钇铝石榴石(Y₃Al₅O₁₂,YAG)透明陶瓷是重要的光致发光基质材料,具有优异的光学性能、力学性能和热性能,在固体激光器、白光LED照明、闪烁发光等领域有重要的应用前景。目前,YAG透明陶瓷的制备均采用粉末烧结的方法。但该方法面临着生产成本高、设备和工艺复杂、对原料粉体质量要求高等技术限制。本论文提出了非晶晶化的方法制备YAG透明陶瓷的新思路。首先使用无容器凝固技术,解决了Y₃Al₅O₁₂熔体非晶形成能力弱、容易析晶的难题,获得了YAG基的透明块体玻璃材料。并系统研究了YAG在无容器凝固状态下的凝固机理,以及稀土掺杂和Al/Y配比变化对YAG非晶形成能力的强化机制。再通过适当的成分调控,将所制备的YAG基的玻璃在玻璃晶化温度附近（950℃¹100℃）进行简单的热处理成功制备出了新型的完全晶化的YAG基纳米透明陶瓷材料。并系统研究了晶化温度、保温时间和升温速率等热处理参数对陶瓷结构、物相和性能的影响,阐明晶化动力学机理。物相和显微结构的研究发现该方法制备的YAG基透明陶瓷实际为一种YAG-Al₂O₃的复相纳米陶瓷。在YAG纳米晶粒周围包裹有少量γ-Al₂O₃结晶相,YAG纳米晶成分占77 wt%。YAG的晶粒尺寸可通过热处理温度进行有效调控。所制备的YAG-Al₂O₃纳米透明陶瓷不仅在可见光至中红外波段高度透明,还表现出一系列可以媲美甚至超越单晶的优异的力学性能、热性能和光学性能,特别是其硬度高于YAG单晶10%。经Ce³⁺掺杂后还表现出优异的光致发光性能,量子效率高达87.5%,高于商用YAG荧光粉（约70%）。结合其制备工艺简单和条件温和的优点,该新型YAG-Al₂O₃基纳米透明陶瓷材料将在白光LED照明、闪烁发光、镜头等领域具有重要的应用前景。此外,本论文还开拓了无容器凝固技术在陶瓷共晶定向凝固领域的应用。首次使用无容器技术实现了YAG-Al₂O₃共晶的定向凝固。并利用无容器凝固技术温度梯度变化大的优势,对YAG-Al₂O₃晶体在不同晶体生长速率下的晶体生长机制进行了探究。研究表明,在较低生长速率下,YAG-Al₂O₃共晶熔体以氧化物陶瓷典型的小平面-小平面方式生长,当晶体生长速率增加至800μm/s时,生长方式将转变为非小平面-非小平面生长。并首次在YAG-Al₂O₃共晶中获得了纤维状共晶和层片状共晶形貌。