摘要

堇青石陶瓷由于具有热膨胀系数较低、力学性能优良及密度低等优点，是理想的光刻机方镜材料。目前，国内对方镜用堇青石陶瓷研究较少，因此，开展相关研究对于推进高端堇青石陶瓷零部件的国产替代具有重要意义。以La3+为掺杂剂，采用溶胶—凝胶工艺制备了Mg（2-x）LaxAl4Si5O（18+0.5x）系列堇青石陶瓷，研究了La3+掺杂对堇青石陶瓷显微结构、热膨胀性能及力学性能的影响。结果表明：随着La3+引入量的增加，堇青石陶瓷样品的热膨胀系数从负膨胀逐渐向正膨胀转变。当La3+引入量（x）为0.15时，所得样品在（22.0±0.5）℃的热膨胀系数绝对值≤0.020×10-6 K-1，此时样品的弯曲强度为211.44 MPa，弹性模量为145.77 GPa，达到了方镜材料的性能指标要求。在烧结过程中，引入的La3+会取代堇青石结构中的Mg2+造成六元环的畸变，另外还会生成液相促进致密化烧结，这两方面的协同作用实现了对堇青石陶瓷性能的有效调控。

关键词