随着红外技术的发展,对红外窗口材料的光学性能、力学性能和热稳定性能提出了越来越高的要求。优质的红外窗口材料,既要有良好的红外透过率,也要具备较高的机械性能。Y2O3-MgO复合材料在3～7μm波段范围内具有较高的红外透过率以及良好的机械性能、抗冲击性和耐侵蚀性,是一种极具发展潜力的红外窗口材料。本文采用溶胶-凝胶法和微波诱导燃烧法合成了Y2O3-MgO纳米粉体,研究了不同前驱体体系和微波加热方式对Y2O3-MgO粉体粒度和微观形貌的影响。以微波诱导燃烧法合成的Y2O3-MgO纳米粉体为原料,分别采用传统烧结工艺和微波烧结工艺制备了Y2O3-MgO复合陶瓷,并研究了坯体的致密化过程。采用微波两步烧结工艺制备了亚微米Y2O3-MgO复合陶瓷,研究了复合陶瓷的力学性能和红外透过性能。主要研究内容如下：以硝酸钇、硝酸镁、醋酸镁、醋酸钇为原料,任取一种钇盐和一种镁盐合成了Y2O3-MgO纳米粉体,研究了不同前驱体对粉体粒度和形貌的影响。研究结果表明：以醋酸盐-醋酸盐合成的粉体均匀性差,粉体平均粒径超过80 nm；以硝酸盐-硝酸盐合成的粉体,平均粒径在50 nm左右,但团聚明显；以硝酸盐与醋酸盐组合合成的粉体,平均粒径在40nm左右,分散性良好。以硝酸钇、硝酸镁为氧化剂,醋酸镁为还原剂,通过调节还原剂和氧化剂的比例,研究了前驱体中氧化剂与还原剂的化合价比例对Y2O3-MgO纳米粉体粒度、形貌和相组成的影响。研究结果表明：当还原剂和氧化剂化合价比例在0.8：1～1.1：1范围内时,随着还原剂所占比例的增加,粉体粒度不断增大,平均粒径由30 nm增长到50 nm以上,粉体团聚程度降低,但还原剂比例过高会使粉体中残留有机物。前驱体中氧化剂比例略高,有利于减小粉体粒度,提高粉体分散性。以硝酸钇、硝酸镁为氧化剂,醋酸镁为还原剂,采用微波诱导燃烧法合成了Y2O3-MgO纳米粉体。研究结果表明：微波诱导燃烧法合成的粉体分散性良好,平均粒径在30 nm以下,比表面积为35.6 m2/g。与溶胶凝胶法合成的粉体相比,微波诱导燃烧法合成的粉体具有更高的活性。以微波诱导燃烧法合成的Y2O3-MgO纳米粉体为原料,分别采用传统烧结工艺和微波烧结工艺制备Y2O3-MgO复合陶瓷。通过计算不同条件下烧结样品的相对密度、晶粒生长指数和烧结活化能,分析了传统烧结和微波烧结的烧结机理。研究结果表明：对于传统烧结工艺,Y2O3-MgO复合陶瓷晶粒生长机制主要为体积扩散,反应烧结活化能为160.42 kJ/mol。对于微波烧结,Y2O3-MgO复合陶瓷的晶粒生长机制主要为晶界扩散,反应烧结活化能为108.22 kJ/mol。相对于传统烧结,微波烧结能降低反应烧结活化能,进而降低烧结温度,通过晶界扩散的晶粒生长机制有利于获得细化的晶粒结构。微波烧结工艺中的升温速度、烧结温度和保温时间对Y2O3-MgO复合陶瓷烧结有重要影响,升温速度过快不利于陶瓷致密化；烧结温度过高、保温时间过长容易使晶粒过度长大。以10℃/min的升温速率升温至1400℃并保温2 h,所制备的Y2O3-MgO复合陶瓷的相对密度可达99.6%。采用微波两步法烧结工艺,调整第一步温度T1和第二步温度T2,对样品进行致密化研究。最佳工艺参数为：以10℃/min的升温速度升温至1375℃,保温1 min,然后以10℃/min的速率降温至1300℃,保温2 h。所制备的Y2O3-MgO复合陶瓷的平均晶粒尺寸约为800 nm,相对密度为99.7%,维氏硬度为11.7±0.3GPa,在3～5 μm波段内的红外透过率为50-60%。本论文通过微波烧结法制备了Y2O3-MgO复合陶瓷材料,在作为红外窗口材料方面有着潜在的应用前景。