1 绪论 1
1.1 晶体、多晶和陶瓷 1
1.1.1 晶体 1
1.1.2 陶瓷的来源及定义 4
1.1.3 陶瓷的种类 9
1.2 稀土 11
1.2.1 稀土的种类及其发现 11
1.2.2 稀土矿产及国内状况 12
1.2.3 物理化学性质 14
1.2.4 稀土的材料学应用 18
1.3 稀土陶瓷分类 19
1.3.1 稀土发光透明陶瓷 19
1.3.2 稀土电光透明陶瓷 21
1.3.3 稀土磁光陶瓷 22
1.3.4 稀土陶瓷荧光粉 23
1.3.5 稀土陶瓷釉 25
1.3.6 稀土超导陶瓷 26
1.3.7 稀土掺杂半导体功能陶瓷 27
1.3.8 稀土增强结构陶瓷 29
1.4 稀土经济及发光透明陶瓷的地位 29
参考文献 32
2 稀土发光 34
2.1 发光基础 34
2.1.1 引言 34
2.1.2 能级跃迁 35
2.1.3 光谱 38
2.2 稀土发光的单离子模型 41
2.2.1 5d→4f电子跃迁 42
2.2.2 4f→4f电子跃迁 44
2.3 稀土发光的能带模型 50
2.3.1 发光的能带机制 50
2.3.2 稀土发光的能带解释 52
2.4 缺陷对稀土发光的影响 56
2.4.1 缺陷类型 56
2.4.2 影响方式 57
2.4.3 能带模型解释 59
2.5 稀土发光动力学 59
2.5.1 能带模型发光动力学 60
2.5.2 离子模型发光动力学 61
2.5.3 光强、光产额、量子效率和光衰减 63
2.5.4 小结 66
2.6 稀土发光的其他影响因素 67
2.6.1 基质 67
2.6.2 制备与后处理 68
2.6.3 发光稳定性及统计学考虑 68
参考文献 70
3 稀土陶瓷表征技术 73
3.1 物相分析 73
3.2 化学法组成分析 76
3.3 热分析 77
3.4 光学显微 79
3.5 光学透过率 80
3.6 稳态发光 81
3.7 瞬态发光 83
3.8 缺陷 84
3.9 常用同步辐射测试 86
3.10 红外－喇曼 87
3.11 电镜 88
3.12 其他 89
参考文献 90
4 稀土陶瓷的制备技术 91
4.1 陶瓷制备工艺 91
4.1.1 粉体制备 91
4.1.2 成型技术 94
4.1.3 烧结机理与方法 96
4.2 稀土透明陶瓷的制备 106
4.2.1 影响陶瓷透明性的制备因素 106
4.2.2 石榴石基透明陶瓷 107
4.2.3 倍半氧化物透明陶瓷 112
4.2.4 非立方透明陶瓷 117
4.2.5 复合透明陶瓷 124
参考文献 130
5 稀土激光透明陶瓷 133
5.1 激光技术概述 133
5.1.1 激光 133
5.1.2 固体激光器与激光武器 134
5.1.3 激光透明陶瓷 135
5.2 典型激光透明陶瓷 136
5.2.1 固体激光工作物质 136
5.2.2 石榴石结构激光透明陶瓷 137
5.2.3 倍半氧化物激光透明陶瓷 138
5.2.4 非氧化物激光透明陶瓷 139
5.2.5 国内激光透明陶瓷简介 140
5.3 激光透明陶瓷的热传导 141
5.3.1 热传导问题 141
5.3.2 改进热传导的技术 142
5.4 激光透明陶瓷的折射和非线性光学 145
5.4.1 折射率及其影响因素 145
5.4.2 非线性光学 146
5.4.3 激光透明陶瓷的折射率效应 147
5.5 激光透明陶瓷的应用及趋势展望 149
参考文献 150
6 稀土闪烁透明陶瓷 152
6.1 闪烁和闪烁透明陶瓷 152
6.1.1 闪烁发光机制 152
6.1.2 闪烁体性能评价 155
6.1.3 闪烁透明陶瓷 159
6.2 典型闪烁透明陶瓷 161
6.2.1 闪烁体类型 161
6.2.2 闪烁透明陶瓷的优选体系 164
6.2.3 倍半氧化物闪烁透明陶瓷 164
6.2.4 石榴石结构闪烁透明陶瓷 165
6.2.5 其他闪烁透明陶瓷 166
6.2.6 国内闪烁透明陶瓷简介 167
6.3 闪烁透明陶瓷的应用及趋势展望 169
6.3.1 闪烁透明陶瓷的应用 169
6.3.2 闪烁透明陶瓷的趋势展望 170
参考文献 171
7 稀土LED用透明陶瓷 174
7.1 LED及其材料 174
7.1.1 LED简介 174
7.1.2 LED基本参数 175
7.1.3 白光LED的实现 177
7.1.4 LED发光材料 179
7.2 典型LED透明陶瓷 183
7.2.1 LED封装及其与透明陶瓷的关系 183
7.2.2 LED用YAG透明陶瓷 184
7.2.3 LED用组合透明陶瓷 187
7.2.4 其他LED用透明陶瓷 188
7.3 LED用透明陶瓷的最新进展及趋势展望 189
7.3.1 LED的战略意义 189
7.3.2 LED发光材料的地位及前景 190
7.3.3 LED发光材料对我国的意义 191
7.3.4 LED对透明陶瓷的需求 192
7.3.5 白光LED透明陶瓷的展望 193
参考文献 194
8 其他稀土陶瓷 197
8.1 结构陶瓷 197
8.1.1 氧化铝陶瓷 198
8.1.2 氮化硅陶瓷 198
8.1.3 碳化硅陶瓷 199
8.1.4 赛隆陶瓷 200
8.2 功能陶瓷 201
8.3 玻璃陶瓷 201
8.4 复合陶瓷 203
参考文献 206
9 计算技术在稀土陶瓷中的应用 209
9.1 引言 209
9.2 相图与相图计算 210
9.2.1 概述 210
9.2.2 Y-Al-O相图的理论计算 212
9.3 有限元法 214
9.3.1 概述 214
9.3.2 陶瓷材料中的有限元分析 215
9.4 计算材料学方法 217
9.4.1 蒙特卡罗模拟 217
9.4.2 第一性原理 220
9.4.3 相场法 223
9.5 陶瓷材料失效预测 225
9.5.1 材料失效预测 225
9.5.2 陶瓷的热冲击失效 226
9.5.3 热冲击计算模拟 227
9.5.4 陶瓷失效预测实例 228
参考文献 230
10 新兴稀土陶瓷材料、技术和展望 233
10.1 引言 233
10.2 新兴稀土陶瓷材料 234
10.2.1 透明功能性陶瓷 234
10.2.2 稀土纳米陶瓷 235
10.2.3 稀土玻璃陶瓷 236
10.2.4 稀土超导陶瓷 237
10.2.5 核废物处理模拟陶瓷 238
10.2.6 传统陶瓷的改进 238
10.3 制备技术 239
10.4 测试表征技术 241
10.4.1 三维电子衍射结构分析 241
10.4.2 同步辐射测试 242
10.5 带隙／缺陷工程 244
10.6 国内外研究对比 246
10.7 基因组计划及对于稀土陶瓷材料的启示 247
参考文献 249
索引 254