W Zakładzie Nanotechnologii Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych opracowano technologię wytwarzania przezroczystych, w zakresie widzialnym i podczerwieni, materiałów ceramicznych ze spinelu magnezowo-glinowego (MgAl2O4) i granatu itrowo-glinowego (Y3Al5O12 – YAG). Podczas wytwarzania przezroczystych materiałów ceramicznych obowiązują dużo ostrzejsze reżimy niż w technologii wzrostu kryształów. Dotyczy to zwłaszcza procesu spiekania. W przypadku spiekania materiałów ceramicznych nie istnieją mechanizmy fizyczne samooczyszczania się materiału, obecne np. w procesie wzrostu kryształu z fazy ciekłej, spowodowane różnicą równowagowej rozpuszczalności zanieczyszczeń w fazie stałej i ciekłej. Ceramika polikrystaliczna, nawet jeśli jest spiekana z udziałem fazy ciekłej, zatrzymuje zanieczyszczenia, w tym ostatnim przypadku na granicach ziaren lub w punktach potrójnych.
Opracowana w Zakładzie Nanotechnologii technologia wytwarzania przezroczystych materiałów ceramicznych wymaga prowadzenia dwuetapowego procesu spiekania. Zaleca się wstępne spiekanie w powietrzu w piecach z elementami grzejnymi z superkanthalu. Wstępnie spieczone elementy są poddawane procesowi spiekania w warunkach wysokiego ciśnienia (HIP – z ang. Hot Isostatic Pressing). Podczas wykonywania wstępnych prac, których celem było opracowanie warunków prowadzenia procesów spiekania, uzyskiwano w tych samych warunkach różny efekt przezroczystości dla finalnych kształtek. Efekt ten ilustruje fot. 1, na której przedstawiono kształtki z granatu itrowo-glinowego domieszkowanego neodymem (Nd0,03Y0,97Al5O12). Kształtki b, c, d po spiekaniu swobodnym nie różniły się wyglądem od kształtki a. Analiza EDS ujawniła obecność krzemu na obszarach zanieczyszczonych (nieprzezroczystych), podczas gdy obszary przezroczyste nie zawierały tego pierwiastka.
| PEŁNA WERSJA ARTYKUŁU DO POBRANIA (PDF) | ||
| dr inż. Magdalena Gizowska |
||
 Adiunkt w Zakładzie Nanotechnologii ICiMB. Absolwentka Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Obecnie zajmuje się projektowaniem ceramiki przezroczystej, ceramiki nietlenkowej i nanoceramiki. Posiada doświadczenie w projektowaniu kompozytów ceramika–metal o osnowie ceramicznej formowanych z mas lejnych, w tym materiałów kompozytowych z gradientem funkcjonalnym. Zajmowała się m.in. badaniami właściwości elektrokinetycznych cząstek ceramicznych i metalicznych oraz ich wpływem na właściwości reologiczne mas lejnych, projektowaniem ceramicznych tworzyw porowatych z gradientem wielkości porów, charakteryzacją właściwości mechanicznych i analizą mikrostruktury tworzyw ceramicznych a także nisko– oraz wysokotemperaturową analizą termiczną w zakresie od –120 do 2800°C. |
||
| STRESZCZENIE: |
| W artykule przedstawiono opis metody otrzymywania tygli wysokotemperaturowych (do 1800°C). Metoda została opracowana na potrzeby procesu otrzymywania materiałów superczystych o specjalnych zastosowaniach. Tygle otrzymywano z mas lejnych, które charakteryzowano pod względem ich właściwości reologicznych. Na podstawie pomiarów, korzystając z odpowiednich modeli opisujących odpowiedź ciała na przyłożone siły zewnętrzne, wyznaczono m.in.: granicę płynięcia (τ0) i wskaźnik charakterystyczny płynięcia (n). |
| SUMMARY High temperature resistant ceramic crucibles for transparent ceramics fabrication |
|
In the presented paper fabrication method of ceramic crucibles for special application (sintering of advanced ceramics) is presented. Crucibles were moulded in plaster moulds from ceramic slips. Suspensions of ceramic particles, used for moulding, were characterized in terms of their rheological properties. These properties were quantifi ed by means of Bingham model (in plastic region) and Power law parameters (in shear rate region, where viscous response for applied shear appeared). |
Newsletter