293-BN OTRZYMYWANIE CERAMIKI PRZEZROCZYSTEJ A0 v2.indd

Zakład Nanotechnologii
02- 676 Warszawa, ul. Postępu 9
tel. 22 843 74 21, [email protected]
www.icimb.pl
OTRZYMYWANIE CERAMIKI PRZEZROCZYSTEJ
GRANATU ITROWO-GLINOWEGO (YAG)
W EFEKCIE SYNTEZY W FAZIE STAŁEJ Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI
IZOSTATYCZNEGO PRASOWANIA NA GORĄCO (HIP)
Witosławska I., Osuchowski M., Gizowska M., Perkowski K., Witek A.
Prace badawcze prowadzone w Zakładzie Nanotechnologii dotyczą otrzymywania przezroczystych ceramik, w tym materiałów opartych na polikrystalicznym YAG-u (Y3Al5O12).
YAG jest jedną z trzech faz, obok YAlO3 (YAP) i Y4Al2O9 (YAM), które możemy wyróżnić w układzie Y2O3 - Al2O3 . Ze względu na korzystne właściwości zarówno termo-mechaniczne,
jak i stosunkowo wysokie przewodnictwo cieplne, YAG domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich służy do zastosowań laserowych.
Przedstawiono prace, które miały na celu otrzymanie przezroczystej ceramiki YAG granatu itrowo-glinowego w procesie syntezy z prekursorów tlenkowych, przy zastosowaniu
metody spiekania przy zwiększonym ciśnieniu Hot Isostatic Pressing (HIP).
SCHEMAT PROCESU SYNTEZY OTRZYMYWANIA
CERAMIKI Z YAG-U
Oznaczenie
Nazwa
Wzór chemiczny
A
tlenek glinu
Al2O3
Producent
Taimei Chemicals Co
DOBÓR SUROWCÓW
PRZYGOTOWANIE MIESZANIN PROSZKÓW
A+B1; A+B2
o składzie odpowiadającym stechiometrii
Y3Al5O12
Zawartość głównego składnika*
Wielkość cząstki*
Zawartość faz krystalicznych**
Wielkość krystalitów**
>99,99%
100 nm
100% α - Al2O3
158±4 nm
Morfologia proszków Y2O3 obraz SEM
B1
B2
tlenek itru
tlenek itru
Y2O3
Y2O3
Inframat Advanced MaNanostructured
terials
& Amorphous Materials
>99,95 %
>99,99%
30-50 nm
20-40 nm
100% Y2O3
100% Y2O3
80±2 nm
19±1 nm
B1
*dane producenta
**wykonano metodą dyfrakcji promieni X, za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego D8 Discover
100%
PRASOWANIE OSIOWE
ciśnienie: 100 MPa
90%
80%
70%
B2
60%
PRASOWANIE IZOSTATYCZNE
NA ZIMNO - CIP
ciśnienie: p=250 MPa
YAG
YAP
50%
YAM
40%
Y2O3
Al2O 3
30%
20%
10%
SPIEKANIE SWOBODNE
Temperatura: T = 1750°C
czas przetrzymania: t = 6 h
atmosfera: POWIETRZE
PRASOWANIE IZOSTATYCZNE
NA GORĄCO – HIP
0%
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
1750
Analizę rentgenowska w funkcji temperatury wykonana dla próbki A+B1:
• do 1500°C w postaci proszku
• w 1750°C w postaci spieku
Zależność czasowa ciśnienia i temperatury w procesie HIP– zapis komputerowy
A+B1
Wyniki transmisji ceramik YAG
A+B1
PODSUMOWANIE
• Opracowano parametry procesu otrzymywania ceramiki przezroczystej granatu itrowo-glinowego (YAG)
w efekcie syntezy w fazie stałej z wykorzystaniem techniki izostatycznego prasowania na gorąco (HIP)
A+B2
100
• Wykonano badania przebiegu reakcji otrzymywania ceramiki YAG z prekursorów tlenkowych w funkcji
temperatury
80
7UDQVPLVMD>@
• W warunkach laboratoryjnych przeprowadzono syntezę ceramik YAG z prekursorów tlenkowych z zastosowaniem
post-sinteringu w warunkach HIP, z zastosowaniem dwóch rodzajów wysokiej czystości nanoproszków tlenku itru
90
70
60
50
40
30
20
10
• Uzyskano próbki różniące się znacząco właściwościami optycznymi w zależności
od zastosowanego tlenku itru
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
'áXJRĞüIDOL>QP@
Praca została wykonana w ramach PROJEKTU ROZWOJOWEGO Nr NR08-0006-10 /2010 pt: „Opracowanie technologii wytwarzania
ceramicznych materiałów optycznych i laserowych, nowej generacj”.
293-BN