Методом химического соосаждения синтезированы нанокристаллические порошки иттрий-скандий-алюминиевого граната (YSAG), легированного катионами неодима Nd3+ и самария Sm3+. Проведено исследование их морфологии, фазового и гранулометрического составов. Из полученных керамических порошков с помощью различных методов прессования изготовлено три типа образцов: стандартные некомпозитные образцы сравнения, образцы с композитной структурой одного и того же состава, образцы композитной керамики с различным составом слоев. Образцы керамики первого и второго типов демонстрировали высокую прозрачность и однородность микроструктуры. Незначительное снижение светопропускания образцов третьего типа связано с наличием некоторого количества остаточных пор и включений около границы раздела слоев. Образование данных дефектов связано с отличиями в кинетике спекания составов. Исследовано влияние параметров одноосного и холодного изостатического прессования композитных компактов на микроструктуру и оптические свойства композитной керамики состава YSAG:Nd3+/YSAG:Sm3+. Показано, что на границе раздела между слоями YSAG:Nd и YSAG:Sm существует область градиентного легирования катионами самария, протяженность которой, предположительно, может зависеть от условий прессования и параметров спекания композитных компактов.
Федор Федорович Малявин – заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Дмитрий Павлович Бедраков – аспирант 1-го курса, инженер сектора спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Александр Александрович Кравцов – кандидат технических наук, заведующий сектором синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Виталий Алексеевич Тарала – кандидат химических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Виктория Евгеньевна Супрунчук – кандидат химических наук, старший научный сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Дмитрий Сергеевич Вакалов – кандидат физико-математических наук, заведующий сектором физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Вячеслав Анатольевич Лапин – кандидат технических наук, cтарший научный сотрудник сектора физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Евгений Викторович Медяник – научный сотрудник сектора спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Константин Вячеславович Кунгурцев – заместитель начальника участка роста монокристаллов ООО НПФ «Экситон», Ставрополь, Россия
1. Tian F., Ikesue A., Li J. Progress and perspectives on composite laser ceramics: A review // Journal of the European Ceramic Society. 2022. V. 42, No. 5. P. 1833 – 1851.
2. Jing Y., Boiko V., Stachowiak P., et al. Microstructure, optical and low temperature properties of Y3Al5O12 transparent ceramics doped with different Sm3+ concentrations for laser cladding applications // Journal of the European Ceramic Society. 2024. V. 44, No. 16. P. 116783.
3. Zhu Z., Lv S., Zhang H., et al. Highly efficient actively Q-switched Nd:YAG laser // Optics Express. 2021. V. 29, No. 20. P. 32325.
4. Jing Y., Tian F., Guo L., et al. Effect of TEOS content on microstructure evolution and optical properties of Sm:YAG transparent ceramics // Optical Materials. 2024. V. 147. P. 114681.
5. Matvienko O. O., Vorona I. O., Parkhomenko S. V., et al. Impact of starting alumina powders on densification peculiarities of reactive-sintered YAG:Sm3+ ceramics // Open Ceramics. 2025. V. 21. P. 100745.
6. Hub R., Wilhelm R., Kolleck C., et al. Suppression of parasitic oscillations in a core-doped ceramic Nd:YAG laser by Sm:YAG cladding // Optics Express. 2010. V. 18, No. 12. P. 13094.
7. Лукин Е. С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Часть VI. Получение оптически прозрачных оксидных материалов // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. V. 9. P. 13 – 18.
8. Nikova M. S., Tarala V. A., Kravtsov A. A., et al. Stable garnets in the Er2O3–Sc2O3–Al2O3 oxide system for optical ceramics application // Ceramics International. 2022. V. 48, No. 24. P. 36739 – 36747.
9. Fujioka K., Sugiyama A., Fujimoto Y., et al. Ion diffusion at the bonding interface of undoped YAG/Yb?:YAG composite ceramics // Optical Materials. 2015. V. 46. P. 542 – 547.
10. Bonnet L., Boulesteix R., Maitre A., et al. Manufacturing issues and optical properties of rare-earth (Y, Lu, Sc, Nd) aluminate garnets composite transparent ceramics // Optical Materials. 2015. V. 50. P. 2 – 10.
11. Boulesteix R., Chevarin C., Belon R., et al. Manufacturing of large size and highly transparent Nd:YAG ceramics by pressure slip-casting and post-sintering by HIP: An experimental and simulation study // Materials. 2020. V. 13. P. 2199.
12. Balashov V. V., Bezotosnyi V. V., Cheshev E. A., et al. Composite ceramic Nd3+:YAG/Cr4+:YAG laser elements // Journal of Russian Laser Research. 2019. V. 40, No. 3. P. 237 – 242.
13. Ratzker B., Mottye J., Kalabukhov S., et al. Simplified single-step fabrication of composite transparent ceramics // Advanced Engineering Materials. 2024. V. 26. P. 2301541.
14. Liu W., Zeng Y., Li J., et al. Sintering and laser behavior of composite YAG/Nd:YAG/YAG transparent ceramics // Journal of Alloys and Compounds. 2012. V. 527. P. 66 – 70.
15. Yu S., Jing W., Tang M., et al. Fabrication, microstructure and optical properties of large-sized Nd:YAG and composite Yb:YAG transparent ceramic slabs // Ceramics International. 2019. V. 45, No. 15. P. 19340 – 19344.
16. Feng Y., Tian F., Liu Z., et al. Fabrication and properties of layer-structured YAG/ Yb?YAG transparent Ceramics // Rengong Jingti Xuebao/Journal of Synthetic Crystals. 2024. V. 53, No. 11. P. 1901 – 1908.
17. Esposito L., Hostasa J., Piancastelli A., et al. Multilayered YAG – Yb:YAG ceramics: manufacture and laser performance // Journal of Materials Chemistry C. 2014. V. 2, No. 47. P. 10138 – 10148.
18. Ma C., Tang F., Lin H., et al. Fabrication and planar waveguide laser behavior of YAG/Nd:YAG/YAG composite ceramics by tape casting // Journal of Alloys and Compounds. 2015. V. 640. P. 317 – 320.
19. Ji H., Xie M., Liu Y., et al. 3D printing of Nd: YAG transparent composite ceramics // Ceramics International. 2025. V. 51, No. 19. P. 27568 – 27577.
20. Jiang B., Liu W., Huang T., et al. Microstructure of composite YAG crystal/ceramics // Ceramics International. 2009. V. 35. P. 2711 – 2713.
21. Malyavin F. F., Suprunchuk V. E., Tarala V. A., et al. Fabrication and properties of ceramics/single crystal composites based on yttrium Aluminum Garnet // Glass and Ceramics. 2024. V. 81, No. 5–6. P. 230 – 236.
22. Mendelson M. I. Average grain size in polycrystalline ceramics // Journal of the American Ceramic Society. 1969. V. 52, No. 8. P. 443 – 446.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2025.11.pp.014-024
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
