ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料及制备方法
技术领域
1.本发明涉及激光照明用荧光材料领域，特别地是，ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
2.激光光源为代表的第四代光源技术发展迅猛。其中利用蓝色激光激发黄色荧光体合成白光的激光照明方式，产生的白光光源结构简单，成本较低，适合批量生产，是目前激光照明研究的主流技术方向。
3.荧光陶瓷，尤其是ce:yag荧光陶瓷，其热导率高、机械性能好、不易老化、ce
3+
离子吸收光谱与445nm或者455nm蓝色激光二极管相匹配，被认为是非常适用于激光照明的荧光材料。
4.但是单掺ce
3+
的yag荧光陶瓷与蓝光ld芯片组成白光为剩余蓝色激光与ce:yag荧光陶瓷发射的黄光混合而成，其中蓝光的剩余量和黄光的比例无法实现可控性调制，导致产品色坐标单一且不可控，无法实现系列谱系产品，极大地限制了此类激光照明产品的使用场景。
技术实现要素：
5.本发明的技术目的是为了解决现有荧光陶瓷材料的产品色坐标单一且不可控的问题，而提供新型的ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料及制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料，其化学式为：(ce
x
:y
3-x
al5o
12
)y(y3al5o
12
)z:(al2o3)
1-y-z
。ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料具有ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒、y3al5o
12
微晶粒及al2o3基质，ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒及y3al5o
12
微晶粒均匀地布置于al2o3基质内部，其中，x的取值范围为：0＜x≤0.15；ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒在al2o3基质中的质量分数y的取值范围为：0＜y≤100％，y3al5o
12
微晶粒在al2o3基质中的质量分数z的取值范围为：0≤z≤100％。
7.本发明还提供ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料的制备方法，用于制备复合荧光陶瓷材料，包含有以下步骤，
8.步骤s1，选定x，制备ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒及y3al5o
12
微晶粒的粉体；
9.步骤s2，选定y、z，称取ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒、y3al5o
12
微晶粒及al2o3基质的粉体，三者均匀混合后压成坯体；以及，
10.步骤s3，烧结坯体，得到复合荧光陶瓷材料。
11.作为ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料制备方法的优选方案，步骤s1中的ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒的粉体是按照ce
x
:y
3-x
al5o
12
的化学计量比将原料y2o3、al2o3及ceo2经过球磨混合均匀后放入马弗炉1450-1600℃烧结1-20h后得到。
12.作为ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料制备方法的优选方案，步骤s1中的y3al5o
12
微晶粒的粉体是按照y3al5o
12
化学计量比将原料y2o3、al2o3经过球磨混合均匀后
放入马弗炉1450-1650℃烧结1-20h后得到。
13.作为ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料制备方法的优选方案，步骤s2中的坯体是通过干压加冷等静压的方法压制成型。
14.作为ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料制备方法的优选方案，步骤s3中的烧结方式是将坯体放入真空烧结炉，抽真空至10-3
pa以下，加热至1300-1600℃，保温3-10h。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：(1)在蓝色ld激发下，通过调整ce:yag与yag混晶在al2o3基复合荧光陶瓷材料中的分子质量比进行蓝黄光比例调整，可实现产品色坐标从(0.46，0.52)到(0.15,0.02)之间可控可调，拓宽激光照明使用场景。(2)利用低温烧结的al2o3作为基质材料，可避免ce:yag与yag异常长大现象，保证ce:yag的光学性能。(3)al2o3陶瓷机械性能好，热导率高，ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料耐激光辐照能力强的同时可实现输出光匀化，是满足高功率激光照明使用需求的荧光陶瓷材料。并且材料制备工艺简单，适宜批量生产，能够满足激光照明技术迅猛发展的市场需求，具有良好的经济效益和价值。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图。
17.图2为本发明的发光色坐标图。
具体实施方式
18.下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
19.实施例1：
20.选定x＝0.03，按ce
x
:y
3-x
al5o
12
化学计量比将y2o3、al2o3、ceo2经过球磨均匀后，于马弗炉1600℃烧结10h，制备ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒的粉体。按y3al5o
12
化学计量比将y2o3、al2o3经过球磨均匀后，于马弗炉1650℃烧结10h，制备y3al5o
12
微晶粒的粉体。选定ce
x
:y
3-x
al5o
12
与y3al5o
12
的微晶粒在al2o3基质中的质量分数y和z分别为20％和30％，称取相应重量的ce
x
:y
3-x
al5o
12
与y3al5o
12
微晶粒和al2o3基质的粉体，通过球磨，将三者混合均匀后通过干压加冷等静压的方法压制成型，制备坯体。将制备好的坯体放入真空烧结炉中，加热至1350℃，保温10h，得到高质量的ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料，进行加工处理供激光照明使用。
21.图中，1为al2o3基质，2为ce:yag晶粒，3为yag晶粒，4为蓝色激光，5为转化后的黄色光。6为ce:yag发射光色坐标(0.46，0.52)，7为蓝光色坐标(0.15,0.02)。
22.表1：
23.选定x＝0.03
[0024] yz产品色坐标110％30％(0.28,0.23)220％30％(0.34,0.33)330％30％(0.37,0.38)440％30％(0.40,0.43)
550％30％(0.43,0.47)
[0025]
如上表所示，当x确定后，可通过调整y，z的数值，以改变产品色坐标。
[0026]
实施例2：
[0027]
选定x＝0.02，按ce
x
:y
3-x
al5o
12
化学计量比将y2o3、al2o3、ceo2经过球磨均匀后，于马弗炉1600℃烧结10h，制备ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒的粉体。按y3al5o
12
化学计量比将y2o3、al2o3经过球磨均匀后，于马弗炉1650℃烧结10h，制备y3al5o
12
微晶粒的粉体。选定ce
x
:y
3-x
al5o
12
与y3al5o
12
微晶粒在al2o3基质中的质量分数y和z分别为30％和40％，称取相应重量的ce
x
:y
3-x
al5o
12
与y3al5o
12
微晶粒及al2o3基质的粉体，通过球磨，将三者混合均匀后通过干压加冷等静压的方法压制成型，制备坯体。将制备好的坯体放入真空烧结炉中，加热至1550℃，保温10h，得到高质量的ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料，进行加工处理供激光照明使用。
[0028]
表2：
[0029]
选定x＝0.02
[0030] yz产品色坐标115％40％(0.29,0.25)230％40％(0.33,0.31)340％30％(0.36,0.36)450％30％(0.39,0.41)560％20％(0.42,0.46)
[0031]
如上表所示，当x确定后，可通过调整y，z的数值，以改变产品色坐标。
[0032]
实施例3：
[0033]
选定x＝0.025，按ce
x
:y
3-x
al5o
12
化学计量比将y2o3、al2o3、ceo2经过球磨均匀后，于马弗炉1600℃烧结10h，制备ce
x
:y
3-x
al5o
12
微晶粒的粉体。按y3al5o
12
化学计量比将y2o3、al2o3经过球磨均匀后，于马弗炉1650℃烧结10h，制备y3al5o
12
微晶粒的粉体。选定ce
x
:y
3-x
al5o
12
与y3al5o
12
的微晶粒在al2o3基混晶材料中的质量分数y和z分别为30％和30％，称取相应重量的ce
x
:y
3-x
al5o
12
与y3al5o
12
的微晶粒和al2o3粉体，通过球磨，将三者混合均匀后通过干压加冷等静压的方法压制成型，制备坯体。将制备好的坯体放入真空烧结炉中，加热至1450℃，保温10h，得到高质量的ce:yag与yag混晶al2o3基复合荧光陶瓷材料，进行加工处理供激光照明使用。
[0034]
表3：
[0035]
选定x＝0.025
[0036] yz产品色坐标120％30％(0.31,0.28)230％30％(0.35,0.34)340％20％(0.38,0.39)445％20％(0.39,0.41)550％20％(0.41,0.44)
[0037]
如上表所示，当x确定后，可通过调整y，z的数值，以改变产品色坐标。
[0038]
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解
为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。