Прозрачная керамика на основе оксида иттрия с добавкой оксида эрбия для лазерной техники Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)

Химический состав сферической частицы 3,31 мкм показывает, что доля БЮг в исследуемой кремнистой породе составляет 93,5%. Это означает, что исследуемая кремнистая порода, т.е. опоки Кынгракского месторождения практически полностью состоят из аморфного кремнезема.

По фотоснимкам видно, что частицы рентгеноаморфного кремнезема образовывают сферические образования.

Исследования микроструктуры сферических образований при больших увеличениях (х 15000) позволяют сделать вывод, что на частицах аморфного кремнезема видны центры кристаллизации в виде игл, которые колеблются от 2 до 3 мкм (рис. 2).

Анализ энергодисперсионных спектров указывает на присутствие в аморфном кремнеземе кристаллического кварца 8,72 мкм (рис. 3).

Таким образом, видно, что опоки Кынгракского месторождения содержат преимущественно аморфный или наноструктурный (криптокристал-лический) кремнезем. На их основе возможно получение легкоплавких силикатных систем, способных к вспучиванию и образованию пеноматериа-

Библиографические ссылки

1. Бишимбаев, В.К. Минерально-сырьевая и технологическая база ЮжноКазахстанского кластера строительных и силикатных материалов / В.К. Бишимбаев, Б.О. Есимов, Т.А. Адырбаева, В.В. Руснак, Ю.В. Егоров. Алматы: Изд-во Раритет, 2009. 266 с.

УДК 666.3:535.345

Н.А. Макаров, Д.О. Лемешев, К.И. Иконников, Л.Ф. Макаревич

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва

ПРОЗРАЧНАЯ КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ С ДОБАВКОЙ ОКСИДА ЭРБИЯ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ

The possibility of the production of transparent ceramic materials on basis of yttrium oxide with the addition of erbium oxide (3,6,12 mole percent) is researched in this investigation. The transparent materials with the index of direct light transmission 65, 62 and 60 % respectively and with the temperature of sintering 1950 - 1980 °C are developed.

Исследована возможность получения прозрачного керамического материала на основе оксида иттрия с добавкой оксида эрбия (3,6 и 12 мол %). Получен прозрачный керамический материал с показателем прямого светопропускания 65, 62 и 60% и температурой спекания 1950 - 1980 °С.

Прозрачная керамика имеет широкие перспективы применения в раз-

$ С Я 0 X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)

личных областях техники. Она может заменить стекло в приборах, работающих в условиях ночного видения, высоких температур, агрессивных сред. Существуют перспективы использования прозрачной керамики в качестве линз высокотемпературных микроскопов, как арматуры для специальных ламп, в лазерной системе обнаружения и измерения дальности (ЛИДАР), линз в фототехнике, созданию ЗЭ мониторов, для получения сцинтиллято-ров. Керамика на основе оксида иттрия прозрачна в видимой и инфракрасной областях спектра. После легирования ионами редкоземельных элементов (тербия, неодима, эрбия, самария, иттербия, диспрозия, лютеция) она приближается по свойствам к соответствующим монокристаллам, что дает возможность использовать ее в лазерной технике.

В более ранней работе исследовали возможность получения прозрачных керамических материалов на основе оксида иттрия с добавкой оксида скандия. Благодаря близости ионных радиусов скандия (86,3 пм) и эрбия (88,1 пм), предположили, что эрбий таким же образом образует непрерывный ряд твердых растворов замещения с оксидом иттрия.

Исходными компонентами являются карбонат иттрия и хлорид эрбия. Синтез У2(СОз)з проводили методом обратного гетерофазного осаждения УОз'бНгО в охлажденный раствор (КН^СОз. По данным микроскопического анализа порошок состоит из частиц, средний размер которых 1 мкм. Частицы объединены в рыхлые агломераты размером 1-4 мкм (рис. 1). По данным РФА (рис.2) порошок после синтеза состоит из одной фазы - карбоната иттрия.

Рис. 1. Фотографии микроструктуры карбоната иттрия

Хлорид эрбия, используемый в качестве добавки, получали химическим методом:

Ег203 + 6НС1 +пН20 2ЕгС13-пН20 По данным петрографического анализа порошок ЕгС1з-пН20 состоит из изометрических частиц, частично объединенных в рыхлые агрегаты. Размер частиц 2-4 мкм, агрегатов 6-12 мкм .По данным РФА (рис.3) и петрографического анализа порошок состоит из трех кристаллических фаз: хлорида эрбия с различным содержанием воды в кристаллогидрате, и незначительным содержанием хлората эрбия.

Количество вводимого ЕгС1з-пН20 по отношению к У2(СОз)з составляло 3, 6, и 12 мол. % в пересчете на оксиды. Формовали диски диаметром

О Л в X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)

22 мм методом полусухого прессования. Давление прессования составляло 100 МПа. В качестве временной технологической связки использовали 2,5 % раствор поливинилового спирта, который вводили в количестве 10-15 % от массы шихты. После формования из образцов удаляли связку в печи электросопротивления при температуре 1450 °С.

Рис. 1. Штрих - рентгенограмма порошка У2(СОз)з после осаждения

• С|'ОЭ5Его,О5)^>З

40.0 50.0

Угол 29. град

Рис. 2. Штрих - рентгенограмма порошка ЕгСЬ после синтеза

Обжиг образцов проводили в вакуумной печи при конечной температуре 1950 - 1980 °С. После обжига в вакууме проводили "осветлительный" обжиг на воздухе при температуре 1000 °С, для повышения прозрачности образцов.

Свойства полученных образцов представлены в таблице.

9

О Л 0 X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)

Свойства образцов прозрачной керамики 3,6 и 12 мол. %

Кол-во Ег203, мол. % X, % Рср., г/см W, % По, % Ротн., %

3 65 5,19 0 0 99,31

6 62 5,37 0 0 99,23

12 60 5,72 0 0 99,18

Таким образом, получена оптически прозрачная керамика в системе У20з - Ег20з. С содержанием оксида эрбия 3, 6, и 12 мол. %. Петрографические исследования показали однородность кристаллов по показателю преломления. Размер кристаллов 1-6 мкм. Величина прямого светопропуска-ния составила 65, 62 и 60% соответственно. Данный материал не содержит ионы четырехвалентных металлов, что может позволить использовать его в лазерной технике.

УДК 691:620.17:628.544

Н.Н. Клименко, Н.Ю. Михайленко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ТВЕРДЕНИЯ

ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСТОГО МАТЕРИАЛА СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

In this paper investigated the effect of curing on the strength of building material based on blast furnace slag Open Society «Uralstal», quartz sand, Yamal and liquid glass binder in the manufacture of building materials. It is shown that the optimal composition for this condition is the heat and humidity treatment.

В работе исследовали влияние условий твердения на прочность строительного материала на основе доменного шлака ОАО «Уралсталь», кварцевого песка Ямала и жидкостекольного связующего при изготовлении строительных материалов. Показано, что оптимальным для данного состава условием является тепловлажностная обработка.

Строительство наиболее успешно развивается при условии повышения качества, расширения номенклатуры и снижения стоимости строительных материалов и изделий. Наиболее перспективным направлением является комплексное использование материалов из местного сырья, в том числе из отходов промышленности, вторичного и попутно добываемого сырья (техногенного сырья), что обеспечивает ресурсо- и энергосбережение как в период строительства, так и в процессе эксплуатации построенных зданий.