Микроволновое реакционное спекание керамических композитов Ce:YAG-Al2O3 из порошковых смесей различного гранулометрического состава

Методом микроволнового реакционного спекания порошковых смесей Ce:Y₂O₃ + Al₂O₃ при нагреве излучением гиротрона на частоте 24 ГГц до температур 1 680-1 725 ^°C с изотермической выдержкой 15 мин получены образцы керамических композитов Ce:YAG-Al₂O₃ с плотностью до 97,2 % от теоретического значения. Предложены оптимизированные режимы спекания с замедлением нагрева в области высоких температур, обеспечивающие устойчивый микроволновый нагрев при минимальной общей продолжительности процесса. Исследовано влияние дисперсности исходного порошка Al₂O₃ на фазообразование в системе Y-Al-O. Продемонстрирована существенная активизация микроволновым электромагнитным полем диффузионных процессов в твёрдой фазе. Оптические и механические свойства образцов керамических композитов, полученных в высокоскоростных процессах микроволнового реакционного спекания, сопоставимы со свойствами аналогичных материалов, полученных в рамках стандартных методов консолидации.

На английском языке

Microwave reaction sintering of Ce:YAG-Al2O3 ceramic composites from powder mixtures of different granulometric compositions

Egorov S.V., Eremeev A.G., Sorokin A.A., Kholoptsev V.V., Balabanov S.S., Evstropov T.O., Vornovskikh A.A. and Kosyanov D.Yu.

We obtain samples of Ce:YAG-Al₂O₃ ceramic composites with a density of up to 97.2% of the theoretical value by microwave reaction sintering of Ce:Y₂O₃ + Al₂O₃ powder mixtures using heating by 24-GHz gyrotron radiation to 1680-1725^°C with an isothermal hold of 15 min. We propose optimized sintering schedules with heating slowdown at high temperatures, ensuring stable microwave heating while minimizing the total process duration. The influence of the particle size in the initial Al₂O₃ powder on the phase formation in the Y-Al-O system has been studied. A significant effect of the microwave electromagnetic field on the activation of solid-phase diffusion phenomena has been demonstrated. The optical and mechanical properties of the ceramic composite samples obtained in rapid microwave reaction sintering processes are comparable to those of similar materials obtained by conventional consolidation methods.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2025_68_09_742

Пример ссылки для цитирования

Егоров С.В., Рыбаков К.И., Сорокин А.А., Холопцев В.В., Балабанов С.С., Евстропов Т.О., Ворновских А.А., Косьянов Д.Ю. Микроволновое реакционное спекание керамических композитов Ce:YAG-Al₂O₃ из порошковых смесей различного гранулометрического состава // Изв. вузов. Радиофизика. 2025. Т. 68, № 9. C. 742–750.