Исследование высокотемпературного композиционного материала на основе Nb, механически легированного Si
Б. В. Щетанов, Д. В. Гращенков, И. Ю. Ефимочкин,
С. В. Паэгле, Р. М. Дворецков

Исследовано влияние неконтролируемых примесей внедрения (кислорода и углерода) и Si в малых количествах на прочностные характеристики высокотемпературного композиционного материала (ВКМ) на основе Nb, получаемого порошковым методом. Установлено, что прочность образцов при изгибе, изготовленных с использованием механической гомогенизации и механического легирования, превышают прочность материала, изготовленного из исходного ниобиевого порошка от 3 до 4,5 раз, при этом, основной вклад в повышение прочности вносит механическая гомогенизация исходного ниобия. Оптимальные свойства ВКМ были полученны при легировании порошка Nb в планетарной мельнице с содержанием 1 масс. % Si и неконтролируемыми примесями (O и C). Высказано предположение о механизмах упрочнения ВКМ: при использовании гомогенизированного Nb (без кремния) упрочнение идёт по двум механизмам, как за счёт наклёпа порошка ниобия (дислокационный механизм), так и за счёт неконтролируемых (О и С) примесей, которые образуют ультрадисперсные оксиды и карбиды ниобия (дисперсионное упрочнение); при введении Si происходит дополнительное дисперсионное упрочнение силицидами ниобия. При этом авторы не исключают влияние пористости на прочность материала.

Ключевые слова: высокотемпературные материалы, порошковая металлургия, жаропрочные сплавы, композиционные материалы системы Nb – Si, механическое легирование, гомогенизация, контролируемые и неконтролируемые примеси, прочность при изгибе и твёрдость при комнатной температуре.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-5-13

Щетанов Борис Владимирович — ФГУП ВИАМ (105005, Россия, Москва, ул. Радио, д. 17), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области волокон тугоплавких соединений, высокотемпературных волокнистых и металломатричных композиционных материалов. E-mail: shetanov@mail.ru.

Гращенков Денис Вячеславович — ФГУП ВИАМ (105005, Россия, Москва,
ул. Радио, д. 17), заместитель Генерального директора ВИАМ по неме­таллическим материалам, кандидат технических наук, специалист в области неметаллических материалов, металлических композиционных материалов и теплозащиты, в том числе полимерных, металлокерамических, высокотемпературных, керамических, углеродкерамических, стеклокерамиче­ских композиционных материалов и антиокислительных защитных покрытий.

 

Ефимочкин Иван Юрьевич — ФГУП ВИАМ (105005, Россия, Москва,
ул. Радио, д. 17), начальник лаборатории, специалист в области жаропрочных металлических композиционных материалов. E-mail: iefimochkin@mail.ru.

Паэгле Сергей Вадимович — ФГУП ВИАМ (105005, Россия, Москва, ул. Радио, д. 17), инженер, специалист в области волокнистых металломатричных композиционных материалов на основе Nb. E-mail: ser.paegle@gmail.com.

Дворецков Роман Михайлович — ФГУП ВИАМ (105005, Россия, Москва,
ул. Радио, д. 17), ведущий инженер, специалист в области спектральных, химико-аналитических исследований и эталонных образцов. E-mail: r.dvoretskov@gmail.com.

Ссылка на статью:

Щетанов Б. В., Гращенков Д. В., Ефимочкин И. Ю., Паэгле С. В., Дворецков Р. М. Исследование высокотемпературного композиционного материала на основе Nb, механически легированного Si. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 5 – 13. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-5-13

Кинетика роста наноразмерной пленки германия, осаждаемой на поверхности Si (001) методом магнетронного распыления

И. С. Монахов, Г. Г. Бондаренко

Исследована кинетика роста наноразмерной пленки германия, осажденной магнетронным распылением на поверхности Si(001), с помощью разработанной экспериментальной рентгенорефлектометрической методики, отличающейся совместной регистрацией зеркально-отраженного и диффузно-рассеянного излучения. С помощью данной методики можно осуществлять in situ как анализ морфологии растущей пленки, так и контроль ее толщины с точностью до 1 нм. Получены зависимости интенсивности зеркального отражения, диффузного рассеяния, скорости роста, среднеквадратичной шероховатости пленки и ее плотности от времени осаждения. Согласно результатам измерения зеркально-отраженного излучения, шероховатость пленки увеличивалась со временем по степенному закону. Однако при толщине пленки, равной 4 нм, наблюдался четко выраженный максимум диффузного рассеяния, угловое положение которого соответствовало критическому углу полного внешнего отражения германия — 0,31°. Такая картина распределения рассеянного излучения объясняется проявлением эффекта Ионеды, заключающегося в аномальном рассеянии рентгеновского излучения, максимум которого соответствует критическому углу qC полного внешнего отражения от пленки. Экспериментально установлено, что на начальной стадии роста пленка формируется по механизму Фольмера – Вебера. Методом in situ рентгеновской рефлектометрии обнаружено, что образование сплошного слоя германиевой пленки происходит при ее толщине, равной 7 нм; последующий рост пленки осуществляется по степенному закону σf ~ tβ, где β = 0,23.

Ключевые слова: германий, квантовые точки, магнетронное распыление, рентгеновская рефлектометрия, эффект Ионеды.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-14-22

 

Монахов Иван Сергеевич — Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (101000, Москва, Мясницкая ул., 20), ведущий инженер, специалист в области физики конденсированного состояния, рентгеновских методов исследования структуры материалов. E-mail:
ivmontt@rambler.ru, imonakhov@hse.ru.

Бондаренко Геннадий Германович — Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (101000, Москва, Мясницкая ул., 20), заведующий лабораторией, доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физики конденсированного состояния, радиационной физики твердого тела. E-mail: bondarenko_gg@rambler.ru, gbondarenko@hse.ru.

Ссылка на статью

Монахов И. С., Бондаренко Г. Г. Кинетика роста наноразмерной пленки германия, осаждаемой на поверхности Si (001) методом магнетронного распыления. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 14 – 22. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-14-22

 
Синтез нанокомпозита полигидрохинон/графен
и исследование его адсорбционной способности
по отношению к ионам тяжелых металлов

А. Е. Бураков, А. В. Бабкин, И. В. Буракова,
А. В. Мележик, Т. С. Кузнецова, Е. А. Нескоромная,
Д. А. Курносов, Э. С. Мкртчян, А. Г. Ткачев

Разработан новый тип сорбционного материала для процессов удаления широкого спектра загрязнителей органической и неорганической природы — нанокомпозит полигидрохинон/графен. Предлагаемый гибридный сорбент получается полимеризацией п-бензохинона в водном растворе в присутствии дисперсии оксида графена. Для описания физико-химических свойств, морфологии и структурных характеристик материала использовали методы сканирующей электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, дифрактометрии и термогравиметрии. Адсорбционные свойства исследовали путем реализации процессов поглощения ионов тяжелых металлов Cu2+, Zn2+ и Pb2+ из водных растворов. Предварительно определяли оптимальную величину pH раствора, при которой необходимо проводить сорбцию. Кинетические исследования осуществляли в статических условиях (batch experiment). Установлено, что адсорбционная емкость сорбента по различным ионам изменяется согласно следующей последовательности:
Pb2+(63,3 мг/г) ˃ Cu2+ (41,1 мг/г) ˃ Zn2+(25,2 мг/г). Определена зависимость времени сорбции: Pb2+(60 мин) = Cu2+(60 мин) ˃ Zn2+(15 мин). Для понимания механизмов поглощения экспериментальные данные были обработаны кинетическими моделями псевдо-первого и псевдо-второго порядка, внутренней диффузии и Еловича. Сделано предположение, что сорбция на разрабатываемом материале протекает в смешанно-диффузионном режиме в сочетании со стадией химического взаимодействия.

Ключевые слова: графеновые наноматериалы, хинон, адсорбция, ионы тяжелых металлов, кинетика.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-23-35

Бураков Александр Евгеньевич — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), кандидат технических наук, доцент, специалист в области адсорбционных технологий и синтеза УНМ. E-mail: m-alex1983@yandex.ru.

Буракова Ирина Владимировна — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), кандидат технических наук, доцент, специалист в области адсорбционных технологий и синтеза УНМ. E-mail: iris_tamb68@mail.ru.

Курносов Дмитрий Александрович — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), магистрант, специалист в области адсорбционных технологий и синтеза УНМ. E-mail: ozikimoziki@mail.ru.

Мкртчян Элина Сааковна — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), магистрант, специалист в области адсорбционных технологий и синтеза УНМ. E-mail:
elina.mkrtchyan@yandex.ru.

Мележик Александр Васильевич — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области синтеза углеродных наноструктурных материалов и композитов на их основе. E-mail:
nanocarbon@rambler.ru.

Нескоромная Елена Анатольевна — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), аспирант, специалист в области адсорбционных технологий и синтеза УНМ. E-mail: lenok.n1992@mail.ru.

Бабкин Александр Викторович — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), аспирант, специализируется в области адсорбционных технологий и синтеза УНМ. E-mail: flex_trol@mail.ru.

Кузнецова Татьяна Сергеевна — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), аспирант, специали­зи­руется в области адсорбционных технологий. E-mail: kuznetsova-t-s@yandex.ru.

Ткачев Алексей Григорьевич — Тамбовский государственный технический университет (г. Тамбов, 392000, ул. Ленинградская, д. 1), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области  синтеза углеродных наноструктурных материалов и композитов на их основе. E-mail: nanotam@yandex.ru.

Ссылка на статью:

Бураков А. Е., Бабкин А. В., Буракова И. В., Мележик А. В., Кузнецова Т. С., Нескоромная Е. А., Курносов Д. А., Мкртчян Э. С., Ткачев А. Г. Синтез нанокомпозита полигидрохинон/графен и исследование его адсорбционной способности по отношению к ионам тяжелых металлов. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 23 – 35. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-23-35

 
Высокоэффективные пластификаторы-антипирены для эпоксидных полимеров

 

А. С. Мостовой, А. С. Нуртазина, Ю. А. Кадыкова, А. З. Бекешев

 

Исследована возможность использования олиго(резорцинфенилфосфата) с концевыми фенильными группами (Fylolflex) и трихлорпропилфосфата в качестве эффективных пластификаторов для эпоксидных полимеров. Применение олиго(резорцинфенилфосфата) и трихлорпропилфосфата является эффективным способом для создания эпоксидных композиций с улучшенными физико-механическими свойствами — в 2 раза повышается устойчивость эпоксидного композита к изгибающим нагрузкам и в 2 – 3 раза возрастает устойчивость к удару, а также повышаются термо- и теплостойкости. Увеличение выхода карбонизованных структур при введении в эпоксидный состав олиго(резорцинфенилфосфата) с концевыми фенильными группами и трихлорпропилфосфата, приводит к уменьшению выделения летучих продуктов термолиза в газовую фазу. Последнее обеспечивает снижение горючести эпоксидного композита, которое проявляется в понижении потери массы при поджигании на воздухе с 78 до 2,3 – 4,7 % и возрастании кислородного индекса с 19 до 28 – 31 об. %, что переводит материал в класс трудновоспламеняемых.

 

Ключевые слова: эпоксидная смола, модификация, пластификатор, снижение горючести, физико-химические и механические свойства.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-36-43

Мостовой Антон Станиславович — Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО “Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.” (413100, Саратовская обл., г. Энгельс, площадь Свободы, д. 17), кандидат технических наук, заведующий лабораторией, доцент, специалист в области создания эпоксидных композитов с высокими эксплуатационными свойствами и пониженной горючестью. Е-mail: Mostovoy19@rambler.ru.

Нуртазина Айнур Сериковна — Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО “Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.” (413100, Саратовская обл., г. Энгельс, площадь Свободы, д. 17) аспирант, специализируется в области создания эпоксидных композитов с повышенными эксплуатационными свойствами. E-mail: lab.205@yandex.ru.

Кадыкова Юлия Александровна — Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО “Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.” (413100, Саратовская обл., г. Энгельс, площадь Свободы, д. 17), доктор технических наук, заведующая кафедрой, специалист в области разработки научных основ направленного регулирования структуры и свойств полимеров и композитов функционального назначения. E-mail: lab.205@yandex.ru.

Бекешев Амирбек Зарлыкович — Актюбинский региональный государственный университет им.К.Жубанова (D02Y8H8, Казахстан, Актюбинская область, г. Актобе. Ул. Пожарского 36-2-98), кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией, специалист в области создания эпоксидных композитов с повышенными эксплуатационными свойствами. E-mail: lab.205@yandex.ru.

Ссылка на статью:

Мостовой А. С., Нуртазина А. С., Кадыкова Ю. А., Бекешев А. З. Высокоэффективные пластификаторы-антипирены для эпоксидных полимеров. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 36 – 43. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-36-43

 
Получение композиционных сплавов
Cu – Cr со слоистой структурой
с высокой дугостойкостью

Л. Е. Бодрова, С. Ю. Мельчаков, А. Б. Шубин,
Э. Ю. Гойда, Л. А. Маршук

Получены сплавы Cu – 20 масс.% Cr со слоистой структурой жидкофазной пропиткой порошков хрома расплавом меди (с использованием предкристаллизационной вибробработки их композиций). Слои композитов в различной степени обогащены хромом (~ от 2 до 90 об. %). Показано, что состав и структура слоев зависят от термовременных условий вибрации, а также от степени предварительного компактирования порошка хрома. Исследованы фазовый состав полученных сплавов, элементный состав фаз и их микротвердость. Впервые экспериментально показано, что на начальных стадиях взаимодействия Сu и Cr на базе частиц хрома образуются структурные комплексы “ядро (Cr) – оболочка (Cr + Cu)” с градиентным распределением элементов в “оболочке”. При дальнейшем взаимодействии вся частица хрома пропитывается медью. В исследовании методом сканирующей электронной микроскопии в отраженных электронах эти образования выглядят сильно размытыми и бесформенными. Таким образом формируются прекурсоры для последующей кристаллизации из них дендритов хрома. Кристаллизация этих дендритов происходит в верхних слоях расплава при необходимом и достаточном количестве меди (или при высоких перегревах). Изучена морфология дендритов, в которых кристаллизация из прекурсоров завершена не полностью. Заполняя медную матрицу во время дугообразования, прекурсоры должны существенно уменьшить контактную площадь a-Cu. При этом свариваемость контактов значительно снизится по сравнению с аналогичными композитами с матрицей из чистой меди (например, Cu – W).

Ключевые слова: медь, хром, композиционный сплав, механоактивация расплава, вибрация, микроструктура, прекурсор дендритов.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-44-52

Бодрова Людмила Ефимовна — Институт металлургии УрО РАН
(г. Екатеринбург, 620016, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области разработки и исследования структуры и свойств композиционных материалов. E-mail: bоdrova-le@mail.ru.

Мельчаков Станислав Юрьевич — Институт металлургии УрО РАН (620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области термохимии и физической химии металлических и солевых расплавов, оператор сканирующего электронного микроскопа. E-mail: s.yu.melchakov@gmail.com.

Шубин Алексей Борисович — Институт металлургии УрО РАН (620016,
г. Екатеринбург ул. Амундсена, 101), доктор химических наук, зав. лаборатории физической химии металлургических расплавов, специалист в области физи­ческой химии металлических и ионных расплавов. E-mail: shun@imet.mplik.ru.

Гойда Эдуард Юрьевич — Институт металлургии УрО РАН (620016,
г. Екатеринбург ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области разработки и исследования структуры и свойств композиционных материалов. E-mail: eddy-g0d@yandex.ru.

Маршук Лариса Александровна — Институт металлургии УрО РАН (620016, г. Екатеринбург ул. Амундсена, 101), научный сотрудник, специалист в области физической химии высокотемпературных металлургических процессов. E-mail: ferro@ural.ru.

Ссылка на статью:

Бодрова Л. Е., Мельчаков С. Ю., Шубин А. Б., Гойда Э. Ю., Маршук Л. А. Получение композиционных сплавов Cu – Cr со слоистой структурой с высокой дугостойкостью. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 44 – 52. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-44-52

 
Механические свойства конструкционного
слоистого углерод-углеродного материала
при высоких температурах

Г. Е. Мостовой, А. П. Карпов, И. В. Шишков

Исследован слоистый углерод-углеродный материал разработанный с использованием рубленого высокомодульного углеродного волокна ВПР-19С и кокса, полученного при многоразовой термомеханической обработке бакелитового лака ЛБС-1 и последующего пироуплотнения, в результате насыщения углеродом из газовой фазы при 1000 °С. Технология получения обуславливает трансверсальную анизотропию структуры материала и, соответственно, механических свойств. Полученный слоистый углерод-углеродный материал исследован на растяжение и сжатие в диапазоне температур 20 – 3000 °С. При испытаниях образцов при комнатной температуре на сжатие в направлении, параллельном оси прессования, с увеличением высоты образца в 6 раз модуль упругости материала увеличивался в 1,4 раза, при этом предел прочности уменьшается в 2,4 раза. С повышением температуры испытания происходит упрочнение материала — его прочность при растяжении в окружном направлении увеличивается в 3 раза при температуре 3000 °С, а модуль упругости в диапазоне 1000 – 2000 °С возрастает в 1,2 раза, но при дальнейшем повышении температуры испытания начинает снижаться и при температуре 3000 °С составляет 0,3 от значения при комнатной температуре.

Ключевые слова: углерод-углеродный материал, трансверсальная анизотропия, упрочнение, кокс, пек, углеродные пасмы, пироуглерод, напряженно-деформированное состояние.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-53-60

Мостовой Геннадий Ефимович — Госкорпорация “Росатом”, АО “Наука и инновации”, акционерное общество “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (Москва, 111524, ул. Электродная 2), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области механики деформирования углеродных и композиционных материалов на основе углеродных волокнистых наполнителей. Е-mail: mostovoy@yandex.ru.

Карпов Андрей Павлович — Госкорпорация “Росатом”, АО “Наука и инновации”, акционерное общество “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (Москва, 111524, ул. Электродная 2), ведущий инженер, специалист в области механики деформирования углеродных и композиционных материалов на основе углеродных волокнистых наполнителей. Е-mail: andrew.karpow@gmail.com, apkarpov@niigrafit.org.

Шишков Игорь Викторович — Госкорпорация “Росатом”, АО “Наука и инновации”, акционерное общество “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (Москва, 111524, ул. Электродная 2), инженер, специалист в области механики деформирования углеродных и композиционных материалов на основе углеродных волокнистых наполнителей. Е-mail: garshiv@gmail.com.

Ссылка на статью:

Мостовой Г. Е., Карпов А. П., Шишков И. В. Механические свойства конструкционного слоистого углерод-углеродного материала при высоких температурах. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 53 – 60. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-53-60

 
Особенности микроструктуры монокристаллического титана после длительного окисления
при температуре 875 °С

С. В. Шевцов, В. Ю. Зуфман, И. А. Ковалев,
А. С. Чернявский, К. А. Солнцев

Окисление титана на воздухе в интервале температур 750 – 950 °С сопровождается не только интенсивным ростом оксидного слоя на поверхности металла, но и значительным газонасыщением его объема. Длительная выдержка при высоких температурах и высокое сродство к компонентам газовой смеси (кислороду и азоту) приводит к формированию фаз твердых растворов на всю толщину титановой заготовки. Использование титана высокой чистоты позволяет избежать влияния примесей на изменения происходящие в микроструктуре при длительном воздействии окислительной атмосферы. Установленная кинетическая закономерность прироста массы образца от времени процесса подчиняется экспоненциально-линейной зависимости. Сопоставление кинетических данных с изменениями в микроструктуре титана указывает на нелинейность процесса роста слоев твердых растворов при экспоненциальной зависимости прироста массы образца. Переход к линейной зависимости сопровождается появлением и ростом в объеме металла промежуточного слоя с пониженным значением микротвердости. Использование подхода окислительного конструирования к окислению монокристаллического титана приводит к существенным изменениям в составе и микроструктуре исходного металла. Полученные знания дают возможность осуществлять синтез материалов на основе титана, имеющих слоистую структуру.

Ключевые слова: монокристаллический титан, твердые растворы, высокотемпературное окисление, окислительное конструирование, микротвердость.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-61-67

Шевцов Сергей Владимирович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва, 119334, Ленинский просп., 49), кандидат химических наук, и.о. старшего научного сотрудника, специалист в области неорганической химии и материаловедения. E-mail: shevtsov_sv@mail.ru.

Зуфман Валерий Юрьевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва, 119334, Ленинский просп., 49), младший научный сотрудник, специалист в области неорганической химии и материаловедения. E-mail: vyuz@yandex.ru.

Ковалев Иван Александрович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва, 119334, Ленинский просп., 49), кандидат химических наук, младший научный сотрудник, специалист в области неорганической химии и материаловедения. E-mail: vankovalskij@mail.ru.

Чернявский Андрей Станиславович — Институт металлургии и материало­ведения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва, 119334, Ленинский просп., 49), канди­дат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области неорганической химии и материаловедения. E-mail: andreych_01@mail.ru.

Солнцев Константин Александрович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва, 119334, Ленинский просп., 49), доктор химических наук, профессор, академик РАН, заведующий лабораторией, директор, специалист в области неорганической химии и материаловедения. E-mail: imet@imet.ac.ru.

Ссылка на статью:

Шевцов С. В., Зуфман В. Ю., Ковалев И. А., Чернявский А. С., Солнцев К. А. Особенности микроструктуры монокристаллического титана после длительного окисления при температуре 875 °С. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 61 – 67. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-61-67

 
Синтез гомогенно легированной цинком шихты ниобата лития и сравнительные исследования кристаллов LiNbO3:Zn различного генезиса

Н. В. Сидоров, Л. А. Бобрева, С. М. Маслобоева,
Н. А. Теплякова, М. Н. Палатников, Н. Н. Новикова

Синтезирована шихта LiNbO3:Zn (2,44 масc. %) конгруэнтного состава методом гомогенного легирования с использованием прекурсора Nb2O5:Zn (2,83 масc. %), из которой методом Чохральского выращен кристалл LiNbO3:Zn (2,12 масc. %). Кристалл имеет высокую химическую однородность распределения легирующей примеси Zn вдоль оси роста, такую же, как и кристаллы, полученные методом прямого легирования расплава. Методами ИК-спектроскопии поглощения, фотоиндуцированного рассеяния света и лазерной коноскопии выполнены сравнительные исследования дефектности, оптической и структурной однородности гомогенно легированного кристалла LiNbO3:Zn (2,12 масc. %) и близких к этому составу кристаллов LiNbO3:Zn (2,02 масc. %), LiNbO3:Zn (2,05 масc. %) и LiNbO3:Zn (2,12 масc. %), полученных методом прямого легирования, а также номинально чистого конгруэнтного кристалла LiNbO3. Во всех исследованных кристаллах, согласно данным фотоиндуцированного рассеяния света, фоторефрактивный отклик отсутствует. Отмечена деформация коноскопических картин кристалла LiNbO3:Zn (2,12 масс. %, гомогенного легирования), что может быть связано с большей, по сравнению с другими исследованными кристаллами, фотоиндуцированной рассеивающей способностью кристалла, обусловленной наличием микроструктур и кластеров, а также остаточной микродоменной структурой. Однако в ИК-спектрах поглощения наблюдается эффект сужения линий, который можно объяснить тем, что гомогенное легирование прекурсора Nb2O5 цинком способствует упорядочению литиевой подрешетки кристалла LiNbO3:Zn и упорядочению протонов H+ по сравнению с подрешеткой для кристалла LiNbO3конг, что является необычным для этой области концентраций примеси.

Ключевые слова: гомогенное и прямое легирование, кристалл ниобата лития, оптическая и структурная однородность, комплексные дефекты.

DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-68-78

Сидоров Николай Васильевич — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (Мурманская область, г. Апатиты, ул. Ферсмана 26 а, Академгородок), доктор физико-математических наук, заведующий сектором, специалист в области колебательной спектроскопии, специалист в области физического материаловедения кристаллов. E-mail: sidorov@chemy.kolasc.net.ru.

Бобрева Любовь Александровна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (Мурманская область, г. Апатиты, ул. Ферсмана 26 а, Академгородок), аспирант. E-mail: bobreva@chemy.kolasc.net.ru.

Маслобоева Софья Михайловна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (Мурманская область, г. Апатиты, ул. Ферсмана 26 а, Академгородок), кандидат технических наук, старший научный сотрудник; Апатитский филиал Мурманского арктического государственного университета (Мурманская область, г. Апатиты, ул. Лесная д.29), ведущий научный сотрудник, специалист в области экстракции. E-mail: sofia_masloboeva@mail.ru.

Теплякова Наталья Александровна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (Мурманская область, г. Апатиты, ул. Ферсмана 26 а, Академгородок), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области спектроскопии комбинационного рассеяния света диэлектрических керамических материалов, лазерной коноскопии диэлектрических кристаллов, специалист в области физического материаловедения кристаллов. E-mail: tepl_na@chemy.kolasc.net.ru.

Палатников Михаил Николаевич — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (Мурманская область, г. Апатиты, ул. Ферсмана 26 а, Академгородок), доктор технических наук, заведующий лабораторией, специалист в области материаловедения, оптических и пьезооптических материалов, физического материаловедения кристаллов. E-mail: palat_mn@chemy.kolasc.net.ru.

Новикова Надежда Николаевна — Институт спектроскопии РАН (г. Москва, г. Троицк ул. Физическая, 5, Институт спектроскопии РАН), кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области колебательной спектроскопии. E-mail: novikovann60@mail.ru.

Ссылка на статью:

Сидоров Н. В., Бобрева Л. А., Маслобоева С. М., Теплякова Н. А., Палатников М. Н., Новикова Н. Н. Синтез гомогенно легированной цинком шихты ниобата лития и сравнительные исследования кристаллов LiNbO3:Zn различного генезиса. Перспективные материалы, 2019, № 2, с. 68 – 78. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-2-68-78

Контакты

© 2019   ООО Интерконтакт Наука

Сайт создан на Wix.com

Телефон: +7 (499) 135-45-40, 135-44-36

Email: pm@imet.ac.ru

Адрес

Москва 119334, Лениский пр. 49, ИМЕТ РАН