Оптически прозрачная керамика на основе Yb(Nd): Y2O3, полученная из синтезированных карбонатов

• Автор: Коновалов, Анатолий Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.01, 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Принципы работы тврдотельных лазеров

1.2. Физикохимические свойства У3

1.3. Синтез порошков на основе оксида иттрия

1.3.1. Требования к порошкам для получения прозрачной керамики.

1.3.2. Недостатки традиционного метода получения порошков.

1.3.3. Современные подходы к синтезу порошка У3.

1.3.4. Физикохимические процессы, сопутствующие получению

порошка методом осаждения из растворов солей неорганических.

1.3.4.1. Химическое осаждение.
1.3.4.2. Перенасыщение
1.3.4.3. Нуклеация
1.3.4.4. Рост кристаллов
1.3.4.5. Освальдово созревание
1.3.4.6. Различные методики осаждения.
1.3.4.7. Соосаждение
1.3.4.8. Распространнные проблемы, связанные с осаждением.
1.3.4.9. Прокаливание.
1.3.4 Агломерация.
1.3.4 Агломерация в сухом состоянии.
1.3.4 Агломерация в мокром состоянии
1.3.4 Агломерация при удалении растворителя.
1.3.4 Гели гидрооксидов.
1.3.5. Современные тенденции в производстве неагломерированных порошков оксида иттрия.
1.3.5.1. Значение сульфатионов для получения неагломсрированных порошков
1.3.5.2. Прекурсоры с управляемой морфологией.
1.3.5.3. Агломерированные карбонатные прекурсоры
1.4. Выводы из анализа литературного обзора.
Глава 2. Исходные материалы, методики синтеза и методы исследования
2.1. Исходные материалы.
2.2. Методика получения прозрачной керамики на основе оксида иттрия
2.3. Методы исследования
2.3.1. Определение площади удельной поверхности порошков.
2.3.2. Метод ДТА и ТГ
2.3.3. Методики определения фазового состава и морфологических особенностей строения порошков.
2.3.4. ИКспектроскопия диффузного отражения.
2.3.5. Определение линейной и объемной усадки спекаемых образцов.
2.3.6. Определение кажущейся плотности и открытой пористости керамики.
2.3.7. Определение прочностных характеристик керамики
2.3.8 Определение спектров светопропускания прозрачной керамики.
Глава 3 Экспериментальная часть.
3.1. Изучение влияния условий синтеза и состава среды осаждения на механизмы формирования карбонатных соединений при осаждении катионов У3 и УЬ3 гидрокарбонатом аммония из водных растворов неорганических солей.
3.2. Исследование термического разложения полученных карбонатов иттрия.
3.3. Исследование влияния кинетики реакции и условий кристаллизации смешанных карбонатов иттрия и иттербия на
процессы формирования оксидных
наночастиц
3.4. Исследование структуры и субструктуры спеченной
керамики
Выводы.
Список литературы


Показано, что введение ПВП в зону реакции стабилизирует наносостояние продуктов осаждения и препятствует их агломерации. Увеличение молекулярной массы ПВП противодействует массопереносу и замедляет скорость кристаллизации и рост частиц карбонатов. Выявлены условия проведения синтеза, смешанного карбоната У,УЬ2С0зз. Н с размерами кристаллитов от нм. Установлены основные закономерности формирования частиц смешанного карбоната У,УЬ2С0зз. Н и гидроксокарбонатов У,УЬ0НС. Н и У,Ш0НС0з. Н различной морфологии в растворах ПВП с молекулярными массами 0 и 0. Выявлены условия количественного соосаждения катионов иттрия и иттербия неодима гидрокарбонатом аммония ИЬЦНСОз в растворах ПВП с образованием аморфных осадков и с последующим развитием структуры карбонатного соединения по пути формирования нормального карбоната либо гидроксокарбоната, в зависимости от разработанных для каждого случая составов среды осаждения. Разработана методика синтеза смешанного карбоната У,УЬ2С0зз. ПВП при 7, из которого после термообработки в интервале 0С получены гомогенные, близкие к монодисперсным нанопорошки кубических твердых растворов на основе оксида иттрия заданных составов в интервале концентраций УЬз от 4 до ,6 мол. Определены параметры орторомбической элементарной ячейки У,УЬ2С0зз. Н при содержании 3,2 ат. УЪ 8 мол. УЬз в оксидном составе. Впервые установлено, что формирование кубического твердого раствора изоваленгного замещения с молекулярной формулой У2. УЬхОз при термическом разложении смешанных карбонатов У,УЪ2С0зз. Н начинается в температурной области 00 С и протекает с образованием в области температур 00С промежуточной метастабильной фазы на основе оксида иттрия моноклинной модификации. Значения постоянной решетки а и рентгеновской плотности, рассчитанных по экспериментальным данным, составляют , А и 5,9 гсм3 и соответствуют заданному химическому составу твердого раствора изовалентного замещения У,УЬо,1бОз что подтверждает механизм количественного соосаждения катионов иттрия и иттербия. Определены зависимости размерных характеристик прекурсоров У,УЬ2С0з3. Н и нанопорошков кубических твердых растворов на основе оксида иттрия, а также относительной плотности, полученных из них образцов керамики, от продолжительности выдерживания карбонатов в среде осаждения. Созданы оптически высоко прозрачные керамические материалы на основе оксида иттрия, активированного катионами Ыс и УЪ3, с добавками оксида гафния из карбонатных прекурсоров с повышенными механическими свойствами,. Для керамики составов УШо. Н.обОз, УУЪо. ВД. Оз и У1,9УЬо. Нй,5Оз светопропускание в видимой области спектра составляет , в ИКобласти , а предел прочности при изгибе 0 МПа. Разработаны оптически прозрачные керамические материалы на основе оксида иттрия в системе Уз УЬ2Оз. Показано, что увеличение концентрации УЪ2Оз до мол. Для состава УУЬоОз светопропусканис керамики в видимой области спектра составляет . Глава 1. Обзор литературы. Твердотельные лазеры принципиально отличаются от газовых, вопервых, состоянием, в котором находится рабочее тело, во вторыххарактером накачки . Если в газовых лазерах широко используют самые разнообразные способы накачки электрические, оптические, химические, тепловые и т. Накачка производится обычно через охлаждающую рабочее тело жидкость и осуществляется оптическими средствами с помощью излучения газоразрядных ламп, светодиодов, лазеров и т. Наиболее широко применяют ламповую накачку. Вариант конструкции тврдотельного лазера представлен на рисунке 1. Обычно в конструкции твердотельного лазера рис. Зеркала 3 и 4 оптического резонатора разделены управляющим оптическим затвором 5. Для эффективного применения энергии оптической накачки стержень 1 и лампа 2 помещены в замкнутый рефлектор 6 эллиптической формы. Рис. Рефлектор 6 заполнен охлаждающей жидкостью, которая периодически прокачивается через лазер. На рис 2 представлена а трехуровневые и Ь четырехуровневые лазерные схемы накачки, а на рис. УЬ3УзА2. Такаиши и др. Рис. Ь четырехуровневые лазерные схемы.