所謂透明陶瓷就是能透過(guò)光線的陶瓷。通常陶瓷是不透明的，其原因是陶瓷材料內(nèi)部含有的微氣孔等缺陷對(duì)光產(chǎn)生折射和散射作用，使得光線幾乎無(wú)法透過(guò)陶瓷體。1959年通用電氣公司首次提出了一些陶瓷具有可透光性，隨后1962年R.L.Coble首次制備了半透明的Al2O3陶瓷證實(shí)了這一點(diǎn)，同時(shí)也為陶瓷材料開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

普通陶瓷由于對(duì)光有較強(qiáng)的反射，因而是不透明的。大量的研究結(jié)果表明：影響陶瓷透光性能的因素有氣孔率、晶界結(jié)構(gòu)、燒成制度、原料與添加劑和表面加工光潔度幾個(gè)方面。

氣孔率

對(duì)透明陶瓷透光性能影響最大的因素是氣孔率，可更細(xì)分為氣孔尺寸、數(shù)量、種類。普通陶瓷即使具有高的密度，往往也是不透明的，這是因?yàn)槠渲杏泻芏嚅]口氣孔，陶瓷體中閉口氣孔率從0.25%變?yōu)?.85%時(shí)，透過(guò)率降低33%。許多文獻(xiàn)指出，總氣孔率超過(guò)1%的氧化物陶瓷劇本上是不透明的，因此，生產(chǎn)具有較高透光率陶瓷的一個(gè)主要條件，就是最大限度降低增加光散射的殘余氣孔率，特別是顯微氣孔率。

陶瓷內(nèi)的氣孔可以存在于晶體之間和晶體內(nèi)部。晶體之間的氣孔處于晶界面上容易排除，它可以隨著晶界的移動(dòng)而遷移，最終排出體外，而晶體內(nèi)部的氣孔即使是小于微米級(jí)的也很難排除，而且在封閉氣孔中還能進(jìn)入水蒸氣、氮?dú)夂吞嫉�。因此晶體內(nèi)氣孔對(duì)于獲得透明陶瓷是最危險(xiǎn)的，從而應(yīng)該在任何工藝階段防止氣孔的產(chǎn)生。

晶界結(jié)構(gòu)

晶界結(jié)構(gòu)對(duì)透明陶瓷的透光性能也有較大影響。它破壞了陶瓷體的光學(xué)均勻性，也會(huì)引起光的反射和散射，導(dǎo)致材料的透光率下降。當(dāng)單位體積內(nèi)晶界數(shù)量較多，晶體配置雜亂無(wú)序時(shí)，入射光透過(guò)晶界，必然引起光的連續(xù)反射、折射，這樣其透光率也就降低。而規(guī)則的晶體排列則會(huì)為光線提供定向的光通路，減少晶界對(duì)光的折射。因此晶界應(yīng)微薄、透光性好，沒(méi)有氣孔、第二相界夾雜物及位錯(cuò)等缺陷。

燒成制度

燒成制度影響陶瓷材料的透明度，一般的陶瓷燒結(jié)溫度更高才能排除氣孔，達(dá)到透明化燒結(jié)。燒結(jié)透明陶瓷時(shí)，要根據(jù)燒結(jié)材料的性能和坯體的性能及大小來(lái)確定最終燒結(jié)溫度。燒結(jié)透明陶瓷時(shí)，必須控制升溫速度，確定整個(gè)坯體均勻加熱，控制晶體生長(zhǎng)速度和經(jīng)歷尺寸，并達(dá)到消除氣孔的目的。保溫時(shí)間的選擇可依照晶粒的大小和氣孔有無(wú)而定，冷卻制度的確定應(yīng)以陶瓷無(wú)變形且無(wú)應(yīng)力為準(zhǔn)。

透明陶瓷和普通陶瓷不同，最后需經(jīng)真空、氫氣氣氛或其它氣氛中燒成。在真空或氫氣氣氛中，陶瓷燒結(jié)體的氣孔被置換后很快的進(jìn)行擴(kuò)散，從而達(dá)到消除氣孔的目的，使用這種燒結(jié)方法能制成透明陶瓷。

原料與添加劑

原料的純度是影響透明性諸多因素中的主要因素之一，原料中雜質(zhì)容易生成異相，形成光的散射中心，減弱透射光在入射方向的強(qiáng)度，降低陶瓷的透光率，甚至失透。當(dāng)原料的粒度很小，處于高度分散，燒結(jié)時(shí)微細(xì)顆粒可縮短氣孔擴(kuò)散的路程，顆粒越細(xì)，氣孔擴(kuò)散到境界的路程就越短，容易排除氣孔和改善原料的燒結(jié)性能，使透明陶瓷結(jié)構(gòu)均勻，透過(guò)率高。原料的活性不僅與原料的分散狀態(tài)且與原料的相變或預(yù)燒溫度有關(guān)，預(yù)燒溫度過(guò)高，則活性降低；過(guò)低則相變轉(zhuǎn)化不完全，制品在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形等不良影響。

為了獲得透明陶瓷，有時(shí)需要加入添加劑，抑制晶粒生長(zhǎng)。添加劑的用量一般很少，所以要求添加劑能均勻分布于材料中。另外，添加劑還能完全溶于主晶相，不生成第二相物質(zhì) ，也就是說(shuō)，不破壞系統(tǒng)的單相性。

表面加工光潔度

透明陶瓷的透光度受表面加工光潔度的制約。燒結(jié)后未經(jīng)處理的陶瓷表面具有較高的粗糙度，即呈現(xiàn)微小的凹凸?fàn)�，光線入射到這種面上會(huì)產(chǎn)生漫反射。其表面的粗糙度越大，則其透光性能就越差。陶瓷表面的粗糙度除了與原料的細(xì)散度有關(guān)，一般應(yīng)對(duì)陶瓷的表面進(jìn)行研磨和拋光。只有在陶瓷表面的光潔度達(dá)到11~13光潔度后，才可能把透光率提高到受燒結(jié)時(shí)陶瓷吸收中心和散射中心清除率制約的最高可能程度。

參考資料：

劉軍芳、傅正義.透明陶瓷的制備技術(shù)及其透光因素的研究
李長(zhǎng)青、張明福.影響透明陶瓷透光性能的因素