Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Изменения структурных свойств поликристаллического Y2O3 при нагреве на воздухе и в вакууме


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-11-36-46

Полный текст:




Аннотация

Обнаружены полиморфные превращения первого и второго рода упорядоченной кубической структуры типа С в неупорядоченную типа С1 при нагреве образцов Y2O3 чистотой 99,990 % для люминофоров в интервале 500‒1100 оС на воздухе и в вакууме. Фазовые превращения протекают без изменения химического состава кислорода в оксиде иттрия. Определен механизм этих превращений. Химический состав кислорода кубической структуры типа С1 Y2O3 устойчив до 1750 оС на воздухе и до 1500 оС в вакууме. Изучено изменение химического состава Y2O3 ‒ х по содержанию кислорода в кубической фазе типа С1. Эта структура устойчива до 2200 оС на воздухе и до 1800 оС в вакууме. При этих температурах неупорядоченная фаза типа С1 распадается на упорядоченную фазу типа Сх и моноклинную фазу типа В. Впервые теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что при нагреве образцов Y2O3 в интервале 2100‒2200 оС в вакууме и при отклонении от стехиометрии по содержанию кислорода до состава YO1,37 кубическая фаза типа Сх распадается на две: кубическую фазу типа F (параметр решетки a = 0,5265 нм, пространственная группа Fm3m) с анионными вакансиями и кубическую фазу типа С11 (a = 1,0652 нм, пространственная группа Ia3) с центрами окраски. Определен показатель преломления этих фаз. Фазы типов F и С11 устойчивы при нагреве на воздухе до 1300 оС. Образцы оксида иттрия окисляются до состава Y2O3 в интервале 1300‒1400 оС на воздухе. Определена энергия миграции кислорода в решетку оксида иттрия. Рассчитана скорость диффузии кислорода при окислении и обнаружена зависимость скорости диффузии от температуры окисления и выдержки.

Об авторе

А. Е. Соловьева
Сухумский физико-технический институт Академии наук Абхазии
Россия
Д. ф.-м. н.
Сухум


Список литературы

1. Корниенко, О. А. Фазовое равновесие в бинарной системе La2O3‒Dy2O3, СеО2‒La2O3‒Dy2O3 / О. А. Корниенко, С. В. Юшкевич, О. И. Быков [и др.] // Журнал Европейского керамического общества. ― 2022. ― Т. 42, № 13. — C. 5820‒5830.

2. Баковец, В. В. Особенности изменения интенсивностей основных полос фотолюминесценции ионов Tb3+ и их сателлитов в поликристаллическом люминофоре Gd2O3 : Tb (3 мол. %) / В. В. Баковец, П. Е. Плюснин, И. В. Юшина [и др.] // Физика твердого тела. ― 2023. ― Т. 65, вып. 5. ― С. 839‒848.

3. Волченкова, З. С. Электропроводность и подвижность ионов кислорода в Y2O3 с малыми добавками HfO2 / З. С. Волченкова, Д. С. Зубанова // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. ― 1978. ― Т. 11, № 12. ― С. 2211‒2215.

4. Sasaki, K. Electronic conductivity in Ln2O3 in solid solution with ZrO2 / K. Sasaki, H. P. Seifer , L .J. Gauckler // J. Electrochemical. ― 1994. ― Vol. 141, № 10. ― P. 2759‒2768.

5. Бакунов, В. С. Керамика из огнеупорных окислов / В. С. Бакунов, В. Л. Балкевич, И. Я. Гузман. ― М. : Металлургия, 1977. ― 304 с.

6. Плотников, В. В. Полупроводниковые приборы / В. В. Плотников, Л. К. Чиркин. ― М. : Высшая школа, 1987. ― 479 с.

7. Шевченко, В. Я. Техническая керамика / В. Я. Шевченко, С. М. Баринов. ― М. : Наука, 1993. ― 235 с.

8. Коряжкина, М. Н. Исследование влияния оптического излучения на резистивное переключение МДП-структур на основе ZrO2 (Y) на подложках Si (001) с наноструктурами Ge / M. Н. Коряжкина, Д. О. Филатов, М. Е. Шенина [и др.] // ФТП. ― 2022. ― Т. 56, вып. 8. ― С. 723‒727.

9. Исаев, A. Г. Исследование свойств филаментов в структурах на основе HfO2 при помощи атомносиловой микроскопии с измерением проводимости / А. Г. Исаев, А. Е. Пермякова // Журнал технической физики. ― 2023. ― Т. 56, вып. 8. ― С. 1143‒1151.

10. Кнунянц, И. Л. Химическая энциклопедия. Т. 2 / И. Л. Кнунянц. ― М. : Советская энциклопедия, 1990. ― 671 с.

11. Глушкова, В. Б. Диоксид гафния и его соединения с оксидами редкоземельных элементов / В. Б. Глушкова, М. В. Кравчинская, А. К. Кузнецов, П. А. Тихонов. ― Л. : Наука, 1984. ― 176 с.

12. Соловьева, А. Е. Влияние дефектов структуры на фазовые превращения в оксиде иттрия на воздухе и в вакууме / А. Е. Соловьева // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. ― 1985. ― Т. 21, № 5. ― С. 808‒813.

13. Шмытько, И. М. Влияние межкристаллитных границ на образование новых структурных состояний в простых редкоземельных оксидах / И. М. Шмытько, Г. Р. Ганеева, А. С. Аронин // Физика твердого тела. ― 2015. ― Т. 57, вып. 1. ― С. 128‒134.

14. Шмытько, И. М. Тетрагональные нанокристаллические фазы в оксидах Re2O3 / И. М. Шмытько, В. В. Кедров // Физика твердого тела. ― 2022. ― Т. 64, вып. 12. ― С. 2034‒2039.

15. Соловьева, А. Е. Изучение кристаллической структуры и электрофизических свойств поликристаллического оксида иттрия при нагреве в вакууме / А. Е. Соловьева // Успехи прикладной физики. ― 2019. ― Т. 7, № 2. ― С. 177‒187.

16. Swamy, V. High-temperature powder X-ray diffraction of yttria to melting point / V. Swamy, N. A. Dubrovinskaya, L. S. Dubrovinsky // J. Mater. Res. ― 1999. ― Vol. 14, № 2. ― P. 456‒459.

17. Атоу, Т. Ударно-индуцированный фазовый переход M2O3 (M ― соединения типа Sc, Y, Sm, Gd и In) / Т. Атоу, К. Кусаба, К. Фукуока [et al.] // J. Solud. State Chem. ― 1990. ― Vol. 89, № 2. ― Р. 378‒384.

18. Ион, Родика-Мариана. Зеленый синтез наночастиц оксида иттрия / Родика-Мариана Ион // Справочник по экологии синтеза наноматериалов и соединений Александрина Нута. ― 2021. ― Вып. 16. ― С. 3.

19. Соловьева, А. Е. Изменения кристаллической структуры и электрофизических свойств поликристаллического оксида индия при нагреве на воздухе / А. Е. Соловьева // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 12. ― С. 55‒50. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-12-55-60.

20. Соловьева, А. Е. Дефекты структуры и фазовые превращения в поликристаллическом диоксиде церия при нагреве в вакууме и на воздухе / А. Е. Соловьева // Новые огнеупоры. ― 2023. ― № 7. ― С. 42‒51.

21. Агарков, Д. А. Влияние термообработки на теплопроводность монокристаллов твердых растворов на основе ZrO2, стабилизированных оксидами скандия и иттрия / Д. А. Агарков, М. А. Борик, Г. М. Кораблева [et al.] // Физика твердого тела. ― 2020. ― Т. 62, вып. 12. ― С. 2093‒2100.

22. Borik, M. G. Phase composition and mechanical properties of Sm2O3 partialle stabilized zirconia crystals / M. G. Borik, A. V. Kulebyakina, E. E. Lomonovа [et al.] // Journal of Crystal Growth. ― 2022. ― № 11. ― P. 1630‒1642.

23. Соловьева, А. Е. Образование кубической модификации с ОЦК-решеткой типа С в поликристаллических диоксидах гафния, циркония и церия при нагреве / А. Е. Соловьева // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 3. ― С. 48‒58. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-3-48-58.

24. Самсонов, Г. В. Физико-химические свойства окислов / Г. В. Самсонов. ― М. : Металлургия, 1978. ― 471 с.

25. Диасамидзе, Э. М. Структурные изменения поликристаллического оксида алюминия при высокотемпературном отжиге в вакууме и ионном облучении / Э. М. Диасамидзе, В. Л. Марков, Г. Я. Романова, А. Е. Соловьева // Физика и химия обработки материалов. ― 1989. ― № 6. ― С. 25‒30.

26. Соловьева, А. Е. Структурные изменения в поликристаллическом оксиде индия после ионного облучения / А. Е. Соловьева // Новые огнеупоры. ― 2022. ― № 11. ― С. 39‒47. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-11-39-47.

27. Katagiri, S. A new high-temperature modification of face-centered cubic Y2O3 / S. Katagiri, N. Ishizawa, F. Marumo // Powder Diffraction. ― 1993. ― Vol. 8, № 1. ― P. 60‒65.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Соловьева А.Е. Изменения структурных свойств поликристаллического Y2O3 при нагреве на воздухе и в вакууме. Новые огнеупоры. 2023;(11):36-46. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-11-36-46

For citation: Solovyeva A.E. Changes of structural properties in polycrystalline Y2O3 under heating in air and vacuum. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2023;(11):36-46. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-11-36-46

Просмотров: 59

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)