rys 9

Otrzymywanie ceramiki przezroczystej z CaF2 z wykorzystaniem techniki Hot Isostatic Pressing-HIP

Pierwszy laser ceramiczny oparty na CaF2 domieszkowany jonami dysprozu był otrzymany w roku 1964 przez Hetcha i jego współpracowników. Niestety, prace te nie były kontynuowane, a ilość publikacji dotyczących otrzymywania materiałów laserowych opartych na CaF2 jest wciąż niewielka. Podjęta w Zakładzie Nanotechnologii ICIMB tematyka jest bardzo interesująca, chociażby ze względu na właściwości samego materiału.

Fluorek wapnia wykazuje szereg pożądanych cech, które sprawiają, że jest materiałem atrakcyjnym pod względem zastosowania go w laserach. Do najważniejszych właściwości CaF2 należy wysoka przezroczystość w szerokim zakresie promieniowania od UV do IR, a także niska energia fononów, która wpływa na zmniejszenie prawdopodobieństwa bezpromienistych przejść jonów wzbudzonych, która to cecha zapobiega przegrzewaniu się materiału w trakcje jego pompowania. Dodatkowo, domieszkowanie jonami ziem rzadkich fluorku wapnia (CaF2) o nanometrycznych wielkościach krystalitów nie wpływa negatywnie na właściwości optyczne.

 

PEŁNA WERSJA ARTYKUŁU DO POBRANIA
dr inż. Krzysztof Perkowski
K PerkowskiKierownik Zakładu Nanotechnologii ICiMB. Absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Obecnie zajmuje się otrzymywaniem kompozytów o osnowie z węglika krzemu z dodatkiem nanowłókien: SiC oraz C. Realizuje prace badawcze dotyczące otrzymywania azotków: GaN, AlN oraz TiN techniką Hot Isostatic Pressing-HIP. Brał udział w realizacji projektów otrzymywania ceramiki przezroczystej ze spinelu magnezowo-glinowego (MgAl2O4), granatu itrowo-glinowego Y3Al5O12 oraz tlenku itru Y2O3.

Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie obsługi JavaScript.

 

STRESZCZENIE:

W niniejszej publikacji przedstawiono badania dotyczące otrzymywania przezroczystej ceramiki z fluorku wapnia. W pracy zastosowano dwa rodzaje proszku CaF2, które zostały scharakteryzowane pod względem składu fazowego metodą XRD, morfologii przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego, wielkości cząstek, a także pod względem stabilności termicznej metodą DTA-TG do 600oC w atmosferze powietrza syntetycznego. Pierwszy z proszków firmy Sigma-Aldrich charakteryzował się średnim rozmiarem cząstek/aglomeratów Dv50 na poziomie 20,3 µm, natomiast proszek fi rmy ABCR odznaczał się większym/szerszym rozkładem cząstek, a Dv50 wynosiła 8,9 µm. Oba proszki wykazują silną aglomerację, co zostało potwierdzone w trakcie badań za pomocą SEM. Rentgenowska analiza fazowa wykazała obecność fazy regularnej w przypadku obu proszków. Badanie termograwimetryczne wykazało dla drobniejszego proszku fl uorku wapnia (firmy ABCR) obecność zanieczyszczenia, które zostało zanalizowane jako pozostałość węgla po syntezie. Oba surowce były spiekane w zakresie temperatur 900–1350oC w atmosferze argonu lub próżni. Dodatkowo próbki były dogęszczane w wysokotemperaturowej prasie izostatycznej przy ciśnieniu argonu wynoszącym 2000 barów i temperaturze 1300oC. W artykule przedstawiono rezultaty badań przewodnictwa cieplnego materiału domieszkowanego (2%at. Yb), jak i nie domieszkowanego fluorku wapnia. W pracy przedstawiono widma fl uorescencyjne próbek CaF2 domieszkowanych fluorkiem iterbu w ilości 2% at.

SUMMARY Fabrication of CaF2 transparent ceramics using Hot Isostatic Pressing-HIP
The paper presents the research on obtaining a transparent ceramics made from calcium fl uoride. The researchers used two types of calcium fluoride powders which were characterized by XRD (phase content), SEM (microstructure), grain size analysis and thermal analysis DTA-TG, with temperature up to 600oC in atmosphere of synthetic air, so as to defi ne a temperature of decomposition. The raw materials used were different in terms of grain size. Powder (under symbol C1) provided by Sigma-Aldrich has an average grain/agglomerate size Dv 50 at the level of 20,3 µm, whereas powder (under symbol C2) provided by ABCR has a wider range of grain/agglomerate size distribution and Dv 50 was 8,9 µm. A strong tendency to agglomeration was proved by SEM analysis. X-ray phase analysis indicated a cubic phase in case of both powders. Differences between materials were noticed during thermogravimetric analysis, where for powder provided by ABCR some contamination was observed, which was analyzed as residual carbon after synthesis. For the purpose of further research, cylindrical samples were obtained by die-pressing method from both powders and sintered in temperature range of 900–1350oC, in protective atmosphere of argon or vacuum. Additionally, the samples were densifi cated by hot isostatic pressing under pressure of 2000 bar of argon and temperature 1300oC. The results of thermal conductivity and fluoresces spectrum of raw calcium fl uoride and doped with ytterbium (2% at.) were shown in this paper.
Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne

ISSN 0039-8144

Informujemy, że w ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza, że akceptują Państwo otrzymywanie cookies. więcej informacji...