Прозрачная керамика на основе оксида иттрия добавкой оксида скандия и оксида неодима

Таким образом, максимальная предельная деформация возрастает на 50 % по сравнению с максимальной предельной деформацией затвердевшего цементного раствора, в который была добавлена исходная дисперсия СЕР-15.На основании полученных результатов установлено, что введение в состав цементного раствора полимерной дисперсии, целлюлозного волокна, углеродных нанотрубок и гиперпластификатора в оптимальных концентрациях приводит к улучшению прочностных и деформационных характеристик затвердевшего цементного раствора за счет повышения межфазного взаимодействия в структуре материала.

Библиографические ссылки

1. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки. Строение, свойства, применения. М: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 293 с.

2. Роко М.К., Уильяме P.C., Аливисатос П. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований. М.: Мир, 2002. 291 с.

3. Пономарев А.Н. Перспективные конструкционные материалы и технологии, создаваемые с применением нанодисперсных фуллероидных систем.// Ж-л Вопросы материаловедения, 2001. Т. 26. № 2. С. 65.

УДК 666.3:535.345

Н. А. Макаров, Д. О. Лемешев, Н. А. Попова, К. И. Иконников Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва. Россия

ПРОЗРАЧНАЯ КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ ОКСИДА ИТТРИЯ С ДОБАВКОЙ ОКСИДА СКАНДИЯ И ОКСИДА НЕОДИМА

The possibility of the production of transparent ceramic materials on basis of yttrium oxide with the addition of scandium oxide is researched in this investigation. The material, containing 1 % of neodymium oxide with the light transmission 64 - 66 % and with the temperature of sintering 1800 °C are developed.

В работе исследовали возможность получения прозрачных керамических материалов на основе оксида иттрия с добавкой оксида скандия. Установлены режимы термообработки шихты и обжига в вакууме. Разработан материал, содержащий 1 мае. % оксида неодима со светопропусканием 64 - 66 % в видимой области спектра.

Прозрачная керамика имеет широкие перспективы применения в технике. 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 арматуру для специальных ламп, линз для фототехники. Керамика на основе оксида иттрия прозрачна в видимой и инфра-

красной областях спектра. После легирования ионами редкоземельных элементов (тербия, неодима, эрбия, самария) она приближается по свойствам к соответствующим монокристаллам, что дает возможность использовать ее в лазерной технике.

В работе исследовали возможность получения прозрачных керамических материалов на основе оксида иттрия с добавкой оксида скандия. Исходными компонентами являются карбонат иттрия и хлорид скандия. Синтез У2(СОз)з проводили методом обратного гетерофазного осаждения УСЬ-бНгО в охлажденный раствор (ЫН^гСОз. По данным микроскопического анализа порошок состоит из частиц, средний размер которых 1 мкм. Частицы объединены в рыхлые агломераты размером 2-5 мкм (рис. 1). По данным РФ А порошок состоит из одной фазы - карбоната иттрия (рис. 2).

* *

Л

Рис. 1. Фотографии микроструктуры карбоната иттрия

I

1т».

Карбонат иттрия

I*

т

Угол 2 в, град

Рис. 2. Штрих - рентгенограмма порошка У2(С03)з после осаждения

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

8с203 + 6НС1 +пН?0 28СС13-ПН20

По данным петрографического анализа порошок БсОз-пНгО состоит из изометрических частиц, частично объединенных в рыхлые агрегаты. Размер частиц 1 - 3 мкм, агрегатов 5-10 мкм (рис. 3). По данным РФА и петрографического анализа порошок состоит из трех кристаллических фаз: хлорида скандия с различным содержанием воды в кристаллогидрате, и незначительным содержанием хлората скандия (рис. 4).

Рис. 3. Фотографии микроструктуры хлорида скандия

• Хлорид скандияБсС1 •.-6Н;.0 а Хлорид скандия БсСР-вН^О

Угол. 20

Рис. 4. Штрих - рентгенограмма порошка 8сС13 после синтеза

Количество вводимого БсСЬ, по отношению к У2(СОз)з составляло 20 мае. % в пересчете на оксиды. В шихту данного материала вводили 1 мае. % (сверх 100 %) оксида неодима через его растворимую соль Ыс1(МОз)з. Формовали диски диаметром 32 мм и пластины размером 30x40 мм методом полусухого прессования. Давление прессования составляло 100 МПа. В качестве временной технологической связки использовали 2,5 % раствор поли-

винилового спирта, который вводили в количестве 15-20 % от массы шихты. После формования из образцов удаляли связку в электросопротивления в интервале температуре 1000 - 1300 °С.

Петрографические исследования показали однородность кристаллов по показателю преломления. Размер кристаллов 1 - 3 мкм. Оксид неодима образует твердый раствор с оксидом иттрия и оксидом скандия, который сдерживает рост кристаллов в материале. Микроструктура керамики показана на рис. 5.

И

\

ь

7/

\ ) : \

\ ч

' 1 N / ' ' \

; 41 V - ' \ ;> \

• . ч \ , V \ Л' .•

А > • V ч. ) \ - С м

—/ \ г I  * '  < •,  1-,

/ У V.  • \ ... . * < ' » !

\ / 0 ')'.. .' ' \ V чГ '.

. ; } 1 ^ \

/ -. / ]  / >

N <;»  Гг у I '

V • ;' ч / . > '

/ ^ /

\

\ '

л

Рис. 5. Фотографии шлифованной поверхности образцов (оптический микроскоп). Термическое травление. Увеличение х210

440 430

600 640 680

Длина волны, нм

Рис. 6. Спектр светопропускания образцов

Спектр люминесценции (рис. 7), снятые при комнатной температуре, подтверждают, что активаторы находятся в керамической матрице в трехвалентном состоянии.

Длина волны, им

Рис. 7. Спектры люминесценции Ш3+

Таким образом, получена оптически прозрачная керамика в системе УаОз - 8с20з с дополнительным введением оксида неодима. Определены спектральные и люминесцентные характеристики полученного материала -полосы поглощения, преимущественно используемые для накачки: 560 - 600 нм для Ис1'5+. Люминесценция керамики, содержащей ионы неодима, наблюдается в области 890 - 950 нм. Это позволяет предположить возможность использования такого материала в лазерной технике и в технике, использующей катодную люминесценцию.

УДК 661.842.455-033.24:61 Ю. С. Лукина

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

СВОЙСТВА БИОЦЕМЕНТА НА ОСНОВЕ ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДНГИДРАТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ДОБАВКАМИ,

ПОВЫШАЮЩИМИ ПЛАСТИЧНОСТЬ

Bioactive cement is very important material being used in medicine to cure graft bones and osteoporoses. Cement on base of dicalciumphosphate digidrate has been synthesized, modified with sodium pyrophosphate and magnesium sulphate in order to decrease plastic strength. Injac-tability of this cement can to get by injecting of cellulose gum.

Биоактивный цемент - необходимый материал, применяемый в медицине для лечения переломов костей, при остеопорозе. Получен цемент на основе дикальцийфосфата ди-