石榴石透明陶瓷具有立方晶体结构，物理化学性能稳定，是优异的发光基质材料，在固体激光器、固态照明与显示和闪烁探测等领域具有巨大的应用前景。目前，石榴石透明陶瓷的制备普遍采用粉末烧结技术，长时间高温烧结过程中晶粒易粗化，超细晶或纳米晶材料制备困难；制品性能严重依赖粉末原料的质量；通常需要高压、真空等特殊高温烧结设备，工艺比较复杂。产物物相和结构往往接近热力学平衡态，而且容易产生晶格缺陷，比如镥铝石榴石（Lu3Al5O12, LuAG）陶瓷结构中易生成LuAl反位缺陷而造成闪烁性能降低。针对上述问题，本论文将无容器凝固-非晶晶化法应用于制备石榴石透明陶瓷，系统研究了晶化工艺对陶瓷物相组成、显微结构和性能的影响规律，成功获得了由纳米晶组成的Lu3Al5O12-Al2O3 (LuAG-Al2O3)和(Lu,Gd)3Al5O12-Al2O3 (LuGAG-Al2O3)复相纳米透明陶瓷。这些陶瓷在可见光至中红外波段展示出了极高的透过率，并具有超过真空烧结得到的LuAG微米晶透明陶瓷约10%的硬度。经0.3%Ce3+掺杂成功制备了检测不到LuAl反位缺陷存在的Ce:LuAG-Al2O3纳米透明陶瓷，该陶瓷具有高光产额和高量子效率，是良好的固体激光器、固态照明与显示和闪烁探测用候选材料。除此以外，利用无容器凝固-非晶晶化法制备YAG基纳米透明陶瓷，继续深入研究了玻璃晶化机制，分析了非晶晶化形成纳米透明陶瓷的机理，为非晶晶化法制备石榴石透明陶瓷提供了理论依据。具体包括以下内容：（1） 利用无容器凝固结合成分调控成功制备了Al2O3-Lu2O3和Al2O3-Lu2O3-Gd2O3体系块体玻璃基前驱体。发现随着体系中Al2O3含量的增加，熔体的非晶形成能力先逐渐增强然后又逐渐减弱，用无容器凝固获得的玻璃基材料中晶相的含量先逐渐增多然后又逐渐减少。Al2O3-Lu2O3体系的块体玻璃基材料的形成区间为ALu26 (26 mol% Lu2O3- 74 mol% Al2O3) ~ ALu34 (34 mol% Lu2O3- 66 mol% Al2O3)，即66 mol%≤Al2O3≤74 mol%。用20 mol% Gd2O3取代Lu2O3时，Al2O3-Lu2O3-Gd2O3体系的块体玻璃基材料的形成区间为A(Lu,Gd)26 (26 mol% (0.8Lu2O3- 0.2Gd2O3)- 74 mol% Al2O3) ~ A(Lu,Gd)36 (36 mol% (0.8Lu2O3-0.2Gd2O3)- 64 mol% Al2O3)，即64 mol%≤Al2O3≤74 mol%。（2） 对ALu28 (28 mol% Lu2O3- 72 mol% Al2O3)和A(Lu,Gd)28(28 mol% (0.8Lu2O3- 0.2Gd2O3)- 72 mol% Al2O3)块体玻璃基前驱体进行晶化，成功制备了LuAG基和LuGAG基透明陶瓷。发现这些透明陶瓷全部由纳米晶组成，为LuAG/LuGAG与Al2O3组成的LuAG-Al2O3和LuGAG-Al2O3复相纳米透明陶瓷。LuAG-Al2O3和LuGAG-Al2O3复相纳米透明陶瓷在可见光至中红外波段都具有极高的透过率，可见光透过率分别高达81.5%@780 nm和87.3%@780 nm，均超过提拉法生长的LuAG单晶透过率。它们的硬度分别为23.6 GPa和23.4 GPa，约超过真空烧结得到的LuAG微米晶透明陶瓷硬度的10%。（3） 用Ce3+进行掺杂获得了Ce:LuAG基纳米透明陶瓷。发现经0.3%Ce3+掺杂的LuAG-Al2O3纳米透明陶瓷的量子效率达到80.0%，并具有良好的热稳定性（94%@200 °C），与LED芯片复合后，得到LED器件的色坐标为（0.2770, 0.4286），色温为7220 K，显色指数为53，流明效率高达280.2 lm·W-1；并且在该陶瓷中未发现LuAl反位缺陷的存在，其光产额为20000 ph·MeV-1 (1 μs门宽)，远超过了商业的BGO单晶的光产额。通过Gd3+替代可以使Ce:LuAG-Al2O3荧光陶瓷的发射光谱发生红移，获得的Ce:LuGAG-Al2O3荧光陶瓷的量子效率达到72.6%。（4） 利用无容器凝固-非晶晶化法制备了YAG基纳米透明陶瓷，深入研究了成分为74 mol% Al2O3- 26 mol% Y2O3（AY26）的块体玻璃的晶化机制。发现在发生晶化前，玻璃基体中首先发生纳米级的相分离，开始晶化后先迅速形成大量的YAG晶核，然后再从缺乏Y2O3的基体中形成薄的Al2O3相。Al2O3的结构弛豫可以使晶化过程中产生的巨大的收缩应力获得有效的释放，保证陶瓷材料的致密性，并抑制YAG晶粒的生长速率，形成一种自限制生长机制。因此，过量Al2O3的存在是ALu28、A(Lu,Gd)28和AY26块体玻璃晶化获得纳米透明陶瓷材料的关键。