Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-5-789-795
УДК УДК 620.22-022.532
ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОРОШКОВ ИТТРИЙ-АЛЮМИНИЕВОГО ГРАНАТА Y3AL5O12, СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДОМ
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования: Баранчиков А.Е., Маслов В.А., Щербаков В.В., Усачев В.А., Кононенко Н.Э., Федоров П.П., Дукельский К.В. Электронно-микроскопическое исследование порошков иттрий-алюминиевого граната Y3AL5O12, синтезированных золь-гель методом // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 5. С. 789–795.
Аннотация
Ссылка для цитирования: Баранчиков А.Е., Маслов В.А., Щербаков В.В., Усачев В.А., Кононенко Н.Э., Федоров П.П., Дукельский К.В. Электронно-микроскопическое исследование порошков иттрий-алюминиевого граната Y3AL5O12, синтезированных золь-гель методом // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 5. С. 789–795.
Аннотация
Предмет исследования. Представлены результаты характеризации нанопорошков иттрий-алюминиевого граната, легированного неодимом – YAG:Nd3+, методом сканирующей электронной микроскопии. Метод. Синтез YAG:Nd3+ осуществляли золь-гель методом из нитратных или ацетатно-нитратных растворов с добавлением ряда органических соединений, а также аммиака. В качестве исходных веществ использовали оксиды неодима и иттрия с содержанием основного вещества 99,999%; органические соединения – лимонную кислоту с содержанием основного вещества не менее 99,0%; этиленгликоль (99,5%); лаурилсульфат аммония (99,0%); мочевину (99,0%) фирм Alfa Aesar, Fluka, Aldrich. Оксиды иттрия и неодима (5 ат.%) растворяли в 50% уксусной кислоте, добавляли азотнокислый алюминий в расчете на конечный продукт Y2,85Nd0,15Al5,0O12, раствор перемешивали, нагревали до 60 °С до достижения его прозрачности и однородности. Масса навески, соответствующей по стехиометрии YAG, составляла 2,0 г. В водные растворы, помещенные в стеклянные стаканчики, добавляли 50% водные растворы органических веществ или 5% NH4OH в весовом соотношении 1:1 к весу граната. Растворы тщательно перемешивали сначала с помощью обычной мешалки, затем на ультразвуковой установке при одновременном 60 °С нагреве в течение 2 часов. Сушку растворов до консистенции порошка или густого геля проводили при 110 °С. Далее образцы помещали в платиновые стаканчики и отжигали в трубчатой печи при 950–1050 °С в течение 0,5–2 часов. С целью осветления порошков для удаления остаточного аморфного углерода проводили дополнительный отжиг порошков на воздухе при 950–1060 °С. Основные результаты. Синтезированные порошкообразные прекурсоры и порошки после отжига исследовали с помощью поляризационного микроскопа с целью выявления анизотропных кристаллических фаз. Рентгенофазовый
анализ проводили на дифрактометрах ДРОН-4 и УДР-63, излучение λCu Kα. Для проведения исследований методом сканирующей электронной микроскопии использовали электронный микроскоп Carl Zeiss NVision 40. Полученные результаты свидетельствуют о существенном влиянии добавок в исходные ацетат-нитратные растворы на размер и
морфологию частиц при синтезе порошков иттрий-алюминиевого граната золь-гель методом. Сравнительно крупные частицы, не склонные к взаимному спеканию, получены при использовании в качестве добавок этиленгликоля и лаурилсульфата аммония. Практическая значимость. Синтезированные золь-гель методом порошки иттрий-алюминиевого граната с использованием в качестве добавок этиленгликоля и лаурилсульфата аммония могут представлять наибольший интерес для создания лазерной керамики YAG:Nd3+.
Ключевые слова: иттрий-алюминиевый гранат, прекурсор, лазерная керамика, нанопорошки.
Список литературы
Список литературы
1. Каминский А.А. Лазерные кристаллы. М.: Наука, 1975. 256 с.
2. Ueda K. Scaling laws of disk lasers // The 3rd Laser Ceramics Symposium. Paris, France, 2007. P. IO-C-1.
3. Mah T.-I., Parthasarathy T.A., Lee H.D. Polycrystalline YAG: structural or functional // Journal of Ceramic Processing Research. 2004. V. 5. N 4. P. 369–379.
4. Ikesue A., Yoshida K. Influence of pore volume on laser performance of Nd:YAG ceramics // Journal of Materials Science. 1999. V. 34. N 6. P. 1189–1195. doi: 10.1023/A:1004548620802
5. Lu J., Ueda K.-I., Yagi H., Yanagitani T., Akiyama Y., Kaminskii A.A. Neodymium doped yttrium aluminum garnet (Y3Al5O12) nanocrystalline ceramics – a new generation of solid state laser and optical materials // Journal of Alloys Compounds. 2002. V. 341. N 1–2. P. 220–225.
6. Каминский А.А., Акчурин М.Ш., Гайнутдинов Р.В., Такайчи К., Ширакава А., Яги Х., Янагшпани Т., Уеда К. Микротвердость и вязкость разрушения лазерных Y2O3 и Y3Al5O12 нанокристаллических керамик // Кристаллография. 2005. Т. 50. № 5. С. 935–939.
7. Kaminskii А.А., Kravchenko V.B., Kopylov Yu.L. Novel polycrystalline laser material: Nd3+: Y3Al5O12 ceramics fabricated by the high-pressure colloidal slip casting (HPCSC) method // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 2007. V. 204. N 7. P. 2411–2415. doi: 10.1002/pssa.200723198
8. Sanghera J., Shaw B., Kim W., Villalobos G., Baker C., Frantz J., Hunt M., Sadowski B., Aggarwal I. Ceramic Laser Materials // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2011. V. 7912. Art. 79121Q. doi: 10.1117/12.879521
9. Федоров П.П., Маслов В.А., Усачев В.А., Кононенко Н.Э. Синтез лазерной керамики на основе нанодисперсных порошков алюмоиттриевого граната Y3Al5O12 // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 8(8). С.3.
10. Wang Y., Wang B., Bo Y., Xu J., Song S., Peng Q., Xu Z., Liu W., Pan Y., Liu J. High efficiency, high power QCW diode-side-pumped Nd:YAG ceramic laser at 1064 nm based on domestic ceramic // Chinese Optics Letters. 2010. V. 8. N 12. P. 1144–1146. doi: 10.3788/COL20100812.1144
11. Gong H., Zhang J., Tang D.-Y., Xie G.-Q., Huang H., Ma J. Fabrication and laser performance of highly transparent Nd:YAG ceramics from well-dispersed Nd:Y2O3 nanopowders by freeze-drying // Journal of Nanoparticle Research. 2011. V. 13. N 9. P. 3853–3860. doi: 10.1007/s11051-011-0336-9
12. Зимина Г.В., Новоселов А.В., Смирнова И.Н., Спиридонов Ф.М., Пушкина Г.Я., Комисарова Л.Н. Синтез и исследование алюмоиттриевых гранатов, легированных неодимом и иттербием // Журнал неорганической химии. 2010. Т. 55. № 12. С. 1945–1948.
13. Katelnikovas A., Barkauskas J., Ivanauskas F., Beganskiene A., Kareiva A. Aqueous sol-gel synthesis route for the preparation of YAG: evaluation of sol-gel process by mathematical regression model // Journal of Sol–Gel Science Technology. 2007. V. 41. N 3. P. 193–201. doi: 10.1007/s10971-006-9002-6
14. Li J.-G., Ikegami T., Lee J.-H., Mori T., Yajima Y. Co-precipitation synthesis and sintering of yttrium aluminum garnet (YAG) powders: the effect of precipitant // Journal of European Ceramic Society. 2000. V. 20. N 14–15. P. 2395–2405. doi: 10.1016/S0955-2219(00)00116-3
15. Маслов В.А., Воронов В.В., Ермаков Р.П., Щербаков В.В., Усачев В.А., Кононенко Н.Э. Синтез нанопорошков YAG:Nd3+ золь-гель методом // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 8(8). С. 2.