हाल की प्रगति और पारदर्शी एलोन सिरेमिक की चुनौतियां

मिट्टी के पात्र और उनके सम्मिश्रणों की उनके अद्वितीय रासायनिक और भौतिकी गुणों [1−7] के कारण विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से जांच की गई है। उनमें से, पारदर्शी सिरेमिक का उनके उत्कृष्ट ऑप्टिकल, भौतिक और यांत्रिक गुणों [8−10] के कारण व्यावसायिक क्षेत्र और सैन्य उद्योगों में व्यापक अनुप्रयोग है। पारदर्शी सिरेमिक में, पारदर्शी एल्यूमीनियम ऑक्सीनिट्राइड (AlON) सिरेमिक को गुंबदों, अवरक्त और दृश्यमान खिड़कियों और पारदर्शी कवच ​​आदि में सबसे महत्वपूर्ण सिरेमिक माना जाता है [11−13]। एकल क्रिस्टल नीलमणि की तुलना में, जो सबसे कठिन पारदर्शी सिरेमिक के रूप में जाना जाता है, पॉलीक्रिस्टलाइन एलोन सिरेमिक में ताकत, कठोरता और ऑप्टिकल गुणों पर समान विशेषताएं होती हैं, लेकिन आकार और आकार में अधिक लचीलापन प्रदान करती हैं [14,15]। इसलिए, एलोन सिरेमिक्स ने एक बढ़ती जांच को आकर्षित किया है। γ-AlON, Al₂O₃ और AlN [16,17] का एक ठोस विलयन है। AlON पाउडर या AlON सिरेमिक तैयार करने के लिए कई तरीकों का पता लगाया गया है, जैसे कि ठोस-अवस्था प्रतिक्रिया [18], Al₂O₃ के लिए कार्बोनाइजेशन विधि [19,20], रासायनिक वाष्प जमाव [21], सोल-जेल विधि [22,23], और समाधान दहन संश्लेषण [24]। AlON का बैंड गैप 6.2 eV [25] मापा गया। TU et al [26] ने γ-AlON में अल रिक्ति और Natoms की ऑन-साइट वरीयता का अध्ययन करने के लिए एक प्रथम-सिद्धांत घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (DFT) को नियोजित किया। γ-AlON का बैंड गैप और बल्क मॉडुलस स्ट्रक्चरल मॉडल, जैसा कि Al₂₃O₂₇N₅ की ​​स्थानीय संरचना की गणना N परमाणुओं के 3.99 eV और γ-AlON में अल रिक्तियों की गणना क्रमशः 200.9 GPa नहीं है। एक विस्तृत बैंड स्पष्ट दिया। γ-AlON के गुणों को कम फोटॉन ऊर्जा और उच्च तालिका 1 [14] के साथ अंतराल में प्रदर्शित किया जाता है।

टर्मिनल स्थिरता, एलओएन सिरेमिक को फॉस्फर मैट्रिक्स के रूप में खोजा गया है। एक अपवर्जन फोटो-ल्यूमिनेसेंस (यूसीपीएल) फॉस्फर के रूप में, एलओएन को विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी तत्वों, जैसे ईयू₂+ [27], वाईबी₃+[28], टीएम₃+ [29], और सीई₃+ [30] के साथ डोप किया जा सकता है। हाल ही में, 4-डाइमिथाइल-एमिनो-एन-मिथाइल-4-स्टिलबाज़ोलियमटोसाइलेट (DAST) लेयर [31] और पारदर्शी AlON [32] पर एक VO₂ पतली फिल्म के साथ संयुक्त कम लागत वाले AlON पर आधारित ग्लास पाए गए स्मार्ट विंडोज़ में संभावित अनुप्रयोग। ALON(5)−DAST(90)−ALON(5) सबसे सस्ते, हल्के और सख्त [31] की टिप्पणी के साथ उद्योग-मानक वाणिज्यिक विंडो ग्लास से बेहतर प्रदर्शन करता है। इसके अलावा, Ti6Al4V को सक्रिय तत्व ब्रेजिंग विधि के माध्यम से AlON सिरेमिक पर सफलतापूर्वक तैयार किया गया था, और समग्र ने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन किया [33]। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि H₃BO₃ [34] और पृथ्वी तत्वों (Sc, La, Pr, Sm, Gd, Dy, Er, और Yb) [35] के नए सिंटरिंग एडिटिव्स पारंपरिक Y₂O₃, La₂O₃, और MgO से अलग थे। यद्यपि बेहतर तरीके, नए सिंटरिंग एडिटिव्स, अधिक जटिल पृथ्वी तत्व डोपिंग और नए सिरे से खोजे गए अनुप्रयोग, आदि बड़े पैमाने पर विकसित किए गए हैं, एक व्यवस्थित, लक्षित और अद्यतित सारांश में अभी भी कमी है [11,13,36,37]। इसके अलावा, एलोन सिरेमिक्स की कुछ अनसुलझी समस्याएं और नई चुनौतियां उनके व्यावसायिक प्रचार और अनुप्रयोग में बाधा डालती हैं। इसलिए, यह लेख तैयारी के तरीकों, सिंटरिंग एडिटिव्स, सिंटरिंग तकनीकों, चुनौतियों और विकास की संभावनाओं के संदर्भ में पारदर्शी एलोन सिरेमिक की नवीनतम और महत्वपूर्ण समीक्षा करता है।

  अंजीर 1

                  तालिका 1 γ-AlON [14] के गुण                          

AlON में Fd3m [38,39] के अंतरिक्ष समूह के साथ घनीय स्पिनल संरचना है। जैसा कि चित्र 1 [40] में दिखाया गया है, N और O परमाणु 32e साइटों पर स्थित हैं, और Al परमाणु 16d और 8a साइटों पर स्थित हैं। प्रयोगात्मक परिणामों और सैद्धांतिक के आधार पर

1964 में, बाइनरी का पहला चरण आरेखअल₂ओ₃-AlN रचना LEJUS [43] द्वारा प्रकाशित की गई थी। फिर, MCCAULEY et al [44,45] ने 1.013 × 105 Pa पर बहने वाले नाइट्रोजन के तहत छद्म-बाइनरी Al₂O₃-AlN संरचना के एक अधिक पूर्ण चरण संतुलन आरेख की सूचना दी, जैसा कि चित्र 2 [44] में दिखाया गया है। प्रायोगिक निर्धारण, गणनाओं के अलावा, AlON के निरंतर ऋणायन संरचना मॉडल को सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है अल(64+x)/3V(8−x)/3O32−xNx, जहां 2≤x≤5 [39−42]। हालांकि, समझदार की पुष्टि करना मुश्किल है कि कुछ शोधकर्ताओं ने प्रयोगात्मक डेटा और चरण संतुलन आरेख [36,46-49] के उपलब्ध थर्मोडायनामिक डेटा के आधार पर AlON स्थिरता क्षेत्र और छद्म-बाइनरी Al₂O₃-AlN प्रणाली की गणना करने का प्रयास किया है। . हालांकि, कम प्रयोगात्मक जानकारी के कारण प्रयोगों में होने वाले चरण अलगाव को अभी भी संशोधित नहीं किया जा सकता है। 

अंजीर 2

यह सर्वविदित है कि सिरेमिक में अनाज, अनाज की सीमाएँ और सरंध्रता आदि होते हैं (चित्र 3)[50,51]। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एलोन सिरेमिक में एक आइसोट्रोपिक क्यूबिक जाली संरचना होती है, जो एक महत्वपूर्ण कारण है कि वे वैकल्पिक रूप से पारदर्शी हो सकते हैं। प्रकाश-प्रकीर्णन स्रोतों में, सरंध्रता यह निर्धारित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक है कि सिरेमिक पारदर्शी हो सकता है या नहीं। मिनिमाइजिंग पोरसिटी सैद्धांतिक घनत्व के 99.9% से अधिक होनी चाहिए, और अनाज की सीमाओं पर छिद्रों का आकार प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटा होना चाहिए या मौजूद नहीं होना चाहिए। मिट्टी के पात्र में अनाज की सीमाएं एक अपरिहार्य उपस्थिति हैं और पारदर्शिता पर काफी प्रभाव डालती हैं। इसलिए, उच्च गुणवत्ता वाले अनाज की सीमाएं और छोटे और समान आकार वाले अनाज से उच्च पारदर्शिता वाले एलोन सिरेमिक प्राप्त होने की उम्मीद है। सिंटरिंग एडिटिव्स का उपयोग आमतौर पर सिंटरिंग के दौरान अवशिष्ट छिद्रों को समाप्त कर सकता है, लेकिन यह सिरेमिक, द्वितीयक चरण और समावेशन में प्रकाश के नए प्रकीर्णन केंद्रों को जन्म देगा। दो महत्वपूर्ण प्रकाश-प्रकीर्णन स्रोतों के रूप में, सरंध्रता और अनाज की सीमाओं को जितना संभव हो उतना कम किया जाना चाहिए। SHAHBAZI et al [51] ने पारदर्शी चीनी मिट्टी की चीज़ें, पारदर्शिता पर प्रभावी मापदंडों, Mie सिद्धांत और Fraunhofer सिद्धांत का विस्तार से वर्णन किया।

अंजीर 3 

आज तक, AlON पावर या AlON सिरेमिक तैयार करने के लिए कई तरीकों की सूचना दी गई है, जैसे कि ठोस-अवस्था प्रतिक्रिया [18,52−55], Al₂O₃[19,56−61] से कार्बोनाइजेशन विधि, रासायनिक वाष्प जमाव [21,62] ], और सोल-जेल विधि [22,63]। अधिकांश अध्ययन उच्च तापमान पर Al₂O₃ और AlN की ठोस-अवस्था प्रतिक्रिया और Al₂O₃ कमी के लिए कार्बोनाइजेशन विधि पर केंद्रित थे।

कई यौगिकों की तैयारी के लिए ठोस-अवस्था विधि एक सरल और पारंपरिक दृष्टिकोण है। उच्च तापमान पर ठोस-अवस्था अभिक्रिया का सबसे बड़ा लाभ यह है कि कच्चे माल को आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। Al₂O₃ और AlN की AlON गठन के लिए प्रतिक्रिया को 5AlN+9Al₂O₃→ Al₂₃O₂₇N₅[13,64] के रूप में वर्णित किया जा सकता है। अत्यधिक शुद्ध Al₂O₃ और AlN शक्तियाँ बाज़ार में उपलब्ध हैं और इन्हें सीधे AlON शक्तियाँ या पारभासी AlON सिरेमिक बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। एलोन सिरेमिक की एक-चरणीय तैयारी न केवल सिंटरिंग लागत को काफी कम कर सकती है बल्कि सिंटरिंग प्रक्रिया को सरल बनाने के साथ-साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन को आसानी से प्राप्त कर सकती है। हालांकि, पाउडरों को समेकित या मिश्रित रूप से मिश्रित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एलोन सिरेमिक की खराब पारदर्शिता होती है। इस बीच, उच्च शुद्धता वाला अल्ट्राफाइन एएलएन महंगा है, जिससे निर्माण लागत बढ़ जाती है। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4(ए), मैककौली और ऑर्बिन [52] ने सबसे पहले पारभासी अलॉन डिस्क तैयार की और छद्म सामान्य अल₂O₃-AlN संयोजन जोड़ के साथ अलॉन का एक परिष्कृत उच्च-तापमान चरण आरेख प्रस्तुत किया। पटेल एट अल [65] द्वारा पारदर्शी एलओएन सिरेमिक का उत्पादन करने के लिए तरल-चरण सिंटरिंग प्रक्रिया को नियोजित किया गया था। 27−30 mol.% की सीमा में α- Al₂O₃ को सबसे पहले AlN के साथ मिलाया गया था। फिर, बॉल मिलिंग के बाद मिश्रण को छर्रों में दबाया गया। छर्रों को 1950−2025 मिनट के लिए 10−60 डिग्री सेल्सियस पर पाप किया गया था, और इस स्तर पर सिंटरिंग को बढ़ावा देने के लिए भाग सामग्री एक तरल चरण बना सकती है। इसके बाद, सिस्टम का तापमान 50−100 डिग्री सेल्सियस तक गिर गया और घनत्व और पारदर्शिता को और बेहतर बनाने के लिए इसे 8−20 घंटे के लिए रखा गया। CHEN et al [66] ने सबसे पहले नाइट्रोजन में 3 °C पर शुद्ध AlON:Ce1780+ शक्ति के एक चरण को संश्लेषित किया, फिर पूर्ण घने और पारदर्शी AlON:Ce3+ सिरेमिक को 1900 घंटे के लिए 20 °C पर तरल-चरण-सहायता वाले दबाव रहित सिंटरिंग द्वारा प्राप्त किया गया। (अंजीर। 4 (ए) और (बी))। एलओएन पाउडर तैयार करने के लिए प्रयुक्त विधि के प्रत्यक्ष संश्लेषण के अलावा और फिर एलओएन सिरेमिक्स का उत्पादन करने के लिए नियोजित एक ठोस राज्य द्वारा पारभासी एलओएन सिरेमिक। प्रमुख विधि, LI et al [67] ने Al₂O₃ और AlN पाउडर का उपयोग किया इस विधि का लाभ कच्चे माल के रूप में एकल-चरण कच्चे माल को तेजी से संश्लेषित करने की कम लागत और सबसे पहले एक ठोस अवस्था के माध्यम से औद्योगिक AlON शक्तियों के लिए व्यवहार्यता में निहित है। तरीका। फिर, उत्पादन। हालाँकि, सिंटरिंग की स्थिति तैयार की जाती है AlON पाउडर को बारीक कॉम्प्लेक्स में डाला जाता है, और तिल AlON पाउडर को ठीक से नियंत्रित करना कठिन होता है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 4(डी) और (ई). Al₂O₃ से C का अनुपात, और AlON आसानी से पारदर्शी है AlON सिरेमिक को उच्च तापमान पर प्राप्त ठीक AlON वातावरण को N2दबाव रहित सिंटरिंग में Al₂O₃ और AlN में विघटित करके उत्पादित किया गया था। ये सभी चूर्ण, और AlON के इन-लाइन संप्रेषण का परिणाम अशुद्ध AlON चूर्ण हो सकता है। JIN et al [84.3] में सिरेमिक 100% (d1 मिमी × 68 मिमी) जितना अधिक था, सबसे पहले एक Al₂O₃ / 3.7 माइक्रोन (अंजीर। 4(एफ) और (जी))।

अंजीर 4 

कार्बोथर्मल रिडक्शन और नाइट्राइडेशन कार्बोथर्मल नाइट्राइडेशन मिश्रण, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 5 (ए-सी)। इस प्रक्रिया के दौरान, कार्बन परत (सीआरएन) दृष्टिकोण का उपयोग पहली बार Al₂O₃ कण सतह पर उत्पादन करने के लिए किया गया था, यामागुची द्वारा Al₂O₃ के यौगिक को दृढ़ता से पाया गया था और 1959 [39] में Al₂O₃ YANAGIDA के सहसंयोजन और विकास को धीमा कर दिया था। CRN सबसे अधिक कण है। अंत में, 80 एनएम पर 2000% से ऊपर अधिकतम इन-लाइन संप्रेषण के साथ पारदर्शी एएलओएन सिरेमिक को नाइट्रोजन में दो-चरण कार्बोथर्मल नाइट्रिडेशन विधि द्वारा 1950 डिग्री सेल्सियस पर 8 घंटे (छवि 5 (डी)) के लिए प्राप्त किया जा सकता है। शान एट अल [69] ने बताया कि दोनों एक बिमोडल (~ 1.1 माइक्रोन और ~ 2.2 माइक्रोन) और एक यूनिमोडल (~ 1.1 माइक्रोन) एलओएन पाउडर सीआरएन विधि के माध्यम से पहले से तैयार एलोन पाउडर की बॉल मिल का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है ( चित्र 5(ई) और (एफ))। उन्होंने पाया कि बाइमोडल पार्टिकल साइज डिस्ट्रीब्यूशन (PSD) के साथ AlON पाउडर में सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान तेजी से घनत्व होता है, और ~ 82.1 एनएम पर 3600% इन्फ्रारेड ट्रांसमिटेंस के साथ उत्कृष्ट पारदर्शी AlON सिरेमिक 1820 डिग्री सेल्सियस पर 2.5 घंटे के लिए नाइट्रोजन में दबाव रहित सिंटर किया गया था। (चित्र 5(जी))

अंजीर 5

YUAN et al [70] द्वारा एक संयोजन विधि (अंजीर। 6 (ए) और (बी)) के माध्यम से ठीक और शुद्ध γ-AlON पाउडर सफलतापूर्वक तैयार किए गए थे। आगे उन्होंने γ-AlON पाउडर का उपयोग AlON सिरैमिक के उत्पादन के लिए किया और उनकी यांत्रिक शक्ति पर जुड़वां लैमेलस के प्रभाव का अध्ययन किया (अंजीर। 6(c−j)) [71]। उन्होंने पाया कि जुड़वां लैमेलस और सीमाएं बड़े आकार के एलोन सिरेमिक में औसत अनाज के आकार में वृद्धि के साथ बढ़ती हैं, जो बड़े अनाज के साथ पारदर्शी सिरेमिक को बढ़ाने के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण प्रदान करती है। 

अब तक, AlON पाउडर या सिरेमिक को संश्लेषित करने के लिए अन्य तरीकों का भी पता लगाया गया है। उदाहरण के लिए, ASPAR et al [62] ने रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा अमोनिया, ट्राइमिथाइल-एल्युमिनियम और नाइट्रस ऑक्साइड का उपयोग करके AlON यौगिक तैयार किया (सीवीडी) तरीका। यह पाया गया कि सीओ की मात्रा को संशोधित करके तापमान और दबाव का संतुलन रचनाओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। IRENE et al [21] ने सिलिकॉन पर AlxOyNz फिल्मों के निर्माण के लिए CVD विधि भी लागू की। महत्वपूर्ण रूप से, चरण को NH₃/CO₂ गैस और तैयारी तापमान के अनुपात को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है KIM et al [72] ने Al-ON सिस्टम प्राप्त करने के लिए एक कम तापमान वाला सोल-जेल आधारित दृष्टिकोण विकसित किया, हालांकि इसे संभालना मुश्किल हो सकता है इस प्रक्रिया में हाइड्राज़ीन का नाइट्राइड अग्रदूत। उनकी आगे की जांच में कुछ अन्य नाइट्राइडिंग एजेंटों की खोज की गई। KIKKAWA एट अल [73] ने ऑक्साइड अग्रदूत के अमोनिया नाइट्रिडेशन के माध्यम से AlON का निर्माण किया, जिसे एल्यूमीनियम नाइट्रेट के साथ ग्लाइसिन जेल को पेप्टाइज़ करके बनाया गया था। इसके अलावा, एक थर्मल नाइट्रोजन प्लाज्मा में अमोनिया और हवा के साथ Al पाउडर की परस्पर क्रिया के अनुसार AlON नैनोपाउडर को संश्लेषित करने के लिए एक प्लाज्मा रिएक्टर को डिजाइन किया गया है [74] तैयार नैनो-पाउडर की चरण, रासायनिक और फैलाव रचनाएं संबंधित हैं प्लाज्मा प्रक्रिया पैरामीटर और रिएक्टर डिजाइन।

उच्च-पारदर्शिता AlON सिरेमिक प्राप्त करने के लिए, सिंटरिंग के दौरान अवशिष्ट छिद्रों को खत्म करने के लिए सिंटरिंग एडिटिव्स को जोड़ा जाना चाहिए, जो कि प्रकाश का बिखरने वाला केंद्र है। आजकल, AlON के लिए विभिन्न सिंटरिंग एडिटिव्स, जैसे कि Y₂O₃, La₂O₃, MgO, SiO₂, और CaCO₃, की व्यापक रूप से जांच की गई है [67−69,75−80]। सिंटरिंग एडिटिव्स के प्रकारों के अनुसार, हमने विभिन्न सिंटरिंग एडिटिव्स के साथ एलोन सिरेमिक के विशिष्ट पारदर्शिता परिणामों को संक्षेप में प्रस्तुत किया है, जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है। उदाहरण के लिए, शान एट अल [69] ने बताया कि एलोन सिरेमिक (3) के इन-लाइन ट्रांसमिटेंस मिमी मोटाई में) 82.1 wt% Y₂O₃ के साथ 3600 एनएम के तरंग दैर्ध्य पर 0.5% है। SiO₂ को सबसे पहले AlON सिरैमिक (चित्र 7(b)) [76] के लिए सिंटरिंग योज्य के रूप में नियोजित किया गया था। उन्होंने पाया कि 86 एनएम पर एलओएन सिरेमिक का इन-लाइन ट्रांसमिशन 3.5% (मोटाई में 2000 मिमी) तक है और 0.15−0.55 wt.% SiO2 के साथ योगात्मक एकाग्रता के प्रति संवेदनशील नहीं है। कुछ शोधकर्ताओं ने उच्च-पारदर्शी एलोन सिरेमिक का उत्पादन करने के लिए दो प्रकार के सिंटरिंग एडिटिव्स का इस्तेमाल किया। WANG et al [81] ने 0.12wt.% Y₂O₃−0.09wt.% La₂O₃ को AlON सिरैमिक के सह-योजक के रूप में इस्तेमाल किया, 80.3 nm पर 2% (मोटाई में 400 मिमी) का संप्रेषण प्राप्त किया (चित्र 7(a))। . उन्होंने बताया कि Y₃+ और La₃+ का Y₃+ के साथ अनाज की वृद्धि पर एक सहक्रियात्मक प्रभाव है जिससे अनाज की सीमा की गतिशीलता में सुधार होता है और अनाज के विकास को बढ़ावा मिलता है जबकि La₃+ अनाज के विकास को रोकता है। JIN et al [68] बिना दबाव के तीन प्रकार के सिंटरिंग एडिटिव्स को नियोजित करने वाले अलॉन सिरेमिक्स को 0.1 wt.% MgO, 0.08 wt.% Y₂O₃, और 0.025 wt.% La₂O₃ द्वारा संयोजित किया गया, और 81% (1 मिमी इंच) का संप्रेषण प्राप्त किया। मोटाई) 1100 एनएम पर। हाल ही में, Y₂O₃−La₂O₃− MnO, पारदर्शी AlON सेरामिक बनाने के लिए एक समग्र सिंटरिंग योज्य के रूप में WANG et al [81] (चित्र 7(d)) ​​द्वारा जांच की गई थी। AlON में सिंटरिंग एडिटिव्स की विलेयता सीमा का अध्ययन मिलर और कपलान [82] द्वारा एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप पर लगे वेवलेंथडिस्पर्सिव स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके किया गया था। उन्होंने पाया कि 1870 °C पर AlON में La, Y, और Mg की विलेयता सीमा क्रमशः (498±82)×10−6, (1775±128)×10−6, और >4000×10−6 थी। 

अंजीर 6

Y₂O₃, La₂O₃, और MgO के पारंपरिक सिंटरिंग एडिटिव्स के अलावा, H₃BO₃ आधारित टर्नरी कम्पोजिट [34] और अर्थ एलिमेंट्स [35] के नए सिंटरिंग एडिटिव्स की भी जांच की गई। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 8 (ए) और (बी), विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (एससी, ला, पीआर, एसएम, जीडी, डीई, ईआर, और वाईबी) को व्यवस्थित रूप से क्रमशः पारदर्शी एलोन सिरेमिक के लिए एक सिंटरिंग योजक के रूप में खोजा गया था। यह पाया गया कि 0.1 wt.% Pr-नाइट्रेट के साथ AlON सेरेमिक्स ने टू-स्टेप प्रेशरलेस सिंटरिंग (चित्र 80(c)) द्वारा ~8% का उच्चतम संप्रेषण प्रस्तुत किया, यह दर्शाता है कि दुर्लभ पृथ्वी तत्व एक आशाजनक वैकल्पिक सिंटरिंग हो सकते हैं। योगात्मक। हाल ही में, Y₂O₃-MgAl₂O₄-H₃BO₃ को को-सिन्टरिंग एडिटिव के रूप में इस्तेमाल करते हुए, YANG et al [34] ने H₃BO₃ जब एक-स्टेप रिएक्टिव सिंटरिंग द्वारा 81 एनएम पर 4% (मोटाई में 600 मिमी) के संप्रेषण के साथ AlON सिरेमिक प्राप्त किया। सामग्री 0.12 wt.% थी (चित्र 8 (डी))। 

अंजीर 7

      तालिका 2 विभिन्न सिंटरिंग एडिटिव्स के साथ एलोन सिरेमिक्स की पारदर्शिता के परिणाम

सिंटरिंग से पहले, एलोन पाउडर के हरे रंग के छर्रे आमतौर पर एक सूखी प्रक्रिया द्वारा बनते हैं, जिसमें दबाव और ठंडे आइसोस्टैटिक प्रेस के तहत एक अक्षीय प्रेस, या जेल-कास्टिंग [8,63,83] सहित एक गीली प्रक्रिया शामिल होती है। AlON सिरैमिक तैयार करने के लिए कई सिंटरिंग तकनीकों का पता लगाया गया है, जैसे प्रेशरलेस सिंटरिंग [56,58,67,68,77,79], वैक्यूम सिंटरिंग [65], हॉट-प्रेस [84], माइक्रोवेव सिंटरिंग [85,86], स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग [87−89] और हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग [75,76,78,90,91]। एलोन सिरेमिक की सामान्य तैयारी विधियों के फायदे और नुकसान तालिका 3 में दिखाए गए हैं। प्रेशरलेस सिंटरिंग सबसे पारंपरिक सिंटरिंग तकनीक है और विभिन्न आकारों और आकारों के एलोन सिरेमिक के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लागत प्रभावी है। हालांकि, उच्च सिंटरिंग तापमान, लंबे सिंटरिंग समय और सिंटरिंग एडिटिव्स को आमतौर पर उच्च-पारदर्शी एलोन सिरेमिक प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। LI et al [67] ने ग्रेफाइट भट्टी में बहने वाले N100 वातावरण के तहत 1 °C पर 1950 घंटे के लिए दबाव रहित सिंटरिंग द्वारा d12 मिमी × 2 मिमी के आयामों के साथ पारदर्शी AlON सिरेमिक की एक बड़ी संख्या की सूचना दी। AlON सिरैमिक (मोटाई में 1 मिमी) का इन-लाइन ट्रांसमिशन 84.3 wt.% Y₂O₃ के साथ 3.7 μm वेवलेंथ पर 0.5% है। सिरेमिक [92] से गैस को खत्म करने के लिए वैक्यूम सिंटरिंग एक प्रभावी सिंटरिंग तकनीक है। पटेल एट अल [65] ने कच्चे माल के रूप में उच्च शुद्धता वाले अल2ओ3 और अलएन शक्तियों का इस्तेमाल किया, 2000 डिग्री सेल्सियस पर 8 घंटे के लिए और 32 एमपीए के दबाव में हॉट-प्रेस के तहत पारभासी अलॉन सिरेमिक बनाने के लिए, 1900 डिग्री सेल्सियस पर 8 से अधिक के लिए इस्तेमाल किया। एच एक निर्वात में। शक्तियों के संचलन में तेजी लाने और अपेक्षाकृत कम तापमान पर हरे रंग की गोली को पूरी तरह से घना बनाने के लिए अक्षीय दबाव लागू करने के लिए हॉट-प्रेस (एचपी) सिंटरिंग को नियोजित किया जा सकता है। लेकिन एचपी सिंटरिंग बड़े और जटिल नमूने तैयार करने के लिए उपयुक्त नहीं है, और उत्पादन उच्च लागत है, और अशुद्धियों और दोषों को अनिवार्य रूप से पेश किया जा सकता है। कार्बन संदूषण [8] को हटाने के लिए पोस्ट-एनीलिंग प्रक्रिया की आवश्यकता है। TAKEDA और HOSAKA [84] ने हॉट-प्रेस के तहत 1900 घंटे और 1 MPa दबाव के लिए 20 °C पर पारदर्शी λ-AlON सिरेमिक प्राप्त किया। माइक्रोवेव सिंटरिंग में उच्च ऊर्जा दक्षता, लागत-बचत, कम सिंटरिंग तापमान, मजबूत प्रतिक्रिया और सिंटरिंग दर। माइक्रोवेव प्रक्रिया में, परिवर्तित माइक्रोवेव ऊर्जा नमूना आयतन के भीतर ही गर्म हो सकती है। चेंग एट अल [85] ने विरोध किया कि माइक्रोवेव प्रक्रिया के दौरान 1800 घंटे के लिए 1 डिग्री सेल्सियस पर सिंटर किए गए अलॉन का कुल संचरण 60% है। स्पार्क प्लाज़्मा सिंटरिंग (एसपीएस), जिसे पल्स्ड इलेक्ट्रिक करंट सिंटरिंग भी कहा जाता है, दबाव में स्पंदित डीसी की सहायता से अपने छोटे सिंटरिंग समय और कम तापमान के कारण महीन अनाज वाले घने पारदर्शी सिरेमिक का एहसास कर सकता है। तो, अनाज की वृद्धि कम हो सकती है। शान एट अल [87] ने 1600 डिग्री सेल्सियस के कम तापमान और 50 एमपीए के दबाव में 250−60 डिग्री सेल्सियस/मिनट की तेज ताप दर पर एसपीएस द्वारा उच्च-पारदर्शी अलॉन सिरेमिक का उत्पादन किया। प्राप्त एलोन सिरेमिक (मोटाई में 1.4 मिमी) का अधिकतम संप्रेषण 80.6% है। 

अंजीर 8

तालिका 3 एलोन सिरेमिक की सामान्य तैयारी विधियों के फायदे और नुकसान

 गर्म आइसोस्टैटिक दबाने (HIP) सिरेमिक [8,11,93,94] में अवशिष्ट छिद्रों को अंततः कम करके अधिकतम घनत्व और उच्च अंत ऑप्टिकल ट्रांसमिटिंग सिरेमिक प्राप्त करने के लिए सबसे शक्तिशाली सिंटरिंग तकनीक है। उच्च तापमान सिंटरिंग के दौरान, एचआईपी उपकरण को आइसोस्टैटिक गैस दबाव द्वारा लागू किया जा सकता है। चित्रा 9 एचआईपी [8,95] द्वारा ताकना उन्मूलन के लिए माइक्रोस्ट्रक्चर मॉडल का योजनाबद्ध आरेख दिखाता है। आम तौर पर, अन्य सिंटरिंग तकनीकों द्वारा अवशिष्ट छिद्रों को समाप्त करना काफी कठिन होता है। अवशिष्ट छिद्रों को खत्म करने और सैद्धांतिक मूल्य के बहुत करीब घनत्व और संप्रेषण को बढ़ाने के लिए एक अतिरिक्त एचआईपी प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। 

अंजीर 9

इस कार्य को जियांग्ज़ी प्रांतीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, चीन (संख्या 20192BAB216009), हुनान प्रांत, चीन (संख्या 2019WK2051) की विज्ञान और प्रौद्योगिकी योजना परियोजना, और चांग्शा, हुनान, चीन की विज्ञान और प्रौद्योगिकी परियोजना (संख्या) द्वारा समर्थित किया गया था। kh2003023)।