Синтез оксидных, нитридных и оксинитридных керамических материалов с помощью импульсного микроволнового разряда гиротрона в смесях порошков

Проект направлен на изучение синтеза оксидных, нитридных и оксинитридных керамических материалов на основе алюминия и кремния с помощью импульсного микроволнового разряда гиротрона в смесях порошков металлов (Al, Mg) и диэлектриков (Al2O3, AlN, SiO2, Si3N4). Классические методы получения таких материалов, как правило, включают использование высоких температур, синтез происходит в расплавах, которые взаимодействуют с газами (О2, N2, NH3) при высоких давлениях, а также в присутствии вспомогательных веществ – например, углерода, в случае карботермического восстановления при синтезе нитридных и оксинитридных материалов. В таких условиях проблематичным оказывается получение материалов в высокодисперсных состояниях, при введении допирующих добавок (например, оксидов редкоземельных металлов для придания люминесцентных свойств) сложно бывает добиться равномерности их распределения в основной фазе, что препятствует достижению заданных характеристик. В данном проекте предполагается решить указанные проблемы за счёт использования в синтезе разряда сверхмощного гиротрона, который позволяет осуществить два режима плазменного разряда с различными сильнонеравновесными условиями: искровой и с развитием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). На первом этапе будут проведены эксперименты в смесях металл (Al, Mg) – диэлектрик (Al2O3, AlN, SiO2, Si3N4) в атмосфере воздуха, азота и аргона, изучены пороги перехода к реакциям СВС и эволюция температуры на разных стадиях (синтез, закалка). На втором этапе будет детально изучен состав и строение получаемых продуктов, оптимизированы условия синтеза для его осуществления в направленном режиме. На третьем этапе будут исследованы процессы допирования оксидных, нитридных и оксинитридных материалов ионами редкоземельных металлов – влияние допанта на процесс синтеза, фазовый состав получаемых образцов и их люминесцентные характеристики.