Разработка новых и совершенствование существующих технологий выращивания монокристаллов и синтеза оптической керамики на основе твердых растворов со структурой граната

Объектами исследования являлись керамические порошки на основе иттрий-алюминиевого граната, легированные катионами церия, хрома и скандия. Цель: создание научно-технического задела в области разработки технологий изготовления оптической и люминесцентной керамики с заданными свойствами и изделий на её основе. Применяемые методы и методики. Керамические порошки получены путем прокаливания при различных температурах прекурсоров, которые в свою очередь синтезируются методами обратного осаждения из солей металлов. Свойства образцов исследовались с помощью методов: сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, синхронного термического анализа, газовой адсорбции БЭТ, лазерной дифракции, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Результаты работы: 1). Показано, что разрабатываемые способы синтеза позволяют изготавливать монофазные керамические порошки YSAG:Cr и керамические диски c заданными концентрациями катионов скандия в додекаэдрической и октаэдрической позициях кристаллической решетки граната. 2). Обнаружено, что введение от 0,05 до 0,2 масс.% спекающих добавок (Mg, Ca) не оказывает существенного влияния на фазовый состав керамического порошка на основе стехиометрического YAG:Cr. При этом, в оксидных композициях, обогащенных иттрием, спекающие добавки снижают массовые доли YAP, а в композициях, обогащенных оксидом алюминия, массовые доли Al2O3. 3). Установлено, что при синтезе на воздухе монофазные твердые растворы YAG:Ce можно получить при концентрациях катионов церия до 1,5 ат.%. В случаях использования восстановительной среды предельная концентрация до 10 ат.%. 4). Изготовлены лабораторные образцы люминесцентной керамики YAG:Ce, которые обладают теплопроводностью более 8,4 Вт/м/К. 5). Определены технологические факторы, которые оказывают критическое влияние на создание монолитной керамической оболочки, срощенной с монокристаллом. Изготовлены оптически прозрачные образцы композитов керамика YAG:Cr/монокристалл YAG. 6.) Определены диапазоны условий одноосного прессования в сочетании с холодным изостатическим прессованием и температурно-временные режимы вакуумного спекания оптически прозрачных образцов керамики YAG:Cr со средними размерами кристаллитов порядка 5,36 мкм, что соответствует требованиям реального сектора экономики. Область применения результатов – для оптимизации условий синтеза и при разработке технологических инструкций получения керамических порошков, а также изделий оптической и люминесцентной керамики на основе твердых растворов со структурой граната