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. Основные результаты. Установлено, что в случаях применения методов нереактивного спекания компактов нанокристаллических порошков на основе иттрия-алюминиевого граната, легированного катионами редкоземельных элементов получение оптической керамики с коэффициентами светопропускания близкими к теоретическому пределу возможно только при условии отжига керамики в горячем изостатическом прессе. Получены образцы оптической керамики YAG:Cr3+ и YSAG:Cr3+ с коэффициентами пропускания 84±0,5% в диапазоне длин волн от 700 до 1100 нм, что соответствует теоретическому пределу. Обнаружено, что оксид кальция по сравнению с оксидом магния является лучшей спекающей добавкой для процессов изготовления керамики с использованием технологии ГИП. Обнаружены негативные эффекты влияния отклонения от стехиометрии в сторону избытка алюминия и иттрия в YAG:Cr на конверсию катионов Cr3+→Сr4+. Получены образцы YAG:Cr4+ и YSAG:Cr4+ с коэффициентами начального светопропускания на длине волны 1064 нм от 20 до 80%, что соответствует требованиям реального сектора экономики. Обнаружено, что для создания люминесцентной керамики YAG: Ce с незначительным избытком оксида иттрия целесообразно использование спекающей добавки SiO2. Введение в YAG: Ce дивалентных спекающих добавок (СаО и MgO) приводит к снижению интенсивности люминесценции. Обнаружено, что нанесение на поверхность монокристалла покрытий на основе оксидов кремния, алюминия, скандия , магния и кальция оказывает влияние на сращивание керамической массы с монокристаллом. 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