AlF3掺杂氧化铝陶瓷的高灵敏辐照诱导相分离行为

• 作者: 汪德文 申璐 都时禹 黄庆 黄荣
• 来源期刊: 无机材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: AlF3 Al2O3 TEM 电子辐照 相分离
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究快报
• 页码范围: 95-100
• 页数: 6页
• 分类号: TQ174
• 语种: 中文
• DOI: 10.15541/jim20190564

摘要

放电等离子体烧结的AlF3掺杂氧化铝陶瓷在透射电镜(TEM)常规观察条件下发现了一种电子辐照诱导快速相分离行为.在透射电镜的电子辐照下,球形纳米晶Al颗粒在几秒钟内从原始氧化铝晶粒表面析出.高分辨TEM观察结合衍射花样分析发现原始的F掺杂氧化铝晶粒表面为高度缺陷态,电子辐照后,随着Al纳米颗粒析出,氧化铝晶粒表面的缺陷消失.通过对掺杂过程缺陷反应及氧化铝阳离子亚晶格的深入分析,提出了一种缺陷辅助间隙原子偏析机理来解释这一现象.即掺杂F离子首先占据氧空位的同时Al离子占据间隙位,当氧空位被全部占据时,F和Al离子同时占据基体八面体间隙位,并形成了亚稳定的掺杂态.在氧化铝基体1/3[11ˉ00]不全位错的作用下,畸变的阳离子亚晶格产生双聚八面体间隙位.当这些双聚八面体空位被外来Al离子占据时,正如高分辨图像所观察的,形成了包含有三个原子层左右的堆垛层错.同时,沿着层错偏聚在双聚八面体位的掺杂Al离子扮演了析出物早期的角色,在电子辐照下随着F离子的烧蚀,不稳定的偏聚Al离子析出成为纳米颗粒并伴随着基体氧化铝的晶格重构.