ВЗАЄМОДІЯ ОКСИДІВ ЛАНТАНУ, ІТРІЮ ТА НЕОДИМУ ПРИ ТЕМПЕРАТУРІ 1600 °С

O. V. Chudinovych, E. R. Andrievskaya, J. D. Bogatyryova, Е. I. Оlifan, L. N. Spasyonova

Анотація


Вперше за допомогою методів рентгенівського фазового аналізу та петрографії досліджено фазові рівноваги у потрійній системі La2O3–Y2O3–Nd2O3 при 1600 °С у всьому інтервалі концентрацій. Встановлено, що в системі утворюються тверді розчини на основі кубічної (С) модифікації Y2O3, гексагональної (А) та моноклінної (В) модифікацій La2O3 і Nd2O3. Визначено границі розчинності та параметри елементарних комірок твердих розчинів.


Ключові слова


оксиди лантану; ітрію; неодиму; фазові рівноваги; тверді розчини; параметри елементарних комірок; функціональна та конструкційна кераміка

Повний текст:

PDF

Посилання


Wang S.F., Zhang J., Luo D.W., Gu F., Tang D.Y., Dong Z.L., Tan G.E., Que W.X., Zhang T.S., Li S., Kong L.B. Transparent ceramics: Processing, materials and applications. Progress in Solid State Chemistry, 2013, vol. 41, pp. 20–54. http://dx.doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2012.12.002

Sanghera J., Bayya S., Villalobos Guillermo, Kim Woohong, Frantz Jesse, Shaw Brandon, Sadowski Bryan, Miklos R., Baker Colin, Hunt Michael, Aggarwal Ishwar, Kung Fred. Transparent ceramics for high–energy laser systems. Optical Materials, 2011, vol. 33, pp. 511–518. http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2010.10.038

Boniecki Marek, Librant Zdzisław, Wajler Anna, Wesołowski Władysław, Weglarz Helena. Fracture toughness, strength and creep of transparent ceramics at high temperature. Ceramics International. 2012, vol. 38, pp. 4517–4524. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.02.028

Vydryk G.A, Solovyov T.V., Kharitonov F.YA. Prozrachnaya keramika [Transparent ceramics] Moscow: Energy, 1980, 96 p. (in Russian)

Chen By Shi, Wu Yiquan. New opportunities for transparent ceramics. Amer. Ceram. Soc. Bull, 2013, vol. 2, pp. 32–37.

Chen Y., Lin X., Lin Y., Luo Z. Spectroscopic properties of Yb3+ ions in La2(WO4)3 crystal. Solid State Comm, 2004, vol. 132, pp. 533–538. http://dx.doi.org/10.1016/j.ssc.2004.09.010

Gong X., Xiong F., Lin Y. Crystal growth and spectral properties of Pr3+:La2(WO4)3. Mater. Res. Bull, 2007, vol. 42, pp. 413–419. http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2006.07.013

Lakshminarasimhan N., Varadaraju U.V. Luminescent host lattices, LaInO3 and LaGaO3 reinvestigation of luminescence of d10 metal ions. Mater. Res. Bull, 2006, vol. 41, pp. 724–731. http://dx.doi.org/10.1016/j. materresbull.2005.10.010

Taira T. Domain-controlled laser ceramics toward Giant Micro-photonics. Optical Mater. Express, 2011, vol. 1, no 5, pp. 1040–1050. https://doi.org/10.1364/OME.1.001040

Qing Lu. Q. Yang, C. Jiang, S. Lu, Y. Yuan, Q. Liu. Spectroscopic properties and structure refinement of Nd3+(Y0.9La0.1)2O3 transparent ceramics. Optical Mater. Express, 2014, vol. 5, no 2, pp. 1035–1040. http:// dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2014.05.009

Kumar G. A., Lu Jianren, A. Alexander Kaminskii, Ken-Ichi Ueda. Spectroscopic and stimulated emission characteristics of Nd3+ in transparent Y2O3 Ceramics. J. Quantum Electronics, 2006, vol. 42, no 7, pp. 643– 650. http://dx.doi.org/10.1109/JQE.2006.875868

Wang Nengli, Zhang Xiyan, Qiu Guanming, Sun Haiying, Liu Quansheng, Mi Xiaoyun, Wang Xiaochun. Synthesis of La3+ and Nd3+ co-doped yttria nanopowder for transparent ceramics by oxalate precipitation method. J. Rare Earths, 2010, vol. 28, no 2, pp. 232–236. http://dx.doi.org/10.1016/S1002-0721(09)60086-7

Yoshimura Masahiro, Rong Xiao–Zheng. Various solid solutions in the systems Y2O3–R2O3 (R – La, Nd, and Sm) at high temperature. J. Mater. Sci. Lett, 1997, vol. 16, pp. 1961–1963. http://dx.doi. org/10.1023/A:1018559322304.

Andrievskaya E.R. Fazovy’e ravnovesiya v sistemah oksidov gafniya, cirkoniya i ittriya s oksidami redkozemel’ny’h e`lementov [Phase equilibria in systems hafnium oxide, zirconium and yttrium oxides of rare earth elements.] Kiev, Nuykova dymka, 2010, 470 p. (in Russian)

Andrievskaya E.R. Phase equilibria in the refractory oxide systems of zirconia, hafnia and yttria with rare– earth oxides. J. European Ceram. Soc., 2008, vol. 28, no 12, pp. 2363–2388. http://dx.doi.org/doi:10.1016/j. jeurceramsoc.2008.01.009

Coutures J, Rouanet A., Verges R., Foex M. Etude a haute temperature des systems formes par le sesquioxyde de lanthane et les sesquioxydes de lanthanides. I. Diagrammes de phases (1400 oC < T < T Liquide). J. Solid State Chem, 1976, vol. 17, no 1–2, pp. 172–182. http://dx.doi.org/10.1016/0022-4596(76)90218-8

Coutures J. Sibieude F., Foex M. Etude a haute température des systèmes formés par les sesquioxydes de lanthane avec les sesquioxydes de lanthanides. II. Influence de la trempe sur la nature des phases obtenues à la température ambiante. J. Solid State Chem, 1976, 17, pp. 377–384. http://dx.doi.org/10.1016/S0022- 4596(76)80006-0

Lopato L.M., Nyhmanov B.S, Shevchenko A.V., Zaitseva Z.A. Vzaimodeystvie oksida lantana s oksidom ittriya. Izv. USSR Academy of Sciences. Ino. Materials, 1986, 22, no 5, pp.771–774 (in Russian)

Berndt V. Maier D., Keller C. New ABO3 interlanthanide perovskite compounds. J. Solid State Chem, 1975, vol. 13, no 1–2, pp. 131–135. http://dx.doi.org/10.1016/0022-4596(75)90090-0

Mizuno M., Rouanet A., Yamada T., Noguchi T. Phase diagram of the system La2O3–Y2O3 at high temperatures. J. Ceram. Soc. Japan, 1976, vol. 84, no 7, pp. 342–347. http://dx.doi.org/10.2109/ jcersj1950.84.971_342

Coutures J., Foex M. Etude a haute temperature du diagrama d’ equilibrie du systeme forme par le sesquioxyde d’yttrium. J. Solid State Chem, 1974, vol. 11, no 4, pp. 294–300. http://dx.doi.org/10.1016/ S0022-4596(74)80034-4

George Wei, Emma T., Rhodes William H. Analytical microscopy study of phases and fracture in Y2O3–La2O3 alloys. J. Am. Ceram. Soc, 1988, vol. 71, no 10, pp. 820–825. http://dx.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1988.tb07529.x

Rhodes W.H. Controlled transient solid second phase sintering of yttria. J. Am. Ceram. Soc, 1981, vol. 64, no 1, pp. 13–17. http://dx.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1981.tb09551.x

Coutures J., Verges R., Foex M. Etude a haute temperature des systemes formes par le sesquioxyde de neodyme avec les sesquioxides d’ yttrium et d’ ytterbium. Mater. Res. Bull, 1974, vol. 9, no 12, pp. 1603–1612. http:// dx.doi.org/10.1016/0025-5408(74)90150-0

Adylov G.T., Voronov G.V., Sigalov L.M. The system Nd2O3–Y2O3. Inorg. Mater, 1987, vol. 23, no 11. pp. 1146–1164.

. Huang S., O. Van der Biest, Vleugels J. Experimental investigation and thermodynamic assessment of the Nd2O3–Y2O3 system. J. Am. Ceram. Soc, 2006, vol. 89, no 8, pp. 2596–2601. http://dx.doi.org /10.1111/j.1551- 2916.2006.01072.x

Chavan S.V., Achary S.N., Tyagy A.K. XRD investigations in the Nd2O3–Y2O3 system and structural studies of a stabilized monoclinic phase. J. comp, 2007, vol. 441, pp. 332–336.

Salehi S., Yuksel B., Vanmeensel K., Van der Biest O., Vleugels J. Nd2O3–Y2O3 double stabilized ZrO2–TiCN nanocomposites. Materials chem. Phys, 2009, vol. 113, pp. 596–601.

Soboleva L.V., Chirkin A.P. Nd2O3– Al2O3–Y2O3 phase diagram and the growth of (Y, Nd) Al5O12 single crystals. Crystallography reports, 2003, vol. 48, no 5, pp. 945–949.

Fabrichnaya O., Savinykh G., Schreiber G., Seifert H.J. Phase relations in the ZrO2–Nd2O3–Y2O3–Al2O3 system: Experimental study and thermodynamic modeling. J. Europ. Ceram. Soc, 2012, vol. 32, pp. 3171–3185. http:// dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.034

Toropov S.A., Borzakovskiy V.P., Lapin V.V., Kurtseva N.N. Diagrammy’ sostoyaniya sistem tugoplavkih oksidov [State diagrams of refractory oxides] Leningrad, Nauka, 1987, 822 p. (in Russian).

Chudinovych О.V. Vzaimodіа oksidоv ittriya ta neodima pri temperature 1500 °С [The interaction of neodymium and yttrium oxide at 1500 °C] Ukrainian Chemistry Journal., 2016, vol. 82, no 8, pp. 92-97. (in Ukrainian).

Chudinovych О.V., Andrievskaya E.R., Bogatyryova J.D., Shirokov A.V. Phase Relations in the Yttria– Neodymia System at 1500 °С. Processing and Application of Ceramics., 2017, vol. 11, no 1, pp. 1–6. http:// dx.doi.org /10.2298/PAC1701001C


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Wang S.F., Zhang J., Luo D.W., Gu F., Tang D.Y., Dong Z.L., Tan G.E., Que W.X., Zhang T.S., Li S., Kong L.B. Transparent ceramics: Processing, materials and applications // Progress Solid State Chemistry. – 2013. – Vol. 41. – P. 20–54. http://dx.doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2012.12.002.

2. Sanghera J., Bayya S., Villalobos Guillermo, Kim Woohong, Frantz Jesse, Shaw Brandon, Sadowski Bryan, Miklos R., Baker Colin, Hunt Michael, Aggarwal Ishwar, Kung Fred. Transparent ceramics for high–energy laser systems // Optical Materials. – 2011. – Vol. 33. – P. 511–518. http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2010.10.038.

3. Boniecki M., Librant Z., Wajler A., Wesołowski W., Weglarz H. Fracture toughness, strength and creep of transparent ceramics at high temperature // Ceramics International. – 2012. – Vol. 38. – P. 4517–4524. http:// dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.02.028.

4. Выдрик Г.А., Соловьева Т.В, Харитонов Ф.Я. Прозрачная керамика. – М: Энергия, 1980. – 96 с.

5. Chen B.S., Wu Y. New opportunities for transparent ceramics // Amer.Ceram. Soc. Bull. – 2013. – Vol. 2. – P. 32–37.

6. Chen Y., Lin X., Lin Y., Luo Z. Spectroscopic properties of Yb3+ ions in La2(WO4)3 crystal // Solid State Comm. – 2004. – Vol. 132. – Р. 533–538. http://dx.doi.org/10.1016/ j.ssc.2004.09.010.

7. Gong X., Xiong F., Lin Y. Crystal growth and spectral properties of Pr3+:La2(WO4)3. // Mater. Res. Bull. – 2007. – Vol. 42. – P. 413–419. http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2006.07.013.

8. Lakshminarasimhan N., Varadaraju U.V. Luminescent host lattices, LaInO3 and LaGaO3 reinvestigation of luminescence of d10 metal ions // Mater. Res. Bull. – 2006. – Vol. 41. – Р. 724–731. http://dx.doi.org/10.1016/j. materresbull.2005.10.010.

9. Taira T. Domain-controlled laser ceramics toward Giant Micro-photonics // Optical Mater. Express. – 2011. – Vol. 1, N 5. – P. 1040–1050. https://doi.org/10.1364/OME.1.001040

10. Qing Lu. Q. Yang, C. Jiang, S. Lu, Y. Yuan, Q. Liu. Spectroscopic properties and structure refinement of Nd3+(Y0.9La0.1)2O3 transparent ceramics // Optical Mater. Express. – 2014. – Vol. 5, N 2. – P. 1035–1040. http:// dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2014.05.009

11. Kumar G.A., Lu Jianren, A. Alexander Kaminskii, Ken-Ichi Ueda. Spectroscopic and stimulated emission characteristics of Nd3+ in transparent Y2O3 Ceramics // J. Quantum Electronics. – 2006. – Vol. 42, N 7. – P. 643-650. http://dx.doi.org/10.1109/JQE.2006.875868

12. Wang Nengli, Zhang Xiyan, Qiu Guanming, Sun Haiying, Liu Quansheng, Mi Xiaoyun, Wang Xiaochun. Synthesis of La3+ and Nd3+ co-doped yttria nanopowder for transparent ceramics by oxalate precipitation method // J. Rare Earths. – 2010. – Vol. 28, N 2. – P. 232–236. http://dx.doi.org/doi:10.1016/S1002- 0721(09)60086-7

13. Yoshimura M., Rong X.–Z. Various solid solutions in the systems Y2O3–R2O3 (R – La, Nd, and Sm) at high temperature // J. Mater. Sci. Lett. – 1997. – Vol. 16. – P. 1961–1963. http://dx.doi.org/10.1023/A:1018559322304.

14. Андриевская Е.Р. Фазовые равновесия в системах оксидов гафния, циркония и иттрия с оксидами редкоземельных элементов: Монография. – К.: Наук. думка, 2010. – 470 с.

15. Andrievskaya E.R. Phase equilibria in the refractory oxide systems of zirconia, hafnia and yttria with rare– earth oxides // J. European Ceram. Soc. – 2008. – Vol. 28, N 12. – Р. 2363–2388. http://dx.doi.org/10.1016/j. jeurceramsoc.2008.01.009.

16. Coutures J, Rouanet A., Verges R., Foex M. Etude a haute temperature des systems formes par le sesquioxyde de lanthane et les sesquioxydes de lanthanides. I. Diagrammes de phases (1400 oC < T < T Liquide) // J. Solid State Chem. – 1976. – Vol.

17, N 1–2. – P. 172–182. http://dx.doi.org/10.1016/0022-4596(76)90218-8. 17. Coutures J. Sibieude F., Foex M. Etude a haute température des systèmes formés par les sesquioxydes de lanthane avec les sesquioxydes de lanthanides. II. Influence de la trempe sur la nature des phases obtenues à la température ambiante // J. Solid State Chem. – 1976. – Vol. 17. – P. 377–384. http://dx.doi.org/10.1016/ S0022-4596(76)80006-0.

18. Лопато Л.М., Нигманов Б.С., Шевченко А.В., Зайцева З.А. Взаимодействие оксида лантана с оксидом иттрия // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. – 1986. – 22, № 5. – С. 771–774.

19. Berndt V. Maier D., Keller C. New ABO3 interlanthanide perovskite compounds // J. Solid State Chem. – 1975. – Vol. 13, N 1–2. – P. 131–135. http://dx.doi.org/10.1016/0022-4596(75)90090-0.

20. Mizuno M., Rouanet A., Yamada T., Noguchi T. Phase diagram of the system La2O3–Y2O3 at high temperatures // J. Ceram. Soc. Japan. – 1976. – Vol. 84, No. 7. – P. 342–347. http://dx.doi.org /10.2109/ jcersj1950.84.971_342.

21. Coutures J., Foex M. Etude a haute temperature du diagrama d’ equilibrie du systeme forme par le sesquioxyde d’yttrium // J. Solid State Chem. – 1974. – Vol. 11, N 4. – P. 294–300. http://dx.doi.org/10.1016/ S0022-4596(74)80034-4.

22. George W., Emma T., Rhodes William H. Analytical microscopy study of phases and fracture in Y2O3–La2O3 alloys // J. Am. Ceram. Soc. – 1988. – Vol. 71, N 10. – P. 820–825. http://dx.doi.org /10.1111/j.1151-2916.1988. tb07529.x.

23. Rhodes W.H. Controlled transient solid second phase sintering of yttria // J. Am. Ceram. Soc. – 1981. – Vol. 64, N 1. – P. 13–17. http://dx.doi.org /10.1111/j.1151-2916.1981.tb09551.x.

24. Coutures J., Verges R., Foex M. Etude a haute temperature des systemes formes par le sesquioxyde de neodyme avec les sesquioxides d’ yttrium et d’ ytterbium // Mater. Res. Bull. – 1974. – Vol. 9, N 12. P.1603–1612. http:// dx.doi.org /10.1016/0025-5408(74)90150-0

25. Adylov G.T., Voronov G.V., Sigalov L.M. The system Nd2O3–Y2O3 // Inorg. Mater. – 1987. – Vol. 23, N 11. – P. 1146–1164.

26. Huang S., O. Van der Biest, Vleugels J .Experimental investigation and thermodynamic assessment of the Nd2O3–Y2O3 system // J. Am. Ceram. Soc. – 2006. – Vol. 89, N 8. – P. 2596–2601. http://dx.doi.org /10.1111/j.1551-2916.2006.01072.x

27. Chavan S.V., Achary S.N., Tyagy A.K. XRD investigations in the Nd2O3–Y2O3 system and structural studies of a stabilized monoclinic phase // J. Comp. – 2007. – Vol. 441. – P. 332–336.

28. Salehi S., Yuksel B., Vanmeensel K., Van der Biest O., Vleugels J. Nd2O3–Y2O3 double stabilized ZrO2–TiCN nanocomposites // Materials Chem. Phys. – 2009. – Vol. 113. – P. 596–601.

29. Soboleva L.V., Chirkin A.P. Nd2O3– Al2O3–Y2O3 phase diagram and the growth of (Y, Nd) Al5O12 single crystals // Crystallography reports. – 2003 – Vol. 48, N 5. – P. 945–949.

30. Fabrichnaya O., Savinykh G., Schreiber G., Seifert H.J. Phase relations in the ZrO2–Nd2O3–Y2O3–Al2O3 system: Experimental study and thermodynamic modeling // J. Europ. Ceram. Soc. – 2012. – Vol. 32. – P. 3171–3185. http://dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.034

31. Торопов С.А., Барзаковский В.П., Лапин В.В., Курцева Н.Н. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов. Л.: Наука, 1969. – 822c.

32. Чудінович О.В. Взаємодія оксидів ітрію та неодиму при температурі 1500 °С // Український хімічний журнал. – 2016. – 82, № 8. – С. 92-97.

33. Chudinovych О.V., Andrievskaya E.R., Bogatyryova J.D., Shirokov A.V. Phase Relations in the Yttria– Neodymia System at 1500 °С // Processing and Application of Ceramics. – 2017. – Vol. 11, N 1. – P. 1–6. http://dx.doi.org/10.2298/PAC1701001C.





DOI: https://doi.org/10.18524/2304-0947.2017.2(62).102217

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.