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1、摘 要钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)具有良好的光学性能，是一种重要的激光基质材料。与YAG单晶相比，YAG多晶陶瓷有多种优势，它可以制备出满足大功率激光器所需的大尺寸样品并实现高浓度的掺杂，因而是目前研究的热点问题。不同于常规陶瓷，激光陶瓷对成型和烧结工艺都有着严格的要求。本文在前期成功地制备出Nd:YAG纳米粉体的基础上，着重研究了成型工艺和烧结工艺对透明陶瓷光学透过率的影响。本文采用的粉体原料是共沉淀法制备的平均粒径为20nm的钇铝石榴石纳米粉体，以0.5wt%的正硅酸乙酯为烧结助剂。采用了常规的液压成型和冷等静压成型工艺，发现冷等静压成型明显地较常规压力成型获得更高的收缩率和致密
2、度。在烧结工艺中，本文首先采用了两步真空烧结工艺制备了YAG透明陶瓷，其步骤为：将成型后的素坯在真空炉内首先加热到一个较高的温度(17001800)，再快速降温至较低温度(15001600)，并在此较低温度下保温10h。同时，还考察了常规烧结和微波烧结方法。透光率测试表明，真空烧结法更容易获得透明陶瓷，通过本项目的研究成功地制备出了透光率约为52.2%的透明陶瓷。实验结果更进一步说明了，要想获得透光率更高的透明陶瓷，坯体必须在烧结前期获得较高的收缩率，并且尽可能在高真空或还原性的气氛中烧结。关键词：钇铝石榴石 两步烧结 YAG 透明陶瓷ABSTRACTYttrium aluminum garn
3、et (Y3Al5O12，YAG) is an important laser material due to its excellent optical properties. Compared with single crystal YAG, polycrystalline YAG ceramic exhibits many advantages. The predominance of polycrystalline YAG ceramic is that it can be doped with very high concentrations, and it can meet the
4、 requirement of high power laser so it is the hot topic today.Compared with conventional ceramics, laser transparent ceramics have special demand in molding and sintering process. Based on the successful preparation of nano Nd:YAG powder, the thesis focus on the effect of transparent properties to l
5、aser ceramics by different molding and sintering method.The crystal size of Nd:YAG powder was about 20nm, which was made by co-precipitation method, and the 0.5wt% TEOS was used as sintering additive. Compared the conventional molding method, it found that the higher line shrinkage and higher densit
6、y can be got by the cold isostatic pressure molding method. In the course of sintering process, two-step sintering process at vacuum environment was adopted first. Specific process conditions used in this paper is as follows: the samples were first heated to a higher temperature ranging from 1700 to
7、 1800，then cooled down to a lower temperature ranging from 1500to1600, and held at the lower temperature for 10h. Compared with two-step sintering process at vacuum environment, the conventional sintering method and microwave sintering method were used to sinter laser transparent ceramics also. Howe
8、ver, only the former method can produce transparent ceramics with transparence of 52.2%. The results farther showed that it is necessary to get enough shrinkage before sintering process, and it is important to sinter at high vacuum or deoxidized environment. Keywords: yttrium aluminum garnet；two-ste
9、p sintering；YAG；transparent ceramic 目 录1 绪 论1.1边坡稳定性概述 1.1.1边坡稳定性定义边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土（岩）自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土（岩）体内部某一个面上的滑动力超过了土（岩）体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。1.1.2边坡类型 按照边坡的成因可分为天然边坡和人工边坡，天然边坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。 按
10、照构成边坡坡体的岩土性质可分为粘性土类边坡、碎石类边坡、黄土类边坡和岩石类边坡。 按照边坡的稳定性程度可分为稳定性边坡、基本稳定边坡、欠稳定边坡和不稳定边坡，这种分类方法一般根据边坡的稳定性系数的大小进行划分，但无严格的规定。按照边坡的高度分类，边坡高度大于15m称为高边坡，小于15m称为一般边坡。 根据边坡的断面形式可分为直立式边坡、倾斜式边坡和台阶形边坡。根据使用年限分为临时性边坡和永久性边坡，临时性边坡是指工作年限不超过两年的边坡；永久性边坡是指工作年限超过两年的边坡。 1.1.3边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。
11、一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏，且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段，破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。滑坡是指岩土体在重力作用下，沿坡内软弱面产生的整体滑动。与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至可以延伸到坡脚以下。其滑动速度虽比崩塌缓慢，但是不同的滑坡滑动速度相差很大，这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。当滑动面通过塑性较强的岩土体时，其滑动速度一般比较缓慢；相反，当滑动面通过脆性岩石，且滑动面本身具有一定的抗剪强度，在构成滑面之前可承受较高的下滑力，那么一旦
12、形成滑面即将下滑时，抗剪强度急剧下降，滑动往往是突发而迅速的。滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。1.1.4边坡稳定性影响因素地质构造因素地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。 地形因素边坡形态指边坡的高度、长度、坡角、平面形态、剖面形态以及边坡的临空条件等。边坡形态对边坡的稳定性有直接影响。不利形态的边坡往往在坡顶产生张应力，并引起坡顶出现张裂缝：在坡脚
13、产生强烈的剪应力，出现剪切破坏带，这些作用极大地降低边坡的稳定性。一般来说，坡度越陡，边坡越容易失稳，坡度越缓，边坡越稳定：而坡高越大，对边坡稳定越加不利。平面上呈凹形的边坡较呈凸形的边坡稳定：同是凹形边坡，边坡等高线曲率半径越小，越有利于边坡稳定。 地质材料因素边坡主要由单一或多种地质材料所组成，材料特性的优劣，将直接影响边坡的稳定性，地质材料的组成成分包括矿物的种类、组织、胶结状况、成岩时间等，其外在的表现则为岩性、土壤种类、力学强度及抗风化能力。边坡岩体，长期暴露在地表，受到水文、气象变化的影响，逐渐产生物理和化学风化作用，出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后，边坡的稳定性大大降低
14、。地下水因素地下水对边坡造成的不利影响包括：水压作用于垂直裂缝，产生水平推力，使得岩坡或土坡被推向下方；浮力作用于潜在滑动面之上，使得有效正应力减小，降低该面的摩擦力；对页状矿物，尤其是黏土矿物，产生润滑作用，使的抗滑动的能力降低；改变物理及化学性质，使得岩质、土质变坏，降低强度，使得边坡失稳。降雨因素水是造成边坡破坏的主要因素之一，由于降雨后易使地表材料软化降低强度，并增加孔隙水压，降低边坡稳定。有学者指出对自然边坡最不利的环境因素是持续性的暴雨，易造成坡面侵蚀与坍塌。同时雨水通过渗透作用会促使地下水位升高，导致边坡失稳。人为因素因人为活动造成边坡失稳的影响因素称为人为因素，如道路开挖、山坡
15、地开发、爆破、采矿及开垦等。1.2边坡稳定性分析1.2.1边坡安全等级边坡工程应按其损坏后可能造成的破坏后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会不良影响）的严重性、边坡类型和坡高等因素，根据表1.1确定安全等级。表1.1 边坡工程安全等级边坡类型边坡高度（m）破坏后果安全等级岩质边坡岩体类型为或类H30很严重一级严重二级不严重三级岩体类型为或类15H30很严重一级严重二级H15很严重一级严重二级不严重三级土质边坡H12（挖方）H8（填方）很严重一级严重二级H12（挖方）H8（填方）很严重一级严重二级不严重三级 1.2.2边坡稳定性分析方法边坡稳定性研究已有一百多年的历史,边坡稳定性分析的观点变化是随着人类理论方面的突破和实践经验的积累而变化的。总的来说，边坡稳定性分析是一个逐步由定性分析向定量、半定量分析发展的过程，并且可视化程度越来越高。边坡稳定性分析方法大致可以分为以下几类：定性分析方法、定量分析方法、非确定性分析方法、物理模拟方法。定性分析方法1） 工程地质类比法该方法利用已有的边坡或人工边坡的稳定性状况及其影响因素、有关设计等方面的经验，并把这些经验应用到类似的所要研究边坡的稳定性分析和设计中去的一种方法。2） 地质分析法根据边坡的工程地质条件分析、判断边坡的稳定性。其不足之处
