一文认识透明尖晶石陶瓷材料性能及应用
来源：ceradir特种陶瓷资讯
一、尖晶石
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因为含有镁、铁、锌、锰等等元素，它们可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。尖晶石呈坚硬的玻璃状八面体或颗粒与块体。有些透明且颜色漂亮的尖晶石可作为宝石，有些作为含铁的磁性材料。用人工的方法已经可以造出200多个尖晶石品种，天然的出现在火成岩、花岗伟晶岩和变质石灰岩中。
二、透明尖晶石陶瓷的性能
透明尖晶石陶瓷不仅具有一般先进陶瓷具有的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、高硬度、优异的绝缘性等性能特点，还具有同白宝石单晶体相近的光学性能，在紫外、可见光、红外光波段具有良好的光学透光率。
三、透明尖晶石陶瓷的发展历程
①20世纪60年代初，美国ge公司用高纯的氧化镁和氧化铝粉末人工合成mgal2o4粉末，用真空烧结和气氛烧结方式制备出透明尖晶石陶瓷材料。
②20世纪70年代末，美国军方展开了热压尖晶石红外整流罩的研究，实验结果表明热压尖晶石的光学、机械和热学等综合性能都明显优于其它整流罩材料。
③20世纪80年代初，美国的coors porcelain company和raytheon company在国防部的支持下成功研制出性能较为完善的热压尖晶石陶瓷材料，并进一步应用在军事的红外战术导弹系统上。随后英、法、日等国也开始研制这种材料并将其运用在国防上。
④20世纪90年代初,中国中材人工晶体研究院开始研制透明镁铝尖晶石陶瓷,采用热压法或常压烧结结合热等静压处理等工艺技术,制备出了光学透明尖晶石陶瓷,达到国际先进水平。随后研制出的透明镁铝尖晶石陶瓷整流罩的尺寸可达到直径200mm、平板尺寸可达到200mm×300mm并成功地实现批量生产。制品与国内多个军工重要武器型号配套。“宽波段透明多晶尖晶石窗口材料的研制”项目荣获2001年度国防科学技术三等奖。
近年来，随着科学技术的进一步发展，人们对透明尖晶石陶瓷材料在性能上、稳定生产上、降低成本等方面做了许多的努力，由此来拓展该材料在市场上的应用。
四、透明尖晶石陶瓷的应用
传统的尖晶石自古以来就属于较为珍贵的宝石品种，由此可见即使可人工自行制备其生产成本也不可能小觑，因此透明尖晶石陶瓷应用领域重要还是在军事高科技领域，在民用领域甚少。
1.军事领域
（1）透明装甲：采用尖晶石陶瓷材料制造的防弹窗口可以很好的满足以下几个装甲材料需具备的条件：①有足够的抗弹性能（高强度）②减轻系统负重，提高系统机动性（轻质量）③节省空间④可生产成大尺寸的制品⑤对透明装甲材料还有附加条件：高的透过率以满足人员和设备的观测要求。
（2）导弹窗口和整流罩：透明铝镁尖晶石透过波段覆盖紫外和红外，光散射低、光学透过率低，且机械强度和硬度都高，用这种材料制成的整流罩抗高低温冲击、抗震动、抗加速度冲击，耐水、耐酸侵蚀，具有良好的抗干扰能力，并且成本较低，可以满足高马赫导弹整流罩的光学和机械性能要求，在综合性能上具有较大优势。
2.工业新科技领域
（1）制作基片和衬底：氧化铝陶瓷属于目前应用各方面综合性能最好的陶瓷基片材料。而尖晶石相对于与氧化铝在各项性能上都十分相近的同时，具有更强的化学稳定性，适合被制成各类电路元件，如厚膜电路、薄膜电路、集成电路和芯片封装等高性能的基片材料。
图源住友电工凯发旗舰厅官网
（2）制备新型灯具：透明多晶尖晶石陶瓷可用于制备例如铯灯、铷灯和钾灯等新型灯具，还有其他恶劣环境下使用的特殊灯具，例如机场跑道等特殊场合下的灯具。由于尖晶石固有的结构优势：属于立方晶系的尖晶石较之六方晶系的氧化铝更易得到透过率高的制品，从而提高灯管亮度和使用寿命。在各种金属卤素灯的研制中，人们在增加功率的同时不断地致力于提高灯管的透过率，进而提高灯具的亮度和效率，降低能耗。
（3）各种高温高压、腐蚀性环境下的设备观察窗：例如瓦斯探测器窗口，耐受煤矿井下恶劣环境；能耐高温的锅炉水位计；耐磨损的商品条码扫描仪窗口；井下探测用的传感器等。