A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
METHOD OF PRODUCING NANOSTRUCTURED POWDERS OF SOLID SOLUTIONS BASED ON YTTRIUM-ALUMINUM GARNET WITH RARE-EARTH ELEMENT OXIDES
FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to production of nanostructured powders of solid solutions based on yttrium-aluminum garnet, alloyed with rare-earth elements for production of ceramics, used as an active medium of a solid-state laser, heat-resistant high-temperature electric insulating material, windows or lenses in optical instruments, optical elements in the infrared region of the spectrum. Method of producing nanostructured powders of solid solutions based on yttrium-aluminum garnet with rare-earth elements involves preparation of a mother solution, evaporation to a concentrated state, combined coprecipitation through coprecipitation of the mother solution with subsequent filtration of the precipitated precursor powder, decantation, drying, and heat treatment at 1,000 °C, wherein the mother solution of nitrate salts of yttrium, aluminum and nitrate salts of rare-earth elements Er, Tm, Ho or their compositions Er-Tm; Er-No; Er-Tm-No within 1.0–50.0 at% is dissolved in distilled water while heating and evaporated to concentration of 0.88÷0.92 mol/l, is sprayed in 25 % ammonium hydroxide solution cooled to temperature of 0 °C–2 °C compressed air through capillary with providing crushing of jet of saturated mother solution to fog-like condition to produce precursor powder YMeAlO(OH), where Me=Er, Tm, Ho, x=1.5; 0.05; 0.01, respectively, the pulp is decanted in distilled water with addition of 0.05 wt% polyvinylpyrrolidone from the amount of the ammonium hydroxyl solution to form interlayers preventing hydration and combining the particles into dense agglomerates, filtering, powders are dried by hot air at 60 °C–100 °C on spray drier and subjected to mechanical activation in vibration or planetary type mill in fluoroplastic drums with zirconium balls with diameter of 1.0 mm for 120 minutes in ethanol medium at ratio of precursor powder to total amount of zirconium balls and ethanol equal to 1:6.5; ethanol is removed by drying the suspension to obtain granules on the spray dryer.EFFECT: method enables single-step production of nanostructured powders with high homogeneous distribution of rare-earth elements in the volume of crystallites of the powder, particle size of 40–65 nm, dispersity of specific surface area of more than 120 m/g, as a result of which ceramics is produced from these powders with high light transmission and optical homogeneity.1 cl, 3 dwg, 1 tbl, 5 ex
Изобретение относится к области получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната, легированных редкоземельными элементами для производства керамики, используемой в качестве активной среды твердотельного лазера, термостойкого высокотемпературного электроизоляционного материала, окон или линз в оптических приборах, оптических элементах в ИК области спектра. Способ получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий - алюминиевого граната с редкоземельными элементами включает приготовление маточного раствора, упаривание до концентрированного состояния, совместное обратное соосаждение через распыление маточного раствора с последующим фильтрованием осажденного порошка прекурссора, декантирование, сушку, и термообработку при 1000°С, при этом маточный раствор азотнокислых солей иттрия, алюминия и азотнокислые соли редкоземельных элементов Er, Tm, Но или их композиций Er-Tm; Er-Но; Er-Tm-Но в пределах 1,0-50,0 ат.% растворяют в дистиллированной воде при нагревании и упаривают до концентрации 0,88÷0,92 моль/л, распыляют в 25% раствор гидроксида аммония, охлажденный до температуры 0°С-2°С сжатым воздухом через капилляр с обеспечением дробления струи насыщенного маточного раствора до туманообразного состояния с получением порошка прекурсора YMeAlO(ОН), где Ме=Er, Tm, Но, х=1,5; 0,05; 0,01, соответственно, пульпу декантируют в дистиллированной воде с добавлением 0,05 мас.% поливинилпирролидона от количества раствора гидроксила аммония с обеспечением образования прослоек, препятствующих гидратации и объединению частиц в плотные агломераты, фильтруют, порошки высушивают горячим воздухом при 60°С-100°С на распылительной сушилке и подвергают механоактивации на мельнице вибрационного или планетарного типа в фторопластовых барабанах циркониевыми шарами диаметром 1,0 мм в течениe 120 минут в среде этанола при соотношении порошка прекурсора к суммарному количеству циркониевых шаров и этанола, равном 1:6,5; этанол удаляют путем сушки суспензии с получением гранул на распылительной сушилке. Способ позволяет одностадийно получать наноструктурированные порошки с высоким гомогенным распределением редкоземельных элементов в объеме кристаллитов порошка, размером частиц 40,0-65,0 нм, дисперсностью по величине удельной поверхности более 120 м/г, в результате чего керамика при изготовлении из этих порошков получается с высоким светопропусканием и оптической однородностью. 3 ил., 1 табл., 5 пр.
METHOD OF PRODUCING NANOSTRUCTURED POWDERS OF SOLID SOLUTIONS BASED ON YTTRIUM-ALUMINUM GARNET WITH RARE-EARTH ELEMENT OXIDES
FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to production of nanostructured powders of solid solutions based on yttrium-aluminum garnet, alloyed with rare-earth elements for production of ceramics, used as an active medium of a solid-state laser, heat-resistant high-temperature electric insulating material, windows or lenses in optical instruments, optical elements in the infrared region of the spectrum. Method of producing nanostructured powders of solid solutions based on yttrium-aluminum garnet with rare-earth elements involves preparation of a mother solution, evaporation to a concentrated state, combined coprecipitation through coprecipitation of the mother solution with subsequent filtration of the precipitated precursor powder, decantation, drying, and heat treatment at 1,000 °C, wherein the mother solution of nitrate salts of yttrium, aluminum and nitrate salts of rare-earth elements Er, Tm, Ho or their compositions Er-Tm; Er-No; Er-Tm-No within 1.0–50.0 at% is dissolved in distilled water while heating and evaporated to concentration of 0.88÷0.92 mol/l, is sprayed in 25 % ammonium hydroxide solution cooled to temperature of 0 °C–2 °C compressed air through capillary with providing crushing of jet of saturated mother solution to fog-like condition to produce precursor powder YMeAlO(OH), where Me=Er, Tm, Ho, x=1.5; 0.05; 0.01, respectively, the pulp is decanted in distilled water with addition of 0.05 wt% polyvinylpyrrolidone from the amount of the ammonium hydroxyl solution to form interlayers preventing hydration and combining the particles into dense agglomerates, filtering, powders are dried by hot air at 60 °C–100 °C on spray drier and subjected to mechanical activation in vibration or planetary type mill in fluoroplastic drums with zirconium balls with diameter of 1.0 mm for 120 minutes in ethanol medium at ratio of precursor powder to total amount of zirconium balls and ethanol equal to 1:6.5; ethanol is removed by drying the suspension to obtain granules on the spray dryer.EFFECT: method enables single-step production of nanostructured powders with high homogeneous distribution of rare-earth elements in the volume of crystallites of the powder, particle size of 40–65 nm, dispersity of specific surface area of more than 120 m/g, as a result of which ceramics is produced from these powders with high light transmission and optical homogeneity.1 cl, 3 dwg, 1 tbl, 5 ex
Изобретение относится к области получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната, легированных редкоземельными элементами для производства керамики, используемой в качестве активной среды твердотельного лазера, термостойкого высокотемпературного электроизоляционного материала, окон или линз в оптических приборах, оптических элементах в ИК области спектра. Способ получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий - алюминиевого граната с редкоземельными элементами включает приготовление маточного раствора, упаривание до концентрированного состояния, совместное обратное соосаждение через распыление маточного раствора с последующим фильтрованием осажденного порошка прекурссора, декантирование, сушку, и термообработку при 1000°С, при этом маточный раствор азотнокислых солей иттрия, алюминия и азотнокислые соли редкоземельных элементов Er, Tm, Но или их композиций Er-Tm; Er-Но; Er-Tm-Но в пределах 1,0-50,0 ат.% растворяют в дистиллированной воде при нагревании и упаривают до концентрации 0,88÷0,92 моль/л, распыляют в 25% раствор гидроксида аммония, охлажденный до температуры 0°С-2°С сжатым воздухом через капилляр с обеспечением дробления струи насыщенного маточного раствора до туманообразного состояния с получением порошка прекурсора YMeAlO(ОН), где Ме=Er, Tm, Но, х=1,5; 0,05; 0,01, соответственно, пульпу декантируют в дистиллированной воде с добавлением 0,05 мас.% поливинилпирролидона от количества раствора гидроксила аммония с обеспечением образования прослоек, препятствующих гидратации и объединению частиц в плотные агломераты, фильтруют, порошки высушивают горячим воздухом при 60°С-100°С на распылительной сушилке и подвергают механоактивации на мельнице вибрационного или планетарного типа в фторопластовых барабанах циркониевыми шарами диаметром 1,0 мм в течениe 120 минут в среде этанола при соотношении порошка прекурсора к суммарному количеству циркониевых шаров и этанола, равном 1:6,5; этанол удаляют путем сушки суспензии с получением гранул на распылительной сушилке. Способ позволяет одностадийно получать наноструктурированные порошки с высоким гомогенным распределением редкоземельных элементов в объеме кристаллитов порошка, размером частиц 40,0-65,0 нм, дисперсностью по величине удельной поверхности более 120 м/г, в результате чего керамика при изготовлении из этих порошков получается с высоким светопропусканием и оптической однородностью. 3 ил., 1 табл., 5 пр.
METHOD OF PRODUCING NANOSTRUCTURED POWDERS OF SOLID SOLUTIONS BASED ON YTTRIUM-ALUMINUM GARNET WITH RARE-EARTH ELEMENT OXIDES
Способ получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната с оксидами редкоземельных элементов
LUKIN EVGENIJ STEPANOVICH (author) / POPOVA NELLYA ALEKSANDROVNA (author) / PAVLYUKOVA LIANA TAGIROVNA (author) / ZHUKOV ALEKSANDR VASILEVICH (author) / CHIZHEVSKAYA SVETLANA VLADIMIROVNA (author) / LUCHKOV ANDREJ ANATOLEVICH (author) / KULIKOV NIKITA ALEKSEEVICH (author)
2019-09-12
Patent
Electronic Resource
Russian
IPC:
C30B
SINGLE-CRYSTAL GROWTH
,
Züchten von Einkristallen
/
B22F
Verarbeiten von Metallpulver
,
WORKING METALLIC POWDER
/
B82B
Nanostrukturen, gestaltet durch die Manipulation von einzelnen Atomen, Molekülen, oder einer begrenzten Ansammlung von Atomen oder Molekülen als einzelne Einheiten
,
NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS
/
B82Y
Bestimmter Gebrauch oder bestimmte Anwendung von Nanostrukturen
,
SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES
/
C01F
COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
,
Verbindungen der Metalle Beryllium, Magnesium, Aluminium, Calcium, Strontium, Barium, Radium, Thorium oder der Seltenen Erden
/
C04B
Kalk
,
LIME
/
G02B
Optische Elemente, Systeme oder Geräte
,
OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
/
H01S
Vorrichtungen, die stimulierte Emission verwenden
,
DEVICES USING STIMULATED EMISSION
| European Patent Office | 2019
| European Patent Office | 2019
| European Patent Office | 2020
| European Patent Office | 2019
Rare earth doped yttrium aluminum garnet (YAG) selective emitters
| British Library Online Contents | 2001