專利名稱：一種高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藍(lán)寶石晶體，尤其涉及一種具有優(yōu)良力學(xué)性能的藍(lán)寶石晶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石晶體因其寬波段高透過(guò)性能和相對(duì)優(yōu)越的綜合物化性能，使其在現(xiàn)代國(guó)防科學(xué)和民用技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中有著重要價(jià)值。在軍用光電設(shè)備領(lǐng)域用藍(lán)寶石晶體做成的紅外光學(xué)窗口和整流罩，已廣泛用于機(jī)載、星載、艦載以及潛基、陸基光電設(shè)備，尤其在高馬赫數(shù)導(dǎo)彈整流罩、透明裝甲、潛艇窗口以及高功率強(qiáng)激光等軍用設(shè)備中的地位和作用不可替代。在民用領(lǐng)域藍(lán)寶石晶體因具有寬波段透過(guò)性、高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，而可用作在各種高溫、高壓等惡劣環(huán)境下工作的設(shè)備或儀器的觀察窗口和探測(cè)窗口，如耐高溫的熱電偶及鍋爐水位計(jì)，耐磨損的商品條碼掃描儀窗口，耐高溫和腐蝕的煤、氣、油井探測(cè)用的傳感器及探測(cè)器窗口等；但藍(lán)寶石晶體同樣也存在著本征缺陷，由于藍(lán)寶石晶體是典型的共價(jià)鍵，具有明顯的方向性，同號(hào)離子相遇，斥力極大；而且藍(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)部沒(méi)有滑移系統(tǒng)，在外界氣動(dòng)熱的沖擊下存在脆性斷裂的缺點(diǎn)，這是藍(lán)寶石晶體材料在實(shí)際應(yīng)用中的一大弱點(diǎn)，限制了藍(lán)寶石晶體在更廣領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。并且在高溫環(huán)境壓應(yīng)力作用下，藍(lán)寶石晶體r面容易產(chǎn)生孿晶，在壓應(yīng)力下孿晶的松動(dòng)，導(dǎo)致其彎曲強(qiáng)度出現(xiàn)迅速下降的缺點(diǎn)。

綜上所述，藍(lán)寶石晶體力學(xué)性能的弱點(diǎn)已經(jīng)制約了該晶體進(jìn)一步在更廣領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，因此，開(kāi)發(fā)高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。基于藍(lán)寶石晶體力學(xué)性能缺陷人們提出了多種解決方法，如在美國(guó)專利US5702654中，工藝要點(diǎn)是將MgO粉末覆蓋于藍(lán)寶石上，并在大氣或通氬氣的環(huán)境下加熱至一定溫度(1500°C 1750°C)并保持一定時(shí)間，使Mg2+產(chǎn)生表面擴(kuò)散，再將MgO粉末移去，改用第二種溫度(1800°C 2000°C)保溫一定時(shí)間后使表面的Mg2+均勻分布至整片晶體內(nèi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間將Mg2+均勻化后的晶體急速退火至第三種溫度(1200°C 1450°C)，再以此溫度進(jìn)行退火或時(shí)效，以使析出硬化的第二相來(lái)強(qiáng)化藍(lán)寶石。雖然該方法可以在一定程度上提高藍(lán)寶石晶體的力學(xué)性能，但是僅僅通過(guò)表面改性的辦法來(lái)達(dá)到強(qiáng)化的目的是不夠的，而且Mg2+在約2000°C高溫退火中很容易揮發(fā)，達(dá)不到預(yù)期的目的。而在美國(guó)專利US6222194B1中，采用的方法為采用快中子輻照強(qiáng)化藍(lán)寶石，快中子的能量大于O.1MeV,輻照注入量為lX1014 9X1019neUtrOn/Cm2。輻照過(guò)程中藍(lán)寶石晶體由IOB和Cd包裹，以除去熱中子的影響。當(dāng)經(jīng)lX1018neUtix)nS/Cm2的快中子輻照后，由于快中子輻照阻礙了孿晶的形成，故晶體的c軸強(qiáng)度在600°C提高了 3倍。該方法由于高昂的成本和設(shè)備無(wú)法滿足大尺寸藍(lán)寶石輻照條件，還無(wú)法開(kāi)展規(guī)模的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用?；谏鲜霰尘?，目前在提高藍(lán)寶石晶體力學(xué)性能的技術(shù)上仍然存在明顯的不足，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)明的目的是提供一種高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體及其制備方法。本發(fā)明所要解決的是目前藍(lán)寶石晶體力學(xué)性能存在不足的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明第一個(gè)方面提供一種高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體，所述晶體為摻雜碳鈦元素的藍(lán)寶石晶體，其中，碳摻雜量為晶體總質(zhì)量的100(Tl0000ppm，鈦摻雜量為晶體總質(zhì)量的500 3000ppm。所述高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體優(yōu)選為按照本發(fā)明第二個(gè)方面所述的方法制備。本發(fā)明第二個(gè)方面是提供一種制備高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體的方法，所述方法包括如下步驟
步驟I，按照碳摻雜量為晶體總質(zhì)量的100(Tl0000ppm、鈦摻雜量為晶體總質(zhì)量的50(T3(KK)ppm提供a -Al2O3基質(zhì)原料、鈦源和碳源；混料、研磨和成型工藝制得晶體生長(zhǎng)原料；
步驟2，生長(zhǎng)得到晶體。其中，鈦源優(yōu)選為T(mén)i02。其中，碳源優(yōu)選為石墨碳。本發(fā)明第二個(gè)方面所述的方法中，步驟I中所述成型工藝優(yōu)選為冷等靜壓成型。本發(fā)明第二個(gè)方面所述的方法中，步驟2中可以采用溫梯法、或下降法、或泡生法生長(zhǎng)技術(shù)制得晶體。優(yōu)選地，所述溫 梯法生長(zhǎng)晶體的具體步驟為在容器籽晶槽中放入籽晶，將晶體生長(zhǎng)原料放入容器內(nèi)5X ICT3Pa壓力下，持續(xù)升溫至2333 2363K，待晶體生長(zhǎng)原料熔化后恒溫f3h至完全熔化后，然后以f5K/h的速率降溫生長(zhǎng)晶體；生長(zhǎng)結(jié)束后，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873ΙΓ2073Κ溫度的空氣氣氛退火48 72h后，降至室溫。所述容器優(yōu)選為坩堝，更優(yōu)選為鑰坩堝、鎢鑰坩堝、鎢坩堝，最優(yōu)選為鑰坩堝。所述籽晶優(yōu)選為[11-20]方向的藍(lán)寶石晶體。優(yōu)選地，所述下降法生長(zhǎng)晶體的具體步驟為在容器籽晶槽中放入籽晶，將晶體生長(zhǎng)原料放入容器內(nèi)；< 5X ICT3Pa壓力下，持續(xù)升溫至2333 2363K，待原料熔化后恒溫3 5h完全熔化后，以0. 3^1mm/h的速率下降容器生長(zhǎng)晶體；生長(zhǎng)結(jié)束后，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873ΙΓ2073Κ溫度的空氣氣氛退火48 72h后，降至室溫。所述容器優(yōu)選為坩堝，更優(yōu)選為鑰坩堝、鎢鑰坩堝、鎢坩堝，最優(yōu)選為鎢鑰坩堝。所述籽晶優(yōu)選為[11-20]方向的藍(lán)寶石晶體。優(yōu)選地，上述下降法生長(zhǎng)晶體的過(guò)程中，生長(zhǎng)界面溫度梯度優(yōu)選為3(T40K/cm。優(yōu)選的，所述泡生法生長(zhǎng)晶體的具體步驟為將晶體生長(zhǎng)原料放入容器內(nèi)，籽晶懸掛于容器正上端，密封5\10-午&壓力下，持續(xù)升溫至2333 23831(，待原料完全熔化后恒溫3lh，降溫至熔點(diǎn)附近并將籽晶緩慢下降，使之與容器內(nèi)熔體液面接觸，待籽晶端部與熔體完全熔接后進(jìn)行縮頸引晶操作，然后以0. 05^3mm/h提拉速度、0. Γ . 5K/h的降溫速度進(jìn)行晶體放肩和等徑生長(zhǎng)。結(jié)晶結(jié)束后，以5 35K/h速率降至室溫。取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873K 2073K溫度的空氣氣氛退火48 72h。 所述容器優(yōu)選為坩堝，更優(yōu)選為鑰坩堝、鎢鑰坩堝、鎢坩堝，最優(yōu)選為鎢坩堝。所述籽晶優(yōu)選為[11-20]方向的藍(lán)寶石晶體。
本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體，該晶體在藍(lán)寶石(sapphire)晶體中摻雜一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高純石墨碳和二氧化鈦，采用溫梯法或下降法或泡生法技術(shù)生長(zhǎng)得到摻雜碳鈦元素的藍(lán)寶石(C，T1: sapphire)晶體。通過(guò)碳離子進(jìn)入晶格間隙形成間隙碳離子，間隙離子對(duì)藍(lán)寶石單晶的開(kāi)裂具有釘扎作用，提高了晶體的斷裂表面能，達(dá)到常溫下強(qiáng)韌化藍(lán)寶石單晶的效果，同時(shí)，摻雜的四價(jià)鈦離子固溶進(jìn)入基質(zhì)三價(jià)鋁離子格位，形成不等價(jià)和不等徑取代作用，導(dǎo)致晶格缺陷和晶格畸變而形成新的應(yīng)力場(chǎng)，提高了藍(lán)寶石晶體的彈性模量和斷裂表面能，對(duì)藍(lán)寶石晶體起到了強(qiáng)化機(jī)制。與普通藍(lán)寶石晶體相比，本發(fā)明的C，T1: sapphire晶體具有顯著更高更強(qiáng)的表面硬度、斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性，并且摻雜的碳鈦離子不損害藍(lán)寶石晶體的透過(guò)性能，為藍(lán)寶石晶體作為窗口材料或者襯底材料提供了更廣的空間。


圖1實(shí)施例1中制得的C，T1: sapphire晶體的表面硬度；
圖2實(shí)施例1中制得的C，T1: sapphire晶體的斷裂強(qiáng)度；
圖3實(shí)施例1中制得的C，T1: sapphire晶體的斷裂韌性；
圖4實(shí)施例1中制得的C，T1: sapphire晶體的吸收光譜曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)力學(xué)性能的摻雜碳鈦的藍(lán)寶石晶體，以Al2O3為基質(zhì)材料，碳摻雜量為100(Tl0000ppm，鈦摻雜量為50(T3000ppm。常溫下其表面硬度達(dá)到190(T2200Kg/mm2，斷裂強(qiáng)度達(dá)到 60(T800MPa，斷裂韌性達(dá)到 2. 6 3. OMPa · m1/2。下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。 實(shí)施例1 :溫梯法生長(zhǎng)摻雜量為5000ppm石墨碳和lOOOppmTiO:的C，T1: sapphire晶體
分別稱取純度為99. 999%的a -Al2O3原料3Kg，IOOOppm的光譜純TiO2 (即3g)，以及5000ppm光譜純石墨碳(即15g)，在行星球磨機(jī)上混合研磨24h，取出后冷干壓成型為塊料備用。采用溫梯法生長(zhǎng)C，T1: sapphire晶體,具體步驟為選用a向[11-20]純藍(lán)寶石做籽晶，在鑰坩堝籽晶槽中放入純藍(lán)寶石籽晶，將壓制好的塊料均勻的放入坩堝內(nèi)，蓋上坩堝蓋，裝爐。抽真空至爐壓<5X 10_3Pa，持續(xù)升溫至2333K，待原料熔化后恒溫3h，熔體完全熔化并穩(wěn)定后，以lK/h的速率降溫熔體由籽晶處開(kāi)始緩慢結(jié)晶，直到熔體完全結(jié)晶為止，以40K/h的速率降溫至室溫取出晶體，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1973K空氣氣氛退火60h，再以35K/h的速率降溫至室溫，即制得C，T1: sapphire晶體。生長(zhǎng)得到的C，T1: sapphire晶體完整，無(wú)明顯包裹物和氣泡的出現(xiàn)，晶體略顯微紅色，沿著基面
分別切割成片狀和條狀晶體，對(duì)拋光后樣品的常溫表面硬度、斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性做了測(cè)量。圖1是本實(shí)施例中制得的C，T1: sapphire晶體的常溫c面表面硬度測(cè)試結(jié)果。與純藍(lán)寶石的平均表面硬度1701 Kg/mm2相比，C，T1: sapphire晶體的平均表面硬度明顯提高，達(dá)到2031Kg/mm2。圖2和圖3是C，T1: sapphire晶體在常溫下的斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性測(cè)試結(jié)果，樣品測(cè)量尺寸標(biāo)準(zhǔn)為4mmX36mm(C面)X 3mm,結(jié)果表明摻雜1000ppmTi02和5000ppm石墨碳的藍(lán)寶石其斷裂強(qiáng)度有較大提高,而斷裂韌性也顯著優(yōu)化。純sapphire晶體的常溫?cái)嗔褟?qiáng)度測(cè)量值平均為492Mpa，摻雜C，T1: sapphire晶體斷裂強(qiáng)度值平均達(dá)到703MPa,而斷裂韌性則由純sapphire的平均1. 8IMpa *m1/2優(yōu)化到平均1. 77 MPa ·ι 1/2。同時(shí)摻雜離子不會(huì)損害藍(lán)寶石晶體的光學(xué)透過(guò)性能，圖4為本實(shí)施例中制得的C，Tiisapphire晶體的可見(jiàn)-近紅外光譜的透過(guò)光譜圖，其在可見(jiàn)-近紅外光譜的透過(guò)率達(dá)到80%。本實(shí)施例制備的C，T1: sapphire晶體具有高強(qiáng)力學(xué)性能特征，同時(shí)保證了晶體的優(yōu)良光譜透過(guò)性能，在窗口材料領(lǐng)域和襯底材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。實(shí)施例2 :溫梯法牛.長(zhǎng)摻雜量為lOOOppm石墨碳和500DDmTi02的C, T1: sapphire晶體
除了添加的摻雜石墨碳為IOOOppm (即3g),和摻雜TiO2為500ppm (即1. 5g)以外,其他配料同實(shí)施例1，在行星球磨機(jī)上混合研磨24h，取出后冷干壓成型為塊料備用。采用溫梯法生長(zhǎng)C，T1: sapphire晶體,具體步驟為選用a向[11_20]純藍(lán)寶石做籽晶，在鑰坩堝的籽晶槽中放入藍(lán)寶石籽晶，將壓制好的塊料均勻的放入坩堝內(nèi)，蓋上坩堝蓋，裝爐。抽真空至爐壓<5X 10_3Pa，持續(xù)升溫至2363K，待原料熔化后恒溫lh，熔體完全熔化并穩(wěn)定后，以1. 5K/h的速率降溫熔體由籽晶處開(kāi)始緩慢結(jié)晶，直到熔體完全結(jié)晶為止，以35K/h的速率降溫至室溫取出晶體，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873K空氣氣氛退火48h，再以40K/h的速率降溫至室溫，即制得C，T1: sapphire晶體。實(shí)施例3 :溫梯法生長(zhǎng)摻雜量為IOOOOppm石墨碳和SOOOppmTiO^ C，T1: sapphire晶體
除了添加的摻雜石墨碳為IOOOOppm (即30g),和摻雜TiO2為3000ppm (即9g)以外，其他配料同實(shí)施例1，在行星 球磨機(jī)上混合研磨24h，取出后冷干壓成型為塊料備用。采用溫梯法生長(zhǎng)C，T1: sapphire晶體,具體步驟為選用a向[11_20]純藍(lán)寶石做籽晶，在鑰坩堝的籽晶槽中放入Sapphire籽晶，將壓制好的塊料均勻的放入坩堝內(nèi)，蓋上坩堝蓋，裝爐。抽真空至爐壓<5X 10_3Pa，持續(xù)升溫至2348K，待原料熔化后恒溫2h，熔體完全熔化并穩(wěn)定后，以2K/h的速率降溫熔體由籽晶處開(kāi)始緩慢結(jié)晶，直到熔體完全結(jié)晶為止，以45K/h的速率降溫至室溫取出晶體，取出的晶體再經(jīng)過(guò)2073K空氣氣氛退火72h，再以38K/h的速率降溫至室溫，即制得C，T1: sapphire晶體。實(shí)施例4 :下降法生長(zhǎng)摻雜量為5000ppm石墨碳和lOOOppmTiO:的C，T1: sapphire晶體
分別稱取純度為99. 999% a -Al2O3IOKg, 5000ppm光譜純石墨碳(即50g)，以及IOOOppm的光譜純TiO2 (即10g)，在行星球磨機(jī)上混合研磨24h，取出后冷干壓成型為塊料備用。采用下降法生長(zhǎng)C，T1:sapphire晶體，具體步驟為將混合好的晶體生長(zhǎng)原料放入坩堝內(nèi)，蓋上坩堝蓋，裝爐，抽真空至爐壓〈5 X 10_3Pa，持續(xù)升溫至2353K，待原料熔化后恒溫4h，熔體完全熔化并穩(wěn)定后，保持生長(zhǎng)界面溫度梯度為35K/cm，然后以0. 6mm/h的速率下降坩堝開(kāi)始結(jié)晶生長(zhǎng)，直到熔體完全結(jié)晶為止，以35K/h的速率降溫至室溫取出晶體，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1973K空氣氣氛退火60h，再以35K/h的速率降溫至室溫，即制得C，T1: sapphire 晶體。
實(shí)施例5 :泡牛.法牛.長(zhǎng)摻雜量為5000DDm石墨碳和IOOODDmTiO2的C, T1: sapphire晶體
分別稱取純度為99. 999% a -Al2O3 30Kg, 5000ppm光譜純石墨碳(即150g),以及IOOOppm的光譜純TiO2 (即30g)，在行星球磨機(jī)上混合研磨24h，取出后冷干壓成型為塊料備用。采用泡生法生長(zhǎng)C，T1: sapphire晶體,具體步驟為將晶體生長(zhǎng)原料放入鶴i甘禍內(nèi)，將坩堝裝入爐膛中，[11-20]方向的Al2O3籽晶固定于籽晶夾頭而置于坩堝正上方，蓋好爐蓋并密封。抽真空至爐壓低于5X10_3Pa，持續(xù)升溫至2373K，待原料完全熔化后恒溫5h，逐步降溫至熔點(diǎn)附近，然后將籽晶緩慢下降使之與熔體液面接觸，注意觀察籽晶端部的融化，待籽晶端部與熔體完全熔接后進(jìn)行縮頸引晶操作，然后以O(shè). Γ0. 3mm/h提拉速度、O. 6^1K/h的降溫速度進(jìn)行晶體放肩和等徑生長(zhǎng)。生長(zhǎng)結(jié)束后，以20K/h速率降至室溫取出晶體，取出的晶體再經(jīng)過(guò)2000K空氣氣氛退火72h，再以30K/h的速率降溫至室溫，即制得C，T1: sapphire 晶體。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì) 于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體，，其特征在于，所述晶體為摻雜碳鈦元素的藍(lán)寶石晶體，其中，碳摻雜量為晶體總質(zhì)量的100(Tl0000ppm,鈦摻雜量為晶體總質(zhì)量的 500 3000ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石晶體，其特征在于，所述Al2O3為α-Α1203。
3.一種制備高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟I，按照碳摻雜量為晶體總質(zhì)量的100(Tl0000ppm、鈦摻雜量為晶體總質(zhì)量的50(T3(KK)ppm提供a -Al2O3基質(zhì)原料、鈦源和碳源；混料、研磨和成型工藝制得晶體生長(zhǎng)原料塊料；步驟2，生長(zhǎng)得到晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述鈦源為T(mén)i02。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳源為石墨碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟I中所述成型工藝優(yōu)選為冷等靜壓成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求3飛中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟2中采用溫梯法、或下降法、或泡生法生長(zhǎng)技術(shù)制得晶體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述溫梯法生長(zhǎng)晶體的具體步驟為在容器籽晶槽中放入籽晶，將晶體生長(zhǎng)原料放入容器內(nèi)5X10_3Pa壓力下，持續(xù)升溫至 2333 2363K，待晶體生長(zhǎng)原料熔化后恒溫l 3h至完全熔化后，然后以廣5K/h的速率降溫生長(zhǎng)晶體；生長(zhǎng)結(jié)束后，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873ΙΓ2073Κ溫度的空氣氣氛退火48 72h后，降至室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述下降法生長(zhǎng)晶體的具體步驟為在容器籽晶槽中放入籽晶，將晶體生長(zhǎng)原料放入容器內(nèi)5X10_3Pa壓力下，持續(xù)升溫至 2333 2363K，待原料熔化后恒溫:T5h完全熔化后，以O(shè). 3 lmm/h的速率下降容器生長(zhǎng)晶體； 生長(zhǎng)結(jié)束后，取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873ΙΓ2073Κ溫度的空氣氣氛退火48 72h后，降至室溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，生長(zhǎng)界面溫度梯度為3(T40K/cm。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述泡生法生長(zhǎng)晶體的具體步驟為將晶體生長(zhǎng)原料放入容器內(nèi)，籽晶懸掛于容器正上端，密封5X10_3Pa壓力下，持續(xù)升溫至 23331383K，待原料完全熔化后恒溫3 8h，降溫至熔點(diǎn)附近并將籽晶緩慢下降，使之與容器內(nèi)熔體液面接觸，待籽晶端部與熔體完全熔接后進(jìn)行縮頸引晶操作，然后以O(shè). 05^3mm/h提拉速度、O. Γ1. 5K/h的降溫速度進(jìn)行晶體放肩和等徑生長(zhǎng)；結(jié)晶結(jié)束后，以5 35K/h速率降至室溫；取出的晶體再經(jīng)過(guò)1873ΙΓ2073Κ溫度的空氣氣氛退火48 72h。
12.根據(jù)權(quán)利要求8 11中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述籽晶為[11-20]方向的監(jiān)寶石晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體及其制備方法。本發(fā)明的高強(qiáng)力學(xué)性能藍(lán)寶石晶體為一種摻碳鈦藍(lán)寶石晶體，碳摻雜量為晶體總質(zhì)量的1000~10000ppm，鈦摻雜量為晶體總質(zhì)量的500~3000ppm。本發(fā)明還公開(kāi)了該晶體的制備方法，包括如下步驟按配比將原料混料、研磨和成型工藝制得晶體生長(zhǎng)原料，然后采用溫梯法或下降法或泡生法技術(shù)生長(zhǎng)。本發(fā)明的摻碳鈦藍(lán)寶石晶體具有更強(qiáng)的表面硬度，更高的斷裂強(qiáng)度和斷裂韌性，同時(shí)摻雜離子不會(huì)損害藍(lán)寶石晶體的光學(xué)透過(guò)性能。
文檔編號(hào)C30B17/00GK103046137SQ20131000080
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者胡克艷, 唐慧麗, 徐軍, 錢(qián)小波, 姜大朋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所