本發(fā)明屬于陶瓷材料成型與制備領(lǐng)域，具體涉及一種凝膠注模成型MgAl₂O₄素坯的制備方法。

背景技術(shù)：

鎂鋁尖晶石透明陶瓷(MgAl₂O₄)是一種從紫外、可見(jiàn)光到中紅外波段具有重要應(yīng)用的光學(xué)材料。它具有透過(guò)波段寬、透射率高、力學(xué)性能好、介質(zhì)損耗小、抗腐蝕、耐高溫、硬度大等特點(diǎn)，是一種新型、理想的導(dǎo)彈窗口/頭罩材料。由于尖晶石優(yōu)良的光學(xué)特性和物理特性，使得它不僅可以作為導(dǎo)彈頭罩和窗口，還可以廣泛的應(yīng)用于其它很多領(lǐng)域，如透明防彈裝甲，各類電路元件如集成電路載體、芯片封裝等高性能的基片和襯底材料，惡劣條件下的照明燈具以及各種高溫高壓腐蝕環(huán)境下的設(shè)備觀察窗口等。近年來(lái)已成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

對(duì)鎂鋁尖晶石透明陶瓷而言，成型工藝在整個(gè)材料的制備過(guò)程中起著承上啟下的作用，是聯(lián)系粉體和制品的核心工藝，是保證透明陶瓷坯體均勻性、燒結(jié)致密化的關(guān)鍵。多年以來(lái)，人們通常采用傳統(tǒng)的單向加壓法(即干壓法)來(lái)成型透明窗口材料素坯。它具有工藝簡(jiǎn)單、周期短的特點(diǎn)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干壓所得素坯常常出現(xiàn)密度不均勻、夾層、局部剝離、粘膜甚至是開(kāi)裂等缺陷。經(jīng)無(wú)壓燒結(jié)后，樣品普遍存在大片白霧、局部斑點(diǎn)、變形和整個(gè)斷裂等現(xiàn)象。

針對(duì)上述問(wèn)題，我們有必要探索一種新的鎂鋁尖晶石透明陶瓷成型工藝。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，早在20世紀(jì)90年代，美國(guó)橡樹(shù)林國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Nunn等發(fā)明了陶瓷凝膠注模成型工藝。該工藝主要通過(guò)制備低黏度、高固相體積分?jǐn)?shù)的漿料，再將漿料中有機(jī)單體聚合使?jié){料原位凝固，從而獲得高密度、高強(qiáng)度和均勻性好的坯體。坯體經(jīng)過(guò)干燥、排膠和燒結(jié)等工序后，可直接制備出復(fù)雜形狀的凈尺寸部件。其特點(diǎn)為：坯體缺陷少、成分和密度均勻、坯體變形小、強(qiáng)度較高可對(duì)坯體進(jìn)行機(jī)加工，從而減少了材料后期加工，適合于形狀復(fù)雜、大尺寸陶瓷成型，無(wú)需大型設(shè)備等。

該成型方法一面世便受到人們的青睞。后來(lái)的Si6-xAlxOxN8-x材料能夠作為整流罩部件，在美國(guó)“麻雀”和常規(guī)導(dǎo)彈上得到推廣和應(yīng)用，也是借助于凝膠注模成型法實(shí)現(xiàn)的。在國(guó)內(nèi)，中航工業(yè)北京航空材料研究院于1995年便開(kāi)始進(jìn)行凝膠注模技術(shù)的探索研究和在先進(jìn)陶瓷材料中的應(yīng)用研究。曾先后在張家口特種陶瓷廠、北京大華陶瓷廠、山東工業(yè)陶瓷設(shè)計(jì)研究院等十幾家企業(yè)推廣應(yīng)用凝膠注模成型技術(shù)。其中，部分項(xiàng)目已取得比較滿意的效果。同期，清華大學(xué)、山東大學(xué)等高校也先后開(kāi)展對(duì)于凝膠注模成型技術(shù)的研究，研究方向遍及陶瓷漿料穩(wěn)定機(jī)制研究、模具材質(zhì)、固化影響因素、坯體干燥機(jī)理，坯體排膠工藝等，材料體系囊括了Al2O3、AlN、Si3N4、ZrO2、Y2O3、PZT、YAG等氧化物和非氧化物體系。近幾年來(lái)，上海硅酸鹽研究所、武漢理工大學(xué)等單位也開(kāi)展了凝膠注模法成型MgA1ON和A1ON透明陶瓷坯體方面的研究，取得了初步成果。

由于鎂鋁尖晶石透明陶瓷粉體相較于其他陶瓷粉體(如Al₂O₃、MgA1ON等)具有粒度小，比表面積大，易于團(tuán)聚的特點(diǎn)，使得鎂鋁尖晶石透明陶瓷漿料的難于分散均勻，漿料的固相含量相對(duì)較低，后期坯體干燥和排膠工藝控制難度大，坯體非常容易變形和開(kāi)裂。所以有關(guān)凝膠注模法成型鎂鋁尖晶石透明陶瓷坯體方面的研究報(bào)道非常少見(jiàn)。目前僅查閱到bram Ganesh(Gelcasting of Magnesium Aluminate Spinel Powder，Journal of the American Ceramic Society，2009，92(2)：350-357.)和武漢科技大學(xué)的張海軍、鄧先功等人(CN201410695184.8)先后采用凝膠注模方法成型MgAl₂O₄尖晶石陶瓷坯體，但是，多數(shù)研究只停留在成型階段，后期沒(méi)有對(duì)成型效果進(jìn)行驗(yàn)證，關(guān)于該方法制備的MgAl₂O₄尖晶石透明陶瓷材料最關(guān)鍵的光學(xué)性能也至今未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種凝膠注模成型MgAl₂O₄素坯的制備方法，要求制備得到的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯形狀完好、顯微結(jié)構(gòu)均勻，經(jīng)無(wú)壓燒結(jié)后的MgAl₂O₄透明陶瓷的光學(xué)透過(guò)性良好。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種凝膠注模成型MgAl₂O₄素坯的制備方法，其包括如下步驟：

步驟1：預(yù)混液配制；

以去離子水為溶劑，配制單體、交聯(lián)劑和分散劑的預(yù)混溶液，并用氨水調(diào)節(jié)PH值；

步驟2：陶瓷料漿的配制；

向步驟1所得預(yù)混溶液中加入MgAl₂O₄陶瓷粉料后，經(jīng)球磨得MgAl₂O₄陶瓷漿料；

步驟3：除氣泡；

將步驟2所得MgAl₂O₄陶瓷漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡；

步驟4：注模及原位固化；

向?qū)⒉襟E3所得漿料中加入適量引發(fā)劑、催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入組合模具中；6h后脫模，得到MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

步驟5：干燥；

采用分步式干燥工藝，將步驟4所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂；先在大氣室溫下干燥，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥，然后在真空狀態(tài)下升至100℃并保溫24h；

步驟6：排膠；

將步驟5所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在600℃～650℃下脫脂3h～6h，后速率控制降至200℃以下再自然冷卻，得到MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

步驟7：冷等靜壓；

將步驟6所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理，得到最終的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯。

其中，所述步驟1中，有機(jī)單體為丙烯酰胺，交聯(lián)劑為N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺，分散劑為聚丙烯酸銨，用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值，PH值范圍為7～11；

有機(jī)單體質(zhì)量占溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8wt％～16wt％，單體與交聯(lián)劑質(zhì)量比為(15～30)：1，分散劑為將要加入MgAl₂O₄透明陶瓷粉體的3.5wt％～5.5wt％。

其中，所述步驟2中，每100ml預(yù)混液中加入MgAl₂O₄陶瓷粉料的質(zhì)量為192.2g～238g，料球比為1：(2～3)，轉(zhuǎn)速為600r/min，球磨時(shí)間為6～24h；

球磨后，漿料的黏度為200Pa·s～900mPa·s，漿料的固相含量在30％～40％。

其中，所述步驟3中，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式除氣泡；

保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在150～260r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，總計(jì)時(shí)長(zhǎng)30min～2h，至漿料沒(méi)有氣泡為止。

其中，所述步驟4中，引發(fā)劑為10wt％的過(guò)硫酸銨水溶液，催化劑為四甲基乙二胺，每100ml MgAl₂O₄陶瓷漿料中加入的引發(fā)劑和催化劑的質(zhì)量分別為0.54g～0.9g和0.22g～0.37g，所用模具為有機(jī)玻璃或石墨質(zhì)組合模具，模具內(nèi)表面涂BN和石蠟作為防粘涂層；

漿料固化溫度為40℃以下，若超過(guò)60℃坯體易開(kāi)裂；6h固化完全后脫模。

其中，所述步驟5中，塑化劑為聚乙二醇200～600，對(duì)于片狀坯體，在干燥過(guò)程中采用絲網(wǎng)夾持方法，平衡坯體不同方向干燥速率不同所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證坯體不開(kāi)裂、不變形；

然后先在大氣室溫下干燥12h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥12h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

其中，所述步驟6中，排膠的具體工藝為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫1～2h，再以1～2℃/min速率升溫至400℃并保溫3～6h，再以1～2℃/min速率升溫至600℃～650℃并保溫3～6h，然后以1～2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐冷卻。

其中，所述步驟7中，冷等靜壓的壓力控制為：30s～60s升至200MPa并保壓15min，后自然泄壓至180MPa并保壓30s，再自然泄壓至150MPa并保壓30s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下有益效果：

(1)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，制備的MgAl₂O₄坯體缺陷少、成分和密度均勻、變形小、強(qiáng)度較高。經(jīng)無(wú)壓燒結(jié)后的MgAl₂O₄透明陶瓷的光學(xué)透過(guò)性良好。此方法克服了干壓成型MgAl₂O₄素坯常常出現(xiàn)的密度不均勻、夾層、局部剝離、粘膜甚至是開(kāi)裂等缺陷。解決了經(jīng)無(wú)壓燒結(jié)后的樣品中普遍存在大片白霧、局部斑點(diǎn)、變形和斷裂等問(wèn)題。并且可滿足一次多個(gè)成型，單爐多件燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了透明窗口材料低能耗、高效率、低成本制備的目標(biāo)。

(2)本發(fā)明在保證粉體均勻分散的基礎(chǔ)上，制得固相含量在30％～40％MgAl₂O₄料漿，并采用分步式干燥工藝、絲網(wǎng)夾持方法、表面涂覆塑化劑等手段保證了坯體不起皮、不掉粉、不變形、不開(kāi)裂。

(3)本發(fā)明使用組合模具，模具內(nèi)表面涂BN和石蠟作為防粘涂層。保證了坯體脫模后的完整性。

(4)本發(fā)明采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，在真空和強(qiáng)力攪拌的雙重作用下，促進(jìn)微細(xì)氣泡的長(zhǎng)大和破裂，最終達(dá)到除氣泡的目的。采用間歇的方式避免了連續(xù)抽真空所造成的溫度急劇降低漿料沉降和粘壁現(xiàn)象，經(jīng)冷等以后，MgAl₂O₄透明陶瓷坯體的相對(duì)密度為45％～48％。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所配制的40vol％MgAl₂O₄陶瓷漿料在加入不同用量分散劑后的黏度關(guān)系圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的MgAl₂O₄陶瓷素坯示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的MgAl₂O₄陶瓷素坯的SEM示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的MgAl₂O₄陶瓷素坯燒結(jié)得到的MgAl₂O₄陶瓷成品示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的MgAl₂O₄陶瓷素坯燒結(jié)得到的MgAl₂O₄透明陶瓷的光學(xué)透過(guò)率圖譜。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種凝膠注模成型MgAl₂O₄素坯的制備方法，其包括如下步驟：

步驟1：預(yù)混液配制；

以去離子水為溶劑，配制單體、交聯(lián)劑和分散劑的預(yù)混溶液，并用氨水調(diào)節(jié)PH值；

步驟2：陶瓷料漿的配制；

向步驟1所得預(yù)混溶液中加入MgAl₂O₄陶瓷粉料后，經(jīng)球磨得MgAl₂O₄陶瓷漿料；

步驟3：除氣泡；

將步驟2所得MgAl₂O₄陶瓷漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡；

步驟4：注模及原位固化；

向?qū)⒉襟E3所得漿料中加入適量引發(fā)劑、催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入組合模具中；6h后脫模，得到MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

步驟5：干燥；

采用分步式干燥工藝，將步驟4所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂；先在大氣室溫下干燥，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥，然后在真空狀態(tài)下升至100℃并保溫24h；

步驟6：排膠；

將步驟5所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在600℃～650℃下脫脂3h～6h，后速率控制降至200℃以下再自然冷卻，得到MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

步驟7：冷等靜壓；

將步驟6所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理，得到最終的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯。

其中，所述步驟1中，有機(jī)單體為丙烯酰胺，交聯(lián)劑為N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺，分散劑為聚丙烯酸銨，用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值，PH值范圍為7～11；

有機(jī)單體質(zhì)量占溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8wt％～16wt％，單體與交聯(lián)劑質(zhì)量比為(15～30)：1，分散劑為將要加入MgAl₂O₄透明陶瓷粉體的3.5wt％～5.5wt％。

其中，所述步驟2中，每100ml預(yù)混液中加入MgAl₂O₄陶瓷粉料的質(zhì)量為192.2g～238g，料球比為1：(2～3)，轉(zhuǎn)速為600r/min，球磨時(shí)間為6～24h；

球磨后，漿料的黏度為200Pa·s～900mPa·s，漿料的固相含量在30％～40％。

其中，所述步驟3中，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式除氣泡；

保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在150～260r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，總計(jì)時(shí)長(zhǎng)30min～2h，至漿料沒(méi)有氣泡為止。

其中，所述步驟4中，引發(fā)劑為10wt％的過(guò)硫酸銨水溶液，催化劑為四甲基乙二胺，每100ml MgAl₂O₄陶瓷漿料中加入的引發(fā)劑和催化劑的質(zhì)量分別為0.54g～0.9g和0.22g～0.37g，所用模具為有機(jī)玻璃或石墨質(zhì)組合模具，模具內(nèi)表面涂BN和石蠟作為防粘涂層；

漿料固化溫度為40℃以下，若超過(guò)60℃坯體易開(kāi)裂；6h固化完全后脫模。

其中，所述步驟5中，塑化劑為聚乙二醇200～600，對(duì)于片狀坯體，在干燥過(guò)程中采用絲網(wǎng)夾持方法，平衡坯體不同方向干燥速率不同所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證坯體不開(kāi)裂、不變形；

然后先在大氣室溫下干燥12h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥12h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

其中，所述步驟6中，排膠的具體工藝為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫1～2h，再以1～2℃/min速率升溫至400℃并保溫3～6h，再以1～2℃/min速率升溫至600℃～650℃并保溫3～6h，然后以1～2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐冷卻。

其中，所述步驟7中，冷等靜壓的壓力控制為：30s～60s升至200MPa并保壓15min，后自然泄壓至180MPa并保壓30s，再自然泄壓至150MPa并保壓30s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。

實(shí)施例1

1)預(yù)混液配制。將5g單體、0.25g交聯(lián)劑和2.86g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為14.2％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為20：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至11；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入71.4g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：3，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨12h，得固相體積分?jǐn)?shù)為40％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡45min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.22g引發(fā)劑、0.11g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的有機(jī)玻璃質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，于室溫條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥12h～36h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥12h～36h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h～36h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在600℃下脫脂6h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至600℃并保溫6h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟6)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為40vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為611.9mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。圖1為40vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度隨加入分散劑含量的變化趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，當(dāng)分散劑的加入量在MgAl₂O₄透明陶瓷粉體的3.5wt％～4.5wt％范圍內(nèi)時(shí)，陶瓷漿料的黏度相對(duì)較小，漿料流動(dòng)性好。所成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體的照片見(jiàn)圖2，從圖2可以看出，本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。MgAl₂O₄陶瓷坯體的SEM照片見(jiàn)圖3，由圖3中可看出坯體顯微結(jié)構(gòu)均勻，無(wú)異常大氣孔存在。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為46.7％，將本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品照片見(jiàn)圖4，由圖4可看出MgAl₂O₄透明陶瓷在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。圖5為此MgAl₂O₄透明陶瓷成品在紅外波段的透過(guò)率曲線圖譜，從圖5可以看出在較寬波段，此MgAl₂O₄透明陶瓷具有較高的透過(guò)率，尤其在3um～5um波段，透過(guò)率≥80％，最高透過(guò)率達(dá)84％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl₂O₄陶瓷坯體的良好均勻性。

實(shí)施例2

1)預(yù)混液配制。將5g單體、0.2g交聯(lián)劑和2.50g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為14.2％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為25：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至10；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入71.4g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：3，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨24h，得固相體積分?jǐn)?shù)為40％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡60min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.22g引發(fā)劑、0.15g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的有石墨質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，于室溫條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥12h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥24h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在650℃下脫脂4h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至650℃并保溫4h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟6)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為40vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為783.6mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為47.2％，本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。在3um～5um波段，最高透過(guò)率達(dá)81％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl₂O₄陶瓷坯體的良好均勻性。

實(shí)施例3

1)預(yù)混液配制。將5g單體、0.17g交聯(lián)劑和3.21g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為14.2％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為30：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至9；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入71.4g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：3，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨6h，得固相體積分?jǐn)?shù)為40％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡90min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.17g引發(fā)劑、0.15g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的有石墨質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，于室溫條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥24h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥24h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在650℃下脫脂6h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至650℃并保溫6h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟6)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為40vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為841.7mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為46.5％，本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。在3um～5um波段，最高透過(guò)率達(dá)82％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl₂O₄陶瓷坯體的良好均勻性。

實(shí)施例4

1)預(yù)混液配制。將4g單體、0.16g交聯(lián)劑和2.31g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為11.7％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為25：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至8；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入57.7g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：2，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨24h，得固相體積分?jǐn)?shù)為35％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡60min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.17g引發(fā)劑、0.11g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的有石墨質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，固化溫度為40℃條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥36h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥24h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在650℃下脫脂3h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至650℃并保溫3h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟6)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為35vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為386.1mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為46.3％，本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。在3um～5um波段，最高透過(guò)率達(dá)81％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl₂O₄陶瓷坯體的良好均勻性。

實(shí)施例5

1)預(yù)混液配制。將4g單體、0.13g交聯(lián)劑和2.02g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為11.7％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為30：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至10；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入57.7g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：2，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨12h，得固相體積分?jǐn)?shù)為35％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡120min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.17g引發(fā)劑、0.15g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的有石墨質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，固化溫度為40℃條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥36h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥36h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在650℃下脫脂6h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至650℃并保溫6h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟6)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為35vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為323.2mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為46.2％，本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。在3um～5um波段，最高透過(guò)率達(dá)80％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl2O4陶瓷坯體的良好均勻性。

實(shí)施例6

1)預(yù)混液配制。將3g單體、0.12g交聯(lián)劑和2.11g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為9.1％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為25：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至8；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入52.75g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：2，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨12h，得固相體積分?jǐn)?shù)為33％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡60min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.15g引發(fā)劑、0.15g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的有機(jī)玻璃質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，于室溫條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥36h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥36h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫24h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在600℃下脫脂6h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至600℃并保溫6h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟6)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為33vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為229.3mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為46.1％，本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。在3um～5um波段，最高透過(guò)率達(dá)78％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl₂O₄陶瓷坯體的良好均勻性。

實(shí)施例7

1)預(yù)混液配制。將3g單體、0.10g交聯(lián)劑和1.85g分散劑溶解于30ml去離子水中，搖勻得到單體濃度為9.1％、單體和交聯(lián)劑質(zhì)量比為30：1的預(yù)混溶液，并用濃度為25％的濃氨水調(diào)節(jié)PH值至8；

2)陶瓷料漿的配制。向步驟1)所得溶液中加入52.75g MgAl₂O₄陶瓷粉料，粉料與磨球質(zhì)量比為1：2，在600r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨24h，得固相體積分?jǐn)?shù)為33％的MgAl₂O₄陶瓷漿料；

3)除氣泡。將步驟2)所得漿料在真空條件下，磁力攪拌或機(jī)械力攪拌除氣泡，采用間歇抽真空連續(xù)攪拌的方式，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在200r/min，且每隔15min開(kāi)泵抽真空2min，重復(fù)此步驟，除氣泡60min；

4)注模及原位固化。向?qū)⒉襟E3)所得漿料中加入0.15g引發(fā)劑、0.11g催化劑并攪拌均勻。然后以引流的方式注入表面涂有BN和石蠟的石墨質(zhì)組合模具中。然后將模具置于大氣環(huán)境中，于室溫條件下固化6h后脫模，得到表面光滑、完整的MgAl₂O₄透明陶瓷素坯；

5)干燥。采用分步式干燥工藝，將步驟4)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯的表面刷一層聚乙二醇-400作為塑化劑，保證表面不起皮，不開(kāi)裂。然后將樣片夾在兩片絲網(wǎng)之間后固定，先在大氣室溫下干燥36h，后置于室溫真空狀態(tài)下干燥箱中干燥36h，然后在真空狀態(tài)下，以10℃/min的速率升至100℃并保溫36h。

6)排膠。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于馬弗爐中在650℃下脫脂6h，具體的溫度控制為：坯體在空氣中以1℃/min速率升溫至150℃并保溫2h，再以2℃/min速率升溫至400℃并保溫3h，再以1℃/min速率升溫至650℃并保溫6h，然后以2℃/min速率降溫至200℃，最后隨爐自然冷卻。

7)冷等靜壓。將步驟5)所得MgAl₂O₄透明陶瓷素坯于200MPa下，冷等靜壓處理25min，具體的壓力控制制度為：30s～60s升至200MPa并保壓25min，后自然泄壓至180MPa并保壓60s，再自然泄壓至150MPa并保壓60s，最后自然泄壓至零點(diǎn)。

上述配制的固相量為33vol％的MgAl₂O₄陶瓷漿料的黏度為211.4mPa(剪切率為50s-1)，陶瓷漿料分散性好，穩(wěn)定性好。本發(fā)明成型的MgAl₂O₄陶瓷坯體，形狀完整，表面光滑無(wú)缺陷。坯體經(jīng)冷等靜壓處理后，其相對(duì)密度為46％，本實(shí)施例得到的MgAl₂O₄陶瓷坯體經(jīng)1550℃無(wú)壓燒結(jié)后得到的MgAl₂O₄透明陶瓷成品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有較好的光學(xué)透過(guò)性，且沒(méi)有干壓成型所普遍出現(xiàn)的白霧、局部斑點(diǎn)、變形等缺陷。在3um～5um波段，最高透過(guò)率達(dá)77％，進(jìn)一步證明本發(fā)明成型的的MgAl₂O₄陶瓷坯體的良好均勻性。

本發(fā)明所列舉的各原料、以及本發(fā)明各原料的上下限、工藝參數(shù)的上下限區(qū)間取值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。