航空技术的迅猛发展迫切需要具有高效率、高推重比和高可靠性的航空涡扇发动机。提高推重比的关键就在于提高涡扇发动机的涡轮前进口温度,但愈加苛刻的服役环境（高温、高负荷等）对该发动机用结构材料也提出了更高的要求。由于Al2O3/YAG共晶陶瓷具有较高的熔点、较好的抗氧化性、热稳定性及较高的高温力学性能,使用该共晶陶瓷加工的发动机涡轮叶片具有相对较低的质量并可在高温氧化环境中长期工作。因此,Al2O3/YAG共晶陶瓷作为应用在高推重比发动机中的最具潜力的结构材料之一,得到了国内外研究人员的广泛重视。另外,添加少量Ce O2不仅可以调控Al2O3/YAG共晶陶瓷的微观结构和力学性能,而且得到的该Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷具有特征激发和发射光谱,还可以被用作新型固体荧光材料应用于白光LED领域。但当前已报道的制备方法获得的共晶陶瓷尺寸较小且利用率较低,难以满足实际应用的需求。针对该技术瓶颈,本文将大尺寸单晶生长使用的水平定向凝固法（HDS法）引入到了大尺寸Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的制备中。通过水平定向凝固过程中温场的优化设计与控制,成功制备出百毫米级板状Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷,系统研究了Ce掺杂对该大尺寸共晶陶瓷的微观结构、热学和力学性能的影响及该共晶陶瓷封装的白光LED的光电特性,为该材料的多领域应用奠定了基础。本文首次通过水平定向凝固法成功制备出170 mm×90 mm×20 mm和170mm×160 mm×25 mm的掺杂量（摩尔比）Ce/Y=0%,0.25%,0.50%,1.00%的大尺寸板状Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷。借助X射线显微CT等直观观察到掺杂量为Ce/Y=0.50%以下的Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷呈现出微米级两相三维互穿网络状结构的微观形貌。由于Ce的掺杂使共晶陶瓷生长时出现局部过冷,所以共晶陶瓷在垂直于拉晶方向（⊥Z）出现网络状粗化微观结构,在平行于拉晶方向（⊥X）出现斜条状粗化微观结构,且随Ce掺杂浓度增加,粗化微观结构尺寸越来越大。当掺杂量Ce/Y=1.00%时,共晶陶瓷内部还会出现由Ce O2和Al2O3结合形成的“Ce富集相”。通过分析拉曼光谱峰位偏移得到,随Ce掺杂量增加,Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷中Al2O3相的残余压应力逐渐增加。通过对Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的力学性能研究可知,与掺杂量Ce/Y=0%的Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷相比,虽然掺杂量Ce/Y=0.25%的该共晶陶瓷弯曲强度降低了约5.8%,但该样品的压缩强度（1946±88.0 MPa）增加了约51.7%。掺杂量Ce/Y=0.25%的该共晶陶瓷的弯曲强度略有降低的原因是Ce掺杂引起的粗化微观结构增加了微孔和微裂纹的形成概率;而该共晶陶瓷的压缩强度明显增加的原因是该样品内部存在适当三维交叉分布的粗化与细化微观结构。此外不同测试温度下的Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的弯曲及压缩强度值变化量极小,表明该共晶陶瓷具有较为稳定的高温力学性能。另外,不同Ce掺杂量的Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷的维氏硬度（16.50～17.50 GPa）、杨氏模量（340.00～350.00 GPa）和断裂韧性（2.80～3.10MPa·m0.5）仅随Ce掺杂量的增加呈略有降低的趋势,但与报道的其他方法制备的Al2O3/YAG共晶陶瓷的相关性能相当。通过对Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷热学的研究可知,不同Ce掺杂量的Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷样品的平均热膨胀系数（473-1273 K）、高温辐射特性及热稳定性未发生过明显变化。通过测试得到Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷具有中心在340 nm和460 nm的激发峰和中心在535 nm的发射峰。通过研究具有不同透明度Al₂O₃/YAG:Ce³⁺共晶陶瓷封装的大功率白光LED的性能发现,细抛共晶片-WLED的光通量和光效优于粗抛共晶片-WLED及传统白光LED,并阐明了共晶陶瓷的界面散射可提高其封装的白光LED光效的机理。另外,本文还通过设计和制备气孔率可控（残余气孔作为第二相增加对蓝光的转化）的透明YAG:Ce3+陶瓷并封装成白光LED（光效高达104.6 lm/W）,不仅验证了在共晶陶瓷光学性质研究中总结的界面散射效应可提高其封装的白光LED光效的机理的正确性,而且为白光LED领域提供了一种更高效更经济的新型固体荧光材料。