Effect of CaO doping on densification and microstructure control of highly transparent La 0.4 Gd 1.6 Zr 2 O 7 ceramics

烧结 材料科学 微观结构 陶瓷 掺杂剂 兴奋剂 晶粒生长 晶界 粒度 晶界扩散系数 化学工程 矿物学 冶金 光电子学 化学 工程类
作者
Shiwei Deng,Lexing Liang,Zhe Tang,Haifeng Yuan,Cong Zhang,Zijie Li,Junjing Duan,Jianqi Qi,Tiecheng Lu
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:106 (4): 2252-2260
标识
DOI:10.1111/jace.18940
摘要

Calcium oxide (CaO) as sintering additive was first used to fabricate La0.4Gd1.6Zr2O7 transparent ceramics by a simple solid-state reaction and one-step vacuum sintering method. The effects of CaO dopant amount on the densification, as well as sintering behaviors and microstructure evolution of the as-fabricated La0.4Gd1.6Zr2O7 ceramics, were systematically investigated. Under the different sintering temperatures, the relationships during the sintering process between grain growth and zpore elimination were analyzed as well. It was found that 0.1 wt% CaO doping can effectively control the rate of grain growth and promote densification dominated by surface diffusion. Furthermore, Ca2+ entered the lattice of La0.4Gd1.6Zr2O7 ceramics to accelerate ion diffusion and suppress grain boundary migration. With the introduction of 0.1 wt% CaO doping, the highly transparent La0.4Gd1.6Zr2O7 ceramics (T = 80.4% at 1100 nm) were successfully fabricated at the traditional sintering temperature (1850°C).
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