Рассмотрено изменение морфологии, степени агломерации как порошков-прекурсоров, так и керамических порошков YAG при варьировании условий размола с последующей оценкой влияния этих параметров на оптические свойства и структуру керамики. Порошки-прекурсоры YAG были получены методом химического соосаждения. Морфология, размер агломератов и кристаллитов были оценены методом сканирующей электронной микроскопии, лазерного дифракционного анализа, рентгенофазового анализа и газовой адсорбции Брунауэра–Эммета–Теллера.
Выявлено, что помол порошков-прекурсоров YAG позволяет снизить степень агломерации керамических порошков. Обнаружено, что при массовом соотношении размольных шаров и порошка-прекурсора 6,75/1 и соотношении массы размольной среды к массе порошка-прекурсора 4,5/1 достигаются оптимальные режимы, которые обеспечивают необходимые гранулометрические характеристики и наивысшую монодисперсность. Таким образом, показано, что применение дополнительной стадии помола порошков, синтезированных методом химического осаждения, а также подбор режимов измельчения позволяют улучшить свойства оптической керамики YAG.
Виктория Евгеньевна Супрунчук – кандидат химических наук, старший научный сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Александр Александрович Кравцов – кандидат технических наук, заведующий сектором синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Вячеслав Анатольевич Лапин – кандидат технических наук, cтарший научный сотрудник сектора физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Виталий Алексеевич Тарала – кандидат химических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Людмила Викторовна Тарала – научный сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Евгений Викторович Медяник – научный сотрудник сектора спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Федор Федорович Малявин – заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
1. Lach R., Wojciechowski K., ?a?cucki ?., et al. Transparent YAG material prepared from nano-powder with core-shell morphology // Ceram. Int. 2019. V. 45, No. 15. P. 19141 – 19147.
2. Parthasarathy T. A., Mah T. -I., Matson L. E. Deformation behavior of an Al2O3Y3Al5O12 eutectic composite in comparison with sapphire and YAG // J. Am. Ceram. Soc. 1993. V. 76, No. 1. P. 29 – 32.
3. Feng T., Shi J., Jiang D. Preparation of transparent Ce:YSAG ceramic and its optical properties // J. Eur. Ceram. Soc. 2008. V. 28, No. 13. P. 2539 – 2543.
4. Lukin E. S., Makarov N. A., Kozlov A. I., et al. Oxide ceramics of the new generation and areas of application // Glas. Ceram. 2008. V. 65, No. 9–10. P. 348 – 352.
5. Li C., Zuo H., Zhang M., et al. Fabrication of transparent YAG ceramics by solid-state method // J. Chinese Ceram. Soc. 2006. V. 34, No. 8. P. 979 – 984.
6. Michalik D., Sopicka-Lizer M., Plewa J., Pawlik T. Application of mechanochemical processing to synthesis of YAG:Ce garnet powder // Arch. Metall. Mater. 2011. V. 56, No. 4. P. 1257 – 1264.
7. Lee S.-H., Kochawattana S., Messing G. L., et al. Solid-state reactive sintering of transparent polycrystalline Nd:YAG ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2006. V. 89, No. 6. P. 1945 – 1950.
8. Wang J., Zheng S., Zeng R., et al. Microwave synthesis of homogeneous YAG nanopowder leading to a transparent ceramic // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V. 92, No. 6. P. 1217 – 1223.
9. Zhang Y., Yu H. Synthesis of YAG powders by the co-precipitation method // Ceram. Int. Elsevier. 2009. V. 35, No. 5. P. 2077 – 2081.
10. Han X., Liang Z., Feng L., et al. Co-precipitated synthesis of Al2O3–ZrO2 composite ceramic nanopowders by precipitant and drying method regulation: a systematic study // Ceram. Int. 2015. V. 41, No. 1. P. 505 – 513.
11. Huang B., Ren R., Zhang Z., Zheng S. The improvement of dispersibility of YIG precursor prepared via chemical coprecipitation // J. Alloys Compd. 2013. V. 558. P. 56 – 61.
12. Esposito L., Piancastelli A., Costa A. L., et al. Experimental features affecting the transparency of YAG ceramics // Opt. Mater. (Amst). 2011. V. 33, No. 5. P. 713 – 721.
13. Costa A. L, Esposito L., Medri V., Bellosi A. Synthesis of Nd-YAG material by citrate-nitrate sol-gel combustion route // Adv. Eng. Mater. 2007. V. 9, No. 4. P. 307 – 312.
14. Lina S., Z. Musen, T. Jun, et al. Preparation of co-doped Ce, Pr?GAGG powder by chemical co-precipitation method and luminescence properties // Chinese J. Lumin. 2019. V. 40, No. 2. P. 137 – 142.
15. Rhine W. E., Bowen H. K. An overview of chemical and physical routes to advanced ceramic powders // Ceram. Int. Elsevier. 1991. V. 17, No. 3. P. 143 – 152.
16. Belyakov A. V. High-density micro- and nanogranular ceramics. Transition of open pores to closed ones. Part 3. Sintering of workpieces without external pressure // NOVYE OGNEUPORY (NEW Refract). 2020. No. 1. P. 39 – 50.
17. Zhou T., Zhang L., Zhang J., et al. Improved conversion efficiency of Cr4+ ions in Cr:YAG transparent ceramics by optimization the particle sizes of sintering aids // Opt. Mater. 2015. V. 50. P. 11 – 14.
18. Monshi A., Foroughi M. R., Monshi M. R. Modified scherrer equation to estimate more accurately nano-crystallite size using XRD // World J. Nano Sci. Eng. 2012. V. 2, No. 3. P. 154 – 160.
19. Li J., Chen F., Liu W., et al. Co-precipitation synthesis route to yttrium aluminum garnet (YAG) transparent ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32, No. 11. P. 2971 – 2979.
20. Liu Y., Qin X., Xin H., Song C. Synthesis of nanostructured Nd:Y2O3 powders by carbonate-precipitation process for Nd:YAG ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33, No. 13–14. P. 2625 – 2631.
21. Kozhina G. A., Fetisov V. B., Veretennikov L. M. Effect of heat treatment on aggregation and disaggregation of LaMnO3 nanopowders // Dokl. Phys. Chem. 2010. V. 435, No. 1. P. 185 – 188.
22. Balakrishna P., Narasimha Murty B., Anuradha M. A new process based agglomeration parameter to characterize ceramic powders // J. Nucl. Mater. 2009. V. 384, No. 2. P. 190 – 193.
23. Gizowska M., Perkowski K., Pi?tek M., et al. Investigation of YAP/YAG powder sintering behavior using advanced thermal techniques // J. Therm. Anal. Calorim. 2019. V. 138, No. 3. P. 1987 – 1995.
24. Powers K. W., Palazuelos M., Moudgil B. M., Roberts S. M. Characterization of the size, shape, and state of dispersion of nanoparticles for toxicological studies // Nanotoxicology. 2007. V. 1, No. 1. P. 42 – 51.
25. Ferkel H., Hellmig R. J. Effect of nanopowder deagglomeration on the densities of nanocrystalline ceramic green bodies and their sintering behaviour // NanoStructured Mater. 1999. V. 11, No. 5. P. 617 – 622.
26. Chen X., Lu T., Wei N., et al. Effect of ball-milling granulation with PVB adhesive on the sinterability of co-precipitated Yb:YAG nanopowders // J. Alloys Compd. 2014. V. 589. P. 448 – 454.
27. Yeh T. -S., Sacks M. D. Effect of particle size distribution on the sintering of alumina // J. Am. Ceram. Soc. 1988. V. 71, No. 12. P. 484 – 487.
28. Varela J. A., Whittemore O. J., Longo E. Pore size evolution during sintering of ceramic oxides // Ceram. Int. Elsevier. 1990. V. 16, No. 3. P. 177 – 189.
29. Bakunov V. S., Lukin E. S. Oxide ceramic sintering particulars // Glas. Ceram. 2011. V. 68, No. 7–8. P. 211 – 215.
30. Messing G. L., Stevenson A. J. Toward Pore-Free Ceramics // Science. 2008. V. 322, No. 5900. P. 383–384.
31. Liu J., Wu T., Li R., et al. A costeffective way of sintering Ce3+:YAG based ceramic phosphors for high power/high brightness phosphor-converted solid state light sources // Phys. B Condens. Matter. 2022. V. 643. P. 414124.
32. Mayo M. J. Processing of nanocrystalline ceramics from ultrafine particles // Int. Mater. Rev. 1996. V. 41, No. 3. P. 85 – 115.
33. Ragulya A. V. Consolidation of ceramic nanopowders // Advances in Applied Ceramics. 2008. V. 107, No. 3. P. 118 – 134.
34. Casellas D., J. Alcal? J., Llanes L., Anglada M. Fracture variability and R-curve behavior in yttria-stabilized zirconia ceramics // J. Mater. Sci. 2001. V. 36, No. 12. P. 3011 – 3025.
35. Rice R. W., Pohanka R. C. Grain?size dependence of spontaneous cracking in ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 1979. V. 62, No. 11–12. P. 559 – 563
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2023.11.pp.035-046
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
