WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

-

0

* - с промежуточной выдержкой при 1500°C

Как видно из табл. 2, кажущаяся плотность прессовок из шихты, синтезированной из изопропилата иттрия (III) несколько меньше, чем у прессовок из шихты, полученной из синтезированного карбоната иттрия (III). По всей видимости, это объясняется тем, что порошки из изопропилата иттрия (III) имеют большую дисперсность, чем порошки из синтезированного карбоната.

Петрографический анализ образцов, полученных из изопропилата иттрия (III) и обожженных при 1750°C с выдержкой 2 часа показал, что в них имеет место однородная кристаллизация матрицы Y2O3, средний размер кристаллов около 8 мкм. Общий вид кристаллов Y2O3 изометричный. По границам Y2O3 кристаллизуется пограничный твердый раствор оксида гафния (IV) в Y2O3. Размер кристаллов твердого раствора 3 мкм. По периферии кристаллов кристаллизуется твердый раствор Nd2O3 в Y2O3­, размер кристаллов 3 мкм. Общий вид кристаллов изменяется от изометричного до короткопризматического. Материал в целом характеризуется кристаллизацией двух твердых растворов. Твердые растворы в матрице распределены ровно и равномерно, при этом поры единичные.

Кажущаяся плотность материала равна 99,5%, а прозрачность 42% в видимой части спектра (при =600 нм) и 21% в ИК-области (рис. 3).

Образцы из осажденного карбоната иттрия (III), обожженные при той же температуре имели размер кристаллов 8 мкм, общий вид кристаллов изометрический. Твердый раствор HfO2-Y2O3 распределен в объеме однородно. По периферии кристаллов кристаллизовался твердый раствор оксида неодима (III) в Y2O3. Общий вид кристаллов твердого раствора Nd­2O3 в Y2O3 призматический. Размер кристаллов 6-8 мкм. Строго по границам матрицы (Y2O3) кристаллизовался однородный твердый раствор HfO2 в Y2O3. Общий вид кристаллов твердого раствора оксида гафния (IV) в Y2O3 несколько повторяет общий вид кристаллов матрицы Y2O3, то есть близок к изометричной форме. Размер кристаллов 1-2 мкм. Пористость закрытая, внутрикристаллическая. Диаметр пор 5 мкм. Общая пористость составляла 0,2%. Светопропускание составляло 18% (при =600 нм) (рис. 3).

Повышение температуры обжига до 1810°C для образцов из изопропилата иттрия (III) давало увеличение кажущейся плотности керамики до 99,9%, размер кристаллов увеличивался до 15-20 мкм (рис. 4). Петрографический анализ показал, что общий вид кристаллов изометричный, четко выделяются два типа твердых растворов: HfO2 в Y2O3­ и Nd2O3 в Y2O3. Первый тип кристаллизуется в приграничной области, то есть по границам матрицы Y2O3. Размер кристаллов до 2 мкм. Общий вид кристаллов изометричен. Второй тип кристаллизуется по периферии кристаллов матрицы Y2O3. Размер кристаллов 4-6 мкм. Общий вид кристаллов призматический.

Рис. 3. Светопропускание в видимой области спектра образцов керамики, полученных различными методами: 1 – образцы из карбоната иттрия (III) (tобж = 1750°C); 2 – образцы из изопропилата иттрия (III) (tобж = 1750°C); 3 – образцы из изопропилата иттрия (III) (tобж = 1810°C).

Усадка образцов при увеличении температуры обжига от 1750°C до 1810°C увеличилась на 0,4% и составила 19,9%. Светопропускание увеличилось до 64% в видимой области спектра (=600 нм), в ИК-области – до 35% (рис. 3).

Линейная усадка образцов из карбоната иттрия (III) при температуре обжига 1810°C уменьшилась на 2%, по сравнению с такими же образцами, но обожженными при 1750°C. Кажущаяся плотность керамики составила 98,7%.

Общий вид кристаллов изометричный с размером 12-24 мкм (рис. 5). Четко выделяются два типа твердых растворов оксидов гафния и неодима в Y2O3­. Оба типа твердых растворов кристаллизуются по периферии кристаллов Y2O3. Общий вид кристаллов твердых растворов первого и второго типов неправильный и близок к изометричному. Размер кристаллов твердого раствора первого типа ~3 мкм, второго типа ~2 мкм. По всему объему оба твердых раствора распределены равномерно и однородно. Светопропускание составило 15% при =600 нм.

Рис. 4. Фотографии шлифованной поверхности образцов, полученных их изопропилата иттрия (III) и обожженные в вакууме при 1810 C с выдержкой 2 ч (слева – электронный микроскоп, справа – оптический).

Рис. 5. Фотографии шлифованной поверхности образцов, полученных из карбоната иттрия (III) и обожженных в вакууме при 1810°C с выдержкой 2 ч.

По всей видимости, уменьшение линейной усадки и уменьшение кажущейся плотности спеченных образцов из карбоната иттрия (III) связано с тем, что до температуры спекания из относительно прочных пористых агрегатов не успевает удалиться вся газовая фаза, и происходит захват пор быстро растущими кристаллами. Такого явления не наблюдается в случае с образцами, полученными из изопропилата иттрия (III), так как размер агрегатов и их прочность в исходной шихте несколько меньше, что видно на фотографиях порошка, прокаленного при 1400°C.

Дальнейшее повышение температуры до 1950°C приводило к уменьшению кажущейся плотности образцов из карбоната и изопропилата иттрия (III) до 96-98%, уменьшению линейных усадок до 16-17%, полной потере прозрачности, а также резкому росту размеров кристаллов.

По всей видимости, это связано с захватом пор быстро растущими кристаллами и образованием внутри- и межкристаллической пористости.

Обжиг с промежуточной 30-минутной выдержкой при 1500°C и конечной 2-х часовой выдержкой при 1750°C в вакууме позволил улучшить оптические и микроструктурные характеристики образцов из изопропилата иттрия (III). Относительная плотность образцов увеличилась с 99,5 до 99,7%, размер кристаллов с 8 до 12 мкм, светопропускание в видимой области спектра с 42 до 48% (=600 нм).

Для образцов из карбоната иттрия (III) при обжиге с промежуточной выдержкой при 1500°C и конечной при температуре 1750°C не увеличились относительная плотность, усадка и размер кристаллов – эти характеристики спеченных образцов оставались такими же, как и у образов, обожженных без промежуточной выдержки. Этот факт подтверждает предположение о том, что худшие показатели прозрачности и кажущейся плотности у керамики, полученной из карбоната иттрия (III) по сравнению с образцами из изопропилата иттрия (III), спекавшихся в аналогичных условиях, связаны с наличием в шихте более прочных и более крупных агрегатов, хуже подвергающихся спеканию.

Все образцы, полученные из промышленного карбоната иттрия (III) были непрозрачны с видимой неоднородностью по объему.

Выводы

  1. Разработан метод синтеза безводного хлорида иттрия (III) путем взаимодействия оксида иттрия (III) с газообразным хлором в присутствии углерода (предпочтительно графита) с последующим выделением безводного хлорида иттрия (III) изопропиловым спиртом.
  2. Изучена очистка безводного хлорида иттрия (III) перекристаллизацией из изопропилового спирта, определены коэффициенты распределения микропримесей металлов между жидкостью и кристаллами, которые лежат в интервале от 0,033 до 0,375, что свидетельствует об эффективности данного метода.
  3. Отработан метод получения изопропилата иттрия (III) взаимодействием безводного хлорида иттрия (III) с изопропиловым спиртом в присутствии натрия. Получены растворы изопропилата иттрия (III) – прекурсоры для синтеза порошков оксида иттрия (III). Показано, что использование аммиака в качестве акцептора хлористого водорода не приводит к образованию изопропилата иттрия (III).
  4. Исследован гидролиз раствора изопропилата иттрия (III). Показано, что при использовании метода капельного гидролиза образуются стабильные прозрачные гели, при прокаливании которых образуются порошки с размером частиц менее 200 нм.
  5. Гидролизом изопропилата иттрия (III) в присутствии солей неодима (III) и гафния (IV) получены ультрадисперсные монофракционные порошки (100-200 нм) оксида иттрия (III), легированного оксидом неодима (III) и оксидом гафния (IV).
  6. Разработан метод получения ультрадисперсных монофракционных порошков (200-700 нм) оксида иттрия (III) осаждением карбоната иттрия (III) путем распыления высококонцентрированных горячих растворов неорганических солей иттрия (III) в холодный разбавленный раствор карбоната аммония с последующей термообработкой осадков.
  7. Путем изостатического прессования порошков на основе оксида иттрия (III) получены образцы керамики, прозрачной в видимой области спектра (64% при =600 нм).
  8. Керамика, полученная из порошков на основе изопропилата иттрия (III) обладает в 3,5 раза лучшими оптическими свойствами по сравнению с керамикой, полученной на основе порошков из синтезированного карбоната иттрия (III).

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

  1. Вальнин Г.П. Кристаллизационная очистка некоторых солей и алкоголятов – прекурсоров для получения нанопорошков оксидов металлов. [Текст] / Вальнин Г.П., Гринберг Е.Е., Беляков А.В., Черная Н.Г. // III Международная научная конференция ”Кинетика и механизм кристаллизации”, г. Иваново, 2004.
  2. Гринберг Е.Е. Керамические материалы для современных микро- и нанотехнологий [текст] / Гринберг Е.Е., Беляков А.В., Вальнин Г.П. // IV международная конференция "Химия твёрдого тела и современные микро- и нанотехнологии", Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ, 2004.
  3. Гринберг Е.Е., Высокочистые алкоголяты – перспективные соединения для получения оксидных нанопорошков и тонких слоев. / Е.Е.Гринберг, С.В.Иванов, Н.Г.Черная, Ю.И.Левин, Г.П.Вальнин. // IV Международная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ, 2004.
  4. Гринберг Е.Е. Технология алкоголятов высокой чистоты для получения нанопорошков и тонких слоев. [текст] / Гринберг Е.Е., Иванов С.В., Черная Н.Г., Левин Ю.И., Вальнин Г.П. // Журнал "Физическая мезомеханика", Том 7, № Спец2, Август 2004.
  5. Беляков А. В. Оптически прозрачная керамика на основе оксида иттрия с использованием карбонатных и алкоксидных прекурсоров. [текст] / Беляков А. В., Лемешев Д. О., Лукин Е. С., Вальнин Г. П., Гринберг Е. Е. // Стекло и керамика, №8, 2006.
  6. Г.П. Вальнин, Получение тонкодисперсных порошков оксида иттрия методом алкоксотехнологии. [текст] / Г.П. Вальнин, А.В. Беляков, Е.Е. Гринберг, Ю.И. Левин, Н.Я. Турова. // XII конференция «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение», Нижний Новгород, 2004.
  7. Ю.В. Ивлева, Получение высокочистого форстерита и оксида иттрия методами золь-гель технологии. / И.Е. Стрельникова, Е.Е. Гринберг, А.В. Беляков, Ю.В. Ивлева, Г.П. Вальнин, Ю.И. Левин, Е.В. Жариков, С.В. Иванов // Всероссийская конференция «Химия твердого тела и функциональные материалы – 2004», г. Екатеринбург, 2004.
  8. Nanoparticles, Nanostructures and Nanocomposites. Topical Meeting of the European Ceramic Society. 5 jule 2004, Book of abstracts, Saint-Petersburg. High purity alcoholates for nanotechnology processes. E.E. Grinberg, N.G.Chernaya, U.I. Levin, N.Ya. Turova, S.V..Ivanov. G.P, Valnin, 183 p.
Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»