粘合劑，例如批料漿料中約為15～20體積％，經(jīng)過干燥和鑄塑的帶材中大于約50體積％的粘合劑來防止該帶材在干燥過程中發(fā)生開裂。雖然無意受限于理論，但各固體顆粒應(yīng)當(dāng)被有機(jī)粘合劑材料包圍以防止發(fā)生開裂。在高粘合劑含量下，帶材中的最大固體負(fù)載量只有36～37體積％，該負(fù)載量太低以至于無法對透明尖晶石進(jìn)行燒結(jié)。從圖3中上方的SEM圖像中可以看出，S8CR具有較高的SA，但具有不均勻的粒徑分布(PSD)。這種PSD是雙峰的，具有不超過1微米的強(qiáng)烈團(tuán)聚的大顆粒。該P(yáng)SD不允許進(jìn)行均勻的燒結(jié)。S15CR粉末提供了比由S30CR或S8CR粉末制得的帶材更優(yōu)異的帶材。S15CR粉末具有窄的PSD和相對較低的SA，這些特征允許進(jìn)行優(yōu)異的帶材成形和燒結(jié)。同樣地，雖然無意受限于理論，所能夠得到的結(jié)果暗示，除了具有略微更大的粒徑(例如約300微米)和較小的SA(例如約7m2/g)外，能夠得到甚至更加優(yōu)選的與S15CR相似的粉末。圖4顯示了粘合劑體系的TGA分析，以確定用于材料的最佳粘合劑燒除現(xiàn)象。值得注意的溫度被確認(rèn)為180、350和600℃，在這些溫度下的質(zhì)量損失被確認(rèn)為粘合劑的除去。基于該分析的燒結(jié)曲線示于圖5。圖5顯示了用于除去粘合劑以及對尖晶石部件進(jìn)行燒結(jié)的長(三角；慢速)、短(圓點(diǎn)，快速)燒結(jié)曲線。值得注意的是，為了除去粘合劑并使部件的翹曲/隆起降到最低，在180、350和600℃下進(jìn)行保溫。然后將樣品燒結(jié)至1550℃，為了進(jìn)行氬氣HIP而使該部件致密化。長燒結(jié)曲線可被用于較厚或較大的部件，以確保粘合劑被完全除去。對于薄、小的部件，已證明短燒結(jié)周期足以勝任。表3和表4分別列出了慢速和快速粘合劑燒除(BBO)程序以及燒結(jié)程序的更多細(xì)節(jié)。取決于部件的尺寸，可根據(jù)需要在值得注意的溫度使用更長的停留時間。或者，還可對BBO(粘合劑燒除)使用更慢的升溫速率。BBO并不僅限于該加熱程序。表3.基于TGA的慢速粘合劑燒除(BBO)以及燒結(jié)的細(xì)節(jié)。表4.基于TGA的快速粘合劑燒除(BBO)以及燒結(jié)的細(xì)節(jié)。在初始的空氣燒結(jié)處理之后，對這些部件進(jìn)行氬氣HIP以燒結(jié)成透明。該處理步驟的一種替代性路徑包括增加這些部件的生坯密度、使用粘合劑燒除處理、并隨后進(jìn)行氫氣燒結(jié)，這比進(jìn)行HIP成本更低。氫氣燒結(jié)是一種已知的用于其它諸如照明工業(yè)中的氧化鋁和其它先進(jìn)陶瓷應(yīng)用中的YAG這樣的透明或半透明氧化物材料的工藝。圖6顯示了HIP燒結(jié)循環(huán)，表5提供了這些條件的列表。在氬氣HIP(ArHIP)之后，對這些部件進(jìn)行氧氣HIP(O2HIP)以除去氧空位，這些空位會使部件顏色變深。表5HIP燒結(jié)循環(huán)。燒結(jié)之后，按照需要對經(jīng)過燒結(jié)的部件進(jìn)行拋光。在這些部件中觀察到的大部分缺陷(盡管相對較少)都是由于處理過程中的表面污染所致。當(dāng)選擇合適的無塵室處理環(huán)境時，這些缺陷可被顯著減少，例如減少約75％或更多。對經(jīng)過ArHIP的部件(具有顏色中心)和經(jīng)過ArHIP并隨后進(jìn)行O2HIP以除去顏色中心的部件進(jìn)行透射率測量。圖7顯示了后續(xù)的O2HIP的結(jié)果，所述O2HIP工藝除去了許多顏色中心，并且使透射率數(shù)值(％T)移動至接近理論最大值。圖8顯示了所測得的具有約325微米厚度的經(jīng)過層壓和拋光的部件的透射率曲線。受到折射率的限制，透射率(％T)能夠達(dá)到87％的理論最大值。實際透射率與理論透射率的偏差在實驗誤差范圍內(nèi)。圖9是顯示了層壓壓力對生坯帶中固體負(fù)載量的影響。使用了實施例1的批料組合物組合物。利用鑄塑帶材(單層，層壓壓力＝0)和五個經(jīng)過層壓的樣品的尖晶石體積％(菱形；左側(cè)坐標(biāo))、有機(jī)物體積％(正方形；左側(cè)坐標(biāo))和孔隙率(三角形；右側(cè)坐標(biāo))繪圖，五個經(jīng)過層壓的樣品中的每一個都具有二十八(28)個層壓層，且在3000～30000psi的不同的層壓壓力下形成。觀察到隨著層壓壓力在3000～30000psi的范圍內(nèi)上升，孔隙率減小。這導(dǎo)致生坯帶的固體負(fù)載量從原始鑄塑帶材的約47％增加到在30000psi下層壓的樣品的約54％。生坯態(tài)下的增加的尖晶石固體負(fù)載量實現(xiàn)了：改善的燒結(jié)；較低的溫度；以及可選的氫氣燒結(jié)。所有帶材都在70℃下層壓，在1000psi下保持15分鐘，然后壓至3000～30000psi的目標(biāo)壓力，隨后再額外保持15分鐘。表6中所列的結(jié)果被圖形化地示于圖9。表6.帶材鑄塑漿料的示例性批料組合物配方。尖晶石粉末。WB4101是一種在溶液中具有添加劑的專有的丙烯酸類粘合劑。DF002是一種不含有機(jī)硅的消泡劑。DS001是一種聚合物分散劑。PL005是一種高pH增塑劑。聚合物創(chuàng)新有限公司(PolymerInnovations,Inc.，維斯塔，加利福尼亞州)對這些組分進(jìn)行配制以用于水性陶瓷帶材鑄塑。S15CR尖晶石顆粒批料組合物的帶材鑄塑漿料配方中的組分列于表7A。各組分的量都足以用來形成本文所公開的帶材，所述帶材不會開裂，具有高生坯密度，且可被層壓成一個或多個層，即若干個層，包括其自身或其它材料。該漿料由于更高的含水量而比例如表7B的漿料具有更低的粘度，且當(dāng)試圖對具有大于約50微米干燥厚度的較厚的帶材進(jìn)行鑄塑時，該帶材發(fā)生開裂。S15CR尖晶石顆粒批料組合物的另一種帶材鑄塑漿料配方中的組分列于表7B。該配方相比于表7A的配方具有進(jìn)步。表7B的漿料具有更低的含水量和更高的粉末含量。這會導(dǎo)致帶材鑄塑處理過程中的干燥應(yīng)力降低，允許形成具有最少開裂的厚度厚至約100微米的更厚的帶材。表7C列出了用于制備S15CR尖晶石顆粒批料組合物的帶材鑄塑漿料的各組分的量。表7A.帶材鑄塑漿料的批料組合物組合物。表7B.帶材鑄塑漿料的批料組合物。表7C.帶材鑄塑漿料的批料組合物。帶材鑄塑方法的概述JamesS.Reed在《陶瓷加工原理》(PrinciplesofCeramicProcessing，1995年，第二版，ISBN-13：978-0471597216)中公開和說明了一種常規(guī)的帶材鑄塑方法和裝置。以下描述介紹了所公開的制造方法，并且確定了其與常規(guī)帶材鑄塑方法的區(qū)別。下文還討論了示于圖1A～1I的所公開的制造方法的具有代表性的實驗室規(guī)模帶材鑄塑方法。配制批料(圖1A)：尖晶石粉末與包含粘合劑、分散劑、增塑劑和消泡劑的水基帶材鑄塑體系相混合。研磨(圖1B)：利用例如球磨、高速剪切混合、碾磨、振動磨、輥磨等方法在研磨機(jī)中對批料材料進(jìn)行研磨和混合。脫氣(圖1C)：完成研磨之后，從漿料中濾除研磨介質(zhì)，然后使用真空對漿料進(jìn)行除空氣/脫氣。該處理從經(jīng)過研磨的產(chǎn)品中除去了被截留的空氣，否則這些空氣會最終成為混合物中的氣泡。過濾：可選地對漿料進(jìn)行過濾，以從混合物中除去任何大尺寸的污染物，否則這些污染物會使燒結(jié)后的材料具有不利的光學(xué)性能?？赏ㄟ^例如由例如尼龍、纖維或其它合適材料制得的50微米、25微米、10微米或1微米的過濾器來完成過濾。帶材鑄塑(圖1D)：然后，在所需厚度下，在刮刀下對漿料進(jìn)行帶材鑄塑，以形成陶瓷漿料的濕、薄板材。在受控條件下對濕帶材進(jìn)行干燥以形成可被成形為所需形狀的薄的陶瓷/聚合物復(fù)合帶材(被稱為“生坯態(tài)”下的帶材、或者“生坯帶”)。壓力裁斷(圖1E)：從在帶材鑄塑方法中得到的帶材卷上壓力裁斷(即，沖壓切割)出所需的部件幾何形狀。壓力裁斷形成了近凈形狀(nearnetshape)。然后，可通過例如各種精整方法，例如切割、拋光等精整操作，形成生坯態(tài)的最終部件，或在后燒結(jié)處理中形成最終部件。堆疊(圖1F)：對經(jīng)過壓力裁斷的層進(jìn)行堆疊以實現(xiàn)所需的燒結(jié)后部件厚度。在進(jìn)行層壓的同時，可根據(jù)層壓多個部件的需要，在相同的層壓處理條件下將插頁材料插入堆疊部件之間。層壓(圖1G)：可使用單軸或等靜壓制對所需的多個陶瓷帶材層進(jìn)行堆疊和層壓以形成更厚的帶材。這是一個可選的步驟，并且僅當(dāng)無法在原始鑄塑狀態(tài)下實現(xiàn)所需帶材厚度時才有必要進(jìn)行。生坯成形：可選地使用任何合適的陶瓷成形技術(shù)使生坯帶成形為所需的形狀，所述合適的陶瓷形成技術(shù)例如：激光切割、熱刀切割、穿孔、沖壓、壓制等方法，或這些方法的組合。替代地或附加地，可對帶材進(jìn)行燒制,隨后使用例如激光切割或切斷使其在經(jīng)過燒結(jié)的狀態(tài)下成形。燒制/燒結(jié)(圖1H)：可在單步或兩步處理中對帶材進(jìn)行燒制。單步處理能夠在單次燒制中除去粘合劑并且燒結(jié)帶材。在兩步處理中，在一個爐子中除去粘合劑，然后在第二個爐子中將該部件燒結(jié)成最終密度?？墒褂脷錃鉅t、真空爐、熱等靜壓制(HIP)、N2或Ar爐、或空氣爐來實現(xiàn)最終燒結(jié)。典型的燒制溫度可以是例如1400～1800℃。拋光(圖1I)：燒制以后，可將這些部件研磨、精研和拋光成最終的所需厚度和表面光潔度。例如，可使用例如碳化硅或金剛石、砂紙或漿料對部件進(jìn)行粗研磨以得到上表面和下表面的同面性。氧化釔和氧化鋁也是常用的拋光劑，它們可作為替代拋光劑使用。實現(xiàn)同面性以后，可隨后使用更細(xì)的金剛石漿料或金剛石帶(例如9、6、3和1微米是典型的尺寸)對這些表面進(jìn)行拋光，最終拋光可使用1微米的金剛石漿料?？蔀楣鈱W(xué)應(yīng)用選用更細(xì)的拋光劑。拋光程序可進(jìn)行1～24小時，更優(yōu)選為2～12小時，最優(yōu)選為4～8小時，包括中間數(shù)值和范圍。參照圖10，未經(jīng)拋光的部件(左側(cè)點(diǎn))和經(jīng)過拋光的部件(右側(cè)點(diǎn))的韋布爾概率圖顯示拋光能夠?qū)⑵骄h(huán)疊環(huán)(ROR)部件強(qiáng)度從137MPa增加至373MPa，或者說提供約3倍(經(jīng)計算為2.72倍)的增量，或者說平均部件強(qiáng)度增加了約172％。該方法的幾個關(guān)鍵方面研磨(圖1B)：該研磨處理是一個重要步驟，其必須提供完全去團(tuán)聚化的顆粒并且生成均勻(即，分散良好)的漿料。購自聯(lián)合工藝有限公司(UnionProcess)的碾磨機(jī)(aka.：攪動球磨機(jī))是一種用于實現(xiàn)去團(tuán)聚化，即打碎尖晶石粉末的團(tuán)聚體或納米團(tuán)聚體(所述去團(tuán)聚化難以利用替代性的方法高效且經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn))的優(yōu)選的研磨機(jī)。這種碾磨機(jī)由于能夠在研磨處理過程中向材料輸入高能量而優(yōu)于其它研磨工藝和裝置。相比于其它技術(shù)，其允許在較短時間(例如相比于使用球磨的50～100小時為1～3小時)內(nèi)將批料研磨至較小的粒徑。所使用的一種碾磨機(jī)具有750mL的總?cè)莘e和250mL的加工容積(加工能力)。罐體中裝載有130mL漿料和740克購自聯(lián)合工藝有限公司的1mm純度為99.9％的Al2O3介質(zhì)(即，研磨介質(zhì))。在研磨處理過程中用水將罐體冷卻至15℃，以避免過熱和減少溶劑蒸發(fā)。初始在500rpm下對漿料進(jìn)行5分鐘的研磨以打碎大的團(tuán)聚物，然后將速度升至1300rpm并研磨1小時。在研磨結(jié)束時使罐體減速至170rpm，加入消泡劑以除去被截留的空氣。然后，將漿料傾倒在80～120目的篩網(wǎng)上以在除氣之前從該漿料中除去研磨介質(zhì)。除氣(脫氣)處理(圖1C)：在從漿料中濾除研磨介質(zhì)之后，對漿料進(jìn)行除氣。使用干燥器腔室并隨后使用Mazerustar真空行星式混合器來完成除氣。將漿料裝入干燥器腔室并進(jìn)行不超過10分鐘的除氣。在初始的除氣之后，將漿料裝入行星式混合器中，在真空下運(yùn)行5分鐘。一種能夠不使用Mazerustar混合器的替代性的除氣程序是在干燥器腔室中使用更高的真空。粘合劑體系：有機(jī)粘合劑組合物對于本文所公開的優(yōu)異的尖晶石帶材鑄塑方法而言是重要的。使用購自聚合物創(chuàng)新有限公司的粘合劑體系，其包含可溶于高pH(例如pH約為9～12)的水中的基于丙烯酸類樹脂的粘合劑。該粘合劑體系允許得到一種穩(wěn)定的尖晶石漿料系統(tǒng)，所述系統(tǒng)不會在帶材鑄塑前絮凝和凝膠化。帶材鑄塑：在標(biāo)準(zhǔn)的實驗室環(huán)境中進(jìn)行初始的帶材鑄塑。在實驗室中制得的樣品具有大量會嚴(yán)重降低材料光學(xué)品質(zhì)的污染物。因此將本方法的鑄塑部分移至等級為1000的無塵室中進(jìn)行。這消除了75％的在材料中觀察到的缺陷。在無塵室中完成研磨、除氣和層壓步驟能夠進(jìn)一步降低污染物水平。在厚度約為50～100微米的涂覆有有機(jī)硅的膜上對樣品進(jìn)行帶材鑄塑。有機(jī)硅涂層使得帶材料在干燥后易于揭下。用于帶材的其它合適的膜可以是例如玻璃、金屬帶等替代性的材料。使?jié){料在間隙約為4～20密爾(即，100～500微米)的刮刀下(通常使用4密爾(100微米)的刮刀高度)通過，以形成陶瓷帶的薄板。帶材干燥后的厚度為40～60微米，燒結(jié)后的厚度約為20～40微米。鑄塑用刮刀以例如10毫米/秒的速度移動經(jīng)過可根據(jù)需要改變該速度，以加快處理速度，以及改變帶材的厚度。層壓處理：對生坯帶的卷料(其尺寸可例如從一張紙的大小至數(shù)米寬、數(shù)百米長)進(jìn)行壓力裁斷(沖壓/切割)，形成所需的大致形狀，例如1、2或3平方英寸的直徑為1或3英寸的圓。對帶材的取向進(jìn)行標(biāo)記，以在之后的取向中知曉鑄塑的方向、以及帶材的頂部和底部表面。如果陶瓷顆粒的形態(tài)是各向異性的，則它們會優(yōu)先沿著鑄塑方向?qū)R，這會導(dǎo)致在x-y方向上發(fā)生不同的收縮，從而導(dǎo)致在燒結(jié)后發(fā)生局部隆起。另外，粘合劑體系的聚合物鏈可能會優(yōu)先沿著鑄塑方向?qū)R，這也會促進(jìn)非均勻的收縮。帶材的頂部和底部表面可由于干燥動力學(xué)而具有不同量或濃度的粘合劑和孔隙率。這會導(dǎo)致在z-方向上(平面外)發(fā)生不均勻的收縮，這是局部隆起的另一個可能的緣由。在鑄塑方向已知的前提下，對空白帶材進(jìn)行堆疊。為了減輕鑄塑過程中顆粒優(yōu)先取向所產(chǎn)生的影響，使帶材每層相互旋轉(zhuǎn)90度(另外，也可以不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或者旋轉(zhuǎn)180度)。帶材通常在不翻轉(zhuǎn)的情況下堆疊在彼此的頂部。第一層的底面被置于下一層的頂面上，按序重復(fù)以得到所需的層數(shù)。由于干燥動力學(xué)，帶材的底面通常會含有更高濃度的粘合劑，而頂面則更加多孔。通過將層置于彼此的頂部，在層壓處理中，高粘合劑表面被壓縮至多孔表面上?？蓪蓚€高粘合劑表面層壓在一起，然而，如果對兩個多孔表面進(jìn)行層壓，則通常會觀察到脫層，除非帶材中的粘合劑濃度高到甚至能夠填充入帶材頂面的孔中。有必要使生坯帶具有一定量的孔隙率以允許在層壓步驟中進(jìn)行壓縮。典型地，以5～10％作為目標(biāo)，但更低或更高的孔隙率也能夠使人滿意。通過使用所需的旋轉(zhuǎn)和堆疊技術(shù)，帶材被置于彼此的頂部并被堆疊成所需的層數(shù)。例如，4～28層的每層厚度約為40微米的生坯帶提供了厚度為160～1120微米的生坯帶層壓件。然而，如果需要較厚的部件，則也可以制造具有數(shù)百層的堆疊件。在各種層壓例中，以頂對底的方式堆疊了4～28層的帶材，且通過旋轉(zhuǎn)90度對所添加的每一件帶材進(jìn)行取向。將帶材的堆疊件置于兩片涂覆有有機(jī)硅的(“書擋”)上以允許在層壓后揭下。可將一片壓力試紙置于的頂部以使處理完成后的壓力分布可視化。隨著所施加的壓力的增加，壓力紙片從白色變?yōu)榧t色，再變?yōu)榘导t色。將具有“書擋”的堆疊件置于兩塊金屬板之間，真空密封在袋中，進(jìn)行等靜壓層壓(或者也可采用單軸壓制)。在60～80℃的溫度下，所使用的典型的壓力為3000～5000psi。然而，也可使用60～100℃的溫度、1000～10000psi的壓力，更優(yōu)選為在70℃下使用4000～5000psi。將堆疊件樣品置于預(yù)熱至70℃的層壓機(jī)中，在無壓力或低壓(例如150psi)下預(yù)熱15分鐘。然后將樣品升高至所需壓力(例如3000psi)并保持15分鐘。完成循環(huán)之后，釋放壓力，將這些樣品從腔室中取出。使這些樣品冷卻至室溫，并從層壓板和Mylar載膜上取下。然后將樣品“部件”移至脫粘/燒結(jié)步驟，或者可使用沖壓或切割方法使部件在生坯態(tài)成形。燒制處理：層壓后，如圖1H所示，使這些生坯體經(jīng)歷粘合劑燒除(BBO)和燒結(jié)處理。燒結(jié)后，經(jīng)過燒制的尖晶石體具有超過94％的密度，表明基本上所有的孔都已關(guān)閉。為了消除任何殘余的孔隙率，使用熱等靜壓(HIP)。用于慢速和快速BBO的HIP程序分別列于表3和表4中。使用高功率石墨爐來進(jìn)行HIP(“空氣HIP”)處理以實現(xiàn)高溫(例如1500℃或更高)。在進(jìn)行氬氣HIP之后，這些部件呈深色，例如顯示出顏色中心。雖然無意受限于理論，但認(rèn)為這些顏色中心與這些部件中的氧空位有關(guān)，所述氧空位充當(dāng)了顏色吸收中心。為了增加透射率，優(yōu)選從這些部件中除去顏色中心。使用“O2HIP”來除去這些顏色中心。在“O2HIP”處理過程中，在80體積％的Ar和20體積％的O2的混合氣體中，在約1000psi或更高(例如10kpsi或5500psi)的壓力下，在高于600℃(例如1100℃)的溫度下對這些部件進(jìn)行若干小時的HIP。由于高壓力的O2，顏色中心通過氧空位的除去而被消除。表8列出了由基于顆粒性質(zhì)與粘合劑的不同比例且與生坯帶密度具有關(guān)聯(lián)性的不同尖晶石粉末起始材料制得的帶材鑄塑組合物。使用S15CR粉末成功地制得了具有一定范圍的粉末與粘合劑的比例的帶材。粘合劑含量較高的帶材導(dǎo)致了較低的開裂傾向，但這些帶材受限于低生坯帶厚度以防止開裂。使用S15CR粉末制備的樣品在燒制過程中需要在頂部放置重物以保持帶材的平整，使翹曲最小化。所有的組合物無論帶材的組成如何都產(chǎn)生了良好的燒結(jié)后部件的透明度。優(yōu)選制得的帶材具有50:50或55:45的尖晶石:有機(jī)物的比例，因為它們能夠?qū)Р钠焚|(zhì)、透明度和平整度做出最好的折中。相比之下，使用S30CR粉末制得的帶材只能在很高的粘合劑含量下鑄塑，并且具有受限的帶材品質(zhì)、透明度和平整度。由于防止開裂所需的薄厚度，處理基于S30CR的帶材的能力不佳。由于極薄的層厚度，搬運(yùn)過程中經(jīng)常發(fā)生帶材撕裂?？傻玫桨胪该鞯慕?jīng)過燒結(jié)的帶材，但高表面積和小粒徑帶來的限制使得S30CR粉末不太適合進(jìn)行帶材鑄塑處理。S8CR粉末以犧牲透明度為代價能夠得到更好的帶材品質(zhì)(即，厚度)和燒結(jié)后的部件平整度。由于S8CR起始粉末的硬團(tuán)聚物和雙峰粒徑分布，不可能在燒結(jié)后生成透明的部件。然而，改善了的帶材的生坯密度允許生產(chǎn)更厚的帶材而不會發(fā)生開裂，并且允許進(jìn)行平坦的燒結(jié)而無需在樣品頂部放置重物。所有在早先實驗工作中制備的部件都顯示出一定水平的缺陷，所述缺陷可歸因于概念驗證實驗室規(guī)模處理，這向經(jīng)過層壓的層中引入了缺陷。表9列出了所觀察到的性能，其為表8中所列組合物的燒結(jié)后的帶材鑄塑部件的性能。表8.帶材鑄塑組合物。表9.經(jīng)過燒結(jié)的帶材鑄塑部件的性能。1.帶材品質(zhì)N/A＝帶材開裂而無法使用；無法確定性能。-＝只有極薄(即，小于40微米)的帶材是可鑄塑的，其避免了帶材開裂；可能存在少量的帶材開裂。o＝能夠制造具有40～60微米厚度且不開裂的可接受的帶材。+＝能夠制造厚度大于60微米且不開裂的帶材。2.透明度N/A＝帶材開裂而無法使用；無法確定性能。-＝部件在燒結(jié)之后是不透明的。o＝部件在燒結(jié)之后是半透明的。+＝部件在燒結(jié)之后是透明的。3.平整度N/A＝帶材開裂而無法使用；無法確定性能。-＝部件在燒結(jié)之后具有翹曲之處。o＝部件可通過在頂部放置重物來平整地?zé)Y(jié)。+＝部件在沒有重物的條件下平整。4.缺陷N/A＝帶材開裂而無法使用；無法確定性能。-＝由于原材料污染以及顆粒的團(tuán)聚而具有大量缺陷。o＝由于處理過程中的污染而具有一些小缺陷。+＝部件沒有缺陷。粒徑數(shù)值全都來源于BET表面積分析。難以測量個別納米尺度的顆粒。使用以下公式來計算個別顆粒的平均粒徑：d＝6×103/(ρ×SBET)其中，d表示直徑或平均粒徑(單位：nm)，ρ表示尖晶石的密度(3.58g/cm3)，SBET表示由BET測得的表面積(單位：m2/g)。表10列出了由商業(yè)粉末S30、S15和S8的BET表面積分析得到的計算的平均粒徑(d)。雖然無意受限于理論，但基于預(yù)測性模型，預(yù)計“TARGETS”顆粒的性質(zhì)能夠提供比本文所公開的實際帶材鑄塑部件具有更好的性能的帶材鑄塑部件(另請參見預(yù)測性實施例2)。表10.尖晶石粉末顆粒的性質(zhì)。非水性帶材鑄塑還展示了一種與本文所公開的水性處理有關(guān)的用于制造透明尖晶石的非水性帶材鑄塑方法?？墒褂没谝掖嫉娜軇w系和聚乙烯醇縮丁醛粘合劑來制造尖晶石帶。使用直徑為1mm的3YSZ研磨介質(zhì)對商業(yè)尖晶石粉末(BaikowskiS30CR)進(jìn)行1小時的碾磨以打碎團(tuán)聚物。研磨批料(MB)的組成列于表11。表11.非水性研磨批料(MB)的組成。Dyspersbyk-118是一種購自畢克化學(xué)有限公司(BYK-Chemie)的商業(yè)分散劑。在研磨批料中混合聚乙烯醇縮丁醛粘合劑(ButvarB98)、鄰苯二甲酸二丁酯增塑劑和額外的溶劑以制造組分如表12所示的粉漿鑄料。表12.非水性帶材鑄塑。1.“D-118”是指Dyspersbyk-118。2.“DBT”是指鄰苯二甲酸二丁酯。3.“PVB-98”是指ButvarB98聚乙烯醇縮丁醛粘合劑。使用14密耳的刮刀在涂覆有的載膜上對該粉漿進(jìn)行鑄塑。干燥后小心揭下帶材，將其切割成形狀，并在1500℃下燒結(jié)4小時。經(jīng)過燒制的層的厚度約為30微米，并且是透明的?？蓪﹁T塑的尖晶石帶施用其它非水性體系。例如，聚丙烯碳酸酯(PPC)粘合劑能夠溶于諸如碳酸二甲酯或碳酸二乙酯這樣的碳酸酯溶劑中，并能夠使粘合劑在低溫下被干凈地除去而無殘留碳。消除殘留碳對于實現(xiàn)經(jīng)過燒制的帶材中小于0.1％的孔隙率而言可能是特別重要的，需要低孔隙率來實現(xiàn)高透明度。另外，PPC粘合劑因熱解而分解，并且可在惰性氣氛中被干凈地除去。這可在進(jìn)一步降低低溫孔隙率，進(jìn)而降低需要通過傳統(tǒng)燒結(jié)來除去的孔隙率水平方面提供額外的優(yōu)勢。丙烯酸類粘合劑(其發(fā)生“解壓”或解聚而非燃燒)對于制造孔隙率非常低的經(jīng)過燒制的帶材而言是有益的。實施例以下實施例展示了根據(jù)上述一般程序的本文所公開的尖晶石制品的制造、用途和分析。實施例1一種經(jīng)過帶材鑄塑和層壓的透明尖晶石的制造方法——S15粉末；高透明度。使用拜科斯基(Baikowski)提供的S15CR粉末來實施一種優(yōu)異的用于制造透明尖晶石部件的方法。這導(dǎo)致了良好的帶材品質(zhì)和高透明度部件。通過混合126.49克的去離子水、7.66克的30％水性氫氧化銨(賽默飛世爾科技公司(FisherScientific))、62.43克的WB4101粘合劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、1.99克的PL005增塑劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、0.64克的DF002消泡劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)和4.60克的DS001分散劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)(參見表7A、7B和7C中的批料組合物)在250mL的樂基因(Nalgene)瓶中制備粘合劑體系。封閉該瓶子并對其進(jìn)行震蕩以充分混合粘合劑溶液的成分。使用配備有1400cc涂覆有Tefzel的研磨腔、Lub-R塑料攪拌碟和純度為99.9％的1mmAl2O3研磨介質(zhì)的01-HDDM聯(lián)合工藝碾磨機(jī)來制備漿料。將研磨介質(zhì)和粘合劑溶液加入碾磨機(jī)中，啟動碾磨機(jī)并將速度調(diào)至500rpm。在碾磨機(jī)運(yùn)行時添加144.84克的S15CR尖晶石粉末(拜科斯基)。添加粉末后，將研磨速度提升至1300rpm，允許對漿料進(jìn)行60分鐘的研磨。研磨完成后，利用80目的尼龍濾網(wǎng)進(jìn)行過濾以使?jié){料與研磨介質(zhì)分離。使用干燥器腔室和Mazerustar行星式混合器/脫氣機(jī)對漿料進(jìn)行脫氣。脫氣后，將漿料裝入一支60mL的注射器中，在該注射器的末端附有11微米的尼龍過濾器，用來在鑄塑過程中進(jìn)行過濾。使用下拉設(shè)備在間隙為100微米的鑄塑用刮刀下以10毫米/秒的速度將漿料鑄塑在涂覆有有機(jī)硅的Mylar載膜上。在環(huán)境條件下(約70℃，35％的相對濕度)將帶材干燥成約50微米的最終厚度。將帶材切割成1×1平方英寸的塊件，然后堆疊成28層的厚度。將堆疊的層裝在兩個金屬板之間，在空氣密封袋中真空密封以用于層壓。將這些部件裝入已預(yù)熱至70℃的等靜層壓機(jī)中，以1000psi的壓力壓制15分鐘，然后在4000psi下壓制15分鐘。將樣品從層壓機(jī)中取出并準(zhǔn)備進(jìn)行燒結(jié)。將樣品裝在耐火架上，在該耐火架的頂部放置有高純度的氧化鋁重物以保持平整度。然后在標(biāo)準(zhǔn)箱式爐中在空氣中對樣品進(jìn)行燒制；以120℃/小時的速率加熱至180℃并保溫2小時，以120℃/小時的速率加熱至350℃并保溫2小時，以120℃/小時的速率加熱至600℃并保溫4小時，以120℃/小時的速率加熱至1550℃并保溫4小時，然后以480℃/小時的速率冷卻。然后將樣品轉(zhuǎn)移至HIP以進(jìn)行后續(xù)的燒結(jié)以除去最終孔隙并實現(xiàn)透明度。在29000psi的氬氣下將樣品加熱至1550℃并保溫8小時。在進(jìn)行氬氣HIP后，在Ar/O2混合氣中對樣品進(jìn)行燒結(jié)以除去氧氣空位并且恢復(fù)透明度。在80體積％的Ar和20體積％的O2的氣氛所形成的混合氣中，在5500psi下對樣品進(jìn)行4小時的HIP，然后使其冷卻。在完成燒結(jié)處理之后，使用1微米的金剛石膜對樣品的每個面分別進(jìn)行4小時的拋光，以除去表面層，實現(xiàn)最終所需的透明度。實施例2(預(yù)測性)一種經(jīng)過帶材鑄塑的透明尖晶石的制造方法。除了選用不同的尖晶石起始粉末(例如具有6m2/g的估算BET表面積、3.58g/cm3的密度和279nm的估算粒徑的TARGETS粉末(參見表10))以外，重復(fù)實施例1的方法。帶材鑄塑得到的產(chǎn)物具有高透明度。通過上述層壓處理，制得了4～約28層帶材鑄塑產(chǎn)物的層壓件。比較例2一種經(jīng)過帶材鑄塑的透明尖晶石的不成功的制造方法——S30CR粉末；不具有透明度；有裂紋。除了使用不同的尖晶石起始粉末S30CR來代替S15CR、以及對粘合劑含量進(jìn)行些許改變并且降低含水量以對抗形成裂紋的趨勢以外，重復(fù)實施例1的方法。使用105.35克的去離子水、5.58克的30％水性氫氧化銨(賽默飛世爾科技公司)、39.86克的WB4101粘合劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、1.22克的PL005增塑劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、1.21克的DF002消泡劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、2.95克的DS001分散劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)和92.12克的S30CR尖晶石粉末(拜科斯基)在125mL的樂基因瓶中制備粘合劑體系。所制備的批料是實施例1中所使用的量的一半。按照實施例1中的方法對樣品進(jìn)行研磨、濾除、脫氣、過濾、鑄塑、層壓和燒結(jié)。其組成與用于實施例1中的S15粉末的組成相似。比較例2的批料列于表13中。增加粘合劑含量并且降低含水量以試圖降低在初始鑄塑過程中觀察到的會導(dǎo)致開裂的干燥應(yīng)力。確定需要高粘合劑含量來防止帶材開裂。高粘合劑含量使帶材中尖晶石的固體負(fù)載量降低至無法燒結(jié)成具有透明度的數(shù)值。表13.比較性的帶材鑄塑尖晶石。比較例3一種經(jīng)過帶材鑄塑的透明尖晶石的不成功的制造方法——S8粉末；不具有透明度；低粘合劑含量。除了選用S8粉末以外，重復(fù)實施例1的方法。所使用的與用于實施例1中的S15粉末的組成相似的批料組成列于表14中。所得到的鑄塑帶材不具有透明度。使用78.00g的去離子水、5.58g的30％水性氫氧化銨(賽默飛世爾科技公司)、26.00克的WB4101粘合劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、1.17克的PL005增塑劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、0.39克的DF002消泡劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)、2.98克的DS001分散劑(聚合物創(chuàng)新有限公司)和92.89克的S30CR尖晶石粉末(拜科斯基)在125mL的樂基因瓶中制備粘合劑體系。所制備的批料是實施例1中所使用的量的一半。按照實施例1中所述的方法對樣品進(jìn)行研磨、濾除、脫氣、過濾、鑄塑、層壓和燒結(jié)。表14.比較性的帶材鑄塑尖晶石。以參照各種特定的實施方式和技術(shù)對本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，在保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可進(jìn)行許多修改和變動。當(dāng)前第1頁1 2 3