Косьянов Д. Ю. Формування та структурно-фазовий стан лазерної нанокераміки Y3Al5O12:Nd3+ (1-4 ат. %)

Дисертацію присвячено виявленню закономірностей фазо- та структуроутворення, ущільнення порошків оксидів 3-хY2O3-хNd2O3-5Al2O3 (х=0.03-0.12) в процесі синтезу фази гранату Y3Al5O12:Nd3+ методом реакційного спікання, а також визначення умов формування лазерної нанокераміки Y3Al5O12:Nd3+ (1-4 ат. %). Оптимізований температурний інтервал синтезу фази Y3Al5O12:Nd3+ (1200-1500 °С) при реакційному спіканні вихідних порошків оксидів досягнуто в системах з показниками: D(Аl2О3)~250 нм, параметр неспівмірності частинок R (D(Аl2О3) / D(Y2О3,Nd2О3))~2.5 та 5. Показано, що мінімізація величини закритої пористості на всій траєкторії твердофазового синтезу гранату (до 1500 °С) сприяє стабілізації мікроструктури компактів та реалізується для порошкової системи з R~2.5. Ізоморфне заміщення Nd3+ -> Y3+ в структурі гранату (Y1-xNdx)3Al5О12 (x=0.01-0.04) для порошкової системи з R~2.5 має пороговий характер (починаючи з 1350 °С) з домінуванням взаємодії моноалюмінатів (Y1-yNdy)AlO3 та (Nd1-zYz)AlO3 (y,z<=0.02) з оксидом Al2O3 у температурному інтервалі 1200-1500 °С. Концентрування домішки цирконію по границях зерен нанокераміки Y3Al5O12:Nd3+, спеченої при 1750 °С, сприяє стабілізації середнього розміру зерен d?10 мкм при концентрації залишкових пор П<10-2 об. %. Одержано лазерну нанокераміку Y3Al5O12:Nd3+ (1-4 ат. %) (Т=1750 °С, t=10 год) з відносною щільністю ?99.998% і оптичними втратами <=10-1 см-1 (лямбда=1.064 мкм), що порівняні з характеристиками комерційних аналогів (монокристалів) аналогічного складу.