ITRM20120612A1 - METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS - Google Patents

METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS Download PDF

Info

Publication number
ITRM20120612A1
ITRM20120612A1 IT000612A ITRM20120612A ITRM20120612A1 IT RM20120612 A1 ITRM20120612 A1 IT RM20120612A1 IT 000612 A IT000612 A IT 000612A IT RM20120612 A ITRM20120612 A IT RM20120612A IT RM20120612 A1 ITRM20120612 A1 IT RM20120612A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
ceramic
rare earth
transparent
based ceramics
hours
Prior art date
Application number
IT000612A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Giovanni Bezzi
Caterina Blasi
Marco Ciofini
Paolo Delogu
Antonio Lapucci
Enrico Leoni
Claudio Mingazzini
Sergio Sangiorgi
Bruno Schippa
Original Assignee
Agenzia Naz Per Le Nuove Tecn Ologie L Ener
Consiglio Nazionale Ricerche
Consorzio Calef
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agenzia Naz Per Le Nuove Tecn Ologie L Ener, Consiglio Nazionale Ricerche, Consorzio Calef filed Critical Agenzia Naz Per Le Nuove Tecn Ologie L Ener
Priority to IT000612A priority Critical patent/ITRM20120612A1/en
Publication of ITRM20120612A1 publication Critical patent/ITRM20120612A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6268Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the applied pressure or type of atmosphere, e.g. in vacuum, hydrogen or a specific oxygen pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • H01S3/163Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H01S3/164Solid materials characterised by a crystal matrix garnet
    • H01S3/1643YAG

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

“METODO PER LA REALIZZAZIONE DI CERAMICI TRASPARENTI A BASE TERRE RARE†⠀ œMETHOD FOR MAKING TRANSPARENT RARE EARTH-BASED CERAMICSâ €

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare. The present invention relates to a method for making transparent rare earth based ceramics.

Da diversi anni i materiali ceramici per le loro caratteristiche sono oggetto di un grande interesse in molti settori della tecnica. Due to their characteristics, ceramic materials have been the subject of great interest in many technical sectors for several years.

Nel campo dei laser i materiali ceramici trasparenti vengono studiati per un loro utilizzo come elementi attivi. Un ruolo particolare lo ricoprono i laser di potenza con elementi attivi di grandi dimensioni ed in particolare i laser ad impulsi ad altissima energia. Mentre le alte potenze dei laser in continua si realizzano convenientemente con i semplici ed efficienti laser in fibra, per le sorgenti impulsate di grande energia questo non à ̈ possibile. Infatti, le elevate irradianze di picco che si determinano nella fibra attiva in regime impulsato (in particolare nel caso d’impulsi sotto ai 10 ns) provocano dei fenomeni non lineari come lo Stimulated Brillouin Scattering che portano a limitazione nell’estrazione ottica o addirittura alla rottura della fibra. In the laser field, transparent ceramic materials are studied for their use as active elements. A particular role is played by power lasers with large active elements and in particular very high energy pulsed lasers. While the high powers of continuous lasers are conveniently achieved with simple and efficient fiber lasers, this is not possible for pulsed sources of great energy. In fact, the high peak irradiations that occur in the active fiber in the pulsed regime (in particular in the case of pulses below 10 ns) cause non-linear phenomena such as Stimulated Brillouin Scattering which lead to limitation in optical extraction or even to the breaking of the fiber.

Fra le applicazioni impulsate di alta energia dei laser a stato solido riveste un ruolo di rilievo l’ignizione laser di pellet di miscele solide deuteriotrizio per la Fusione Nucleare a Confinamento Inerziale. E’ questo un settore della ricerca tecnologica in grande crescita e che potrebbe subire una brusca accelerazione nei prossimi anni. Molti laboratori coinvolti in questa ricerca stanno investigando schemi di amplificatori laser con una architettura basata su elementi attivi di grandi dimensioni. In questo contesto si inserisce come elemento chiave la tecnologia della ceramica trasparente. Among the pulsed high-energy applications of solid-state lasers, the laser ignition of pellets of solid deuteriotritium mixtures for Inertial Confinement Nuclear Fusion plays an important role. This is a rapidly growing sector of technological research which could undergo a sharp acceleration in the next few years. Many laboratories involved in this research are investigating laser amplifier schemes with an architecture based on large active elements. In this context, transparent ceramic technology is a key element.

Tradizionalmente, per le applicazioni laser di bassa potenza si utilizzano monocristalli ottenuti con il metodo di Czochralski (di stiramento). La tecnica consiste nel crescere un singolo cristallo da un fuso: un germe cristallino à ̈ posto a contatto (sulla superficie) del fuso tenuto a temperatura costante appena sopra il punto di fusione. Il germe à ̈ tirato gradualmente fuori dal fuso e ruotato lentamente; il fuso raffredda e solidifica sul germe e forma un cristallo allungato con la stessa orientazione cristallografica del germe originale. Traditionally, single crystals obtained with the Czochralski method (of stretching) are used for low power laser applications. The technique consists in growing a single crystal from a melt: a crystalline germ is placed in contact (on the surface) of the melt held at a constant temperature just above the melting point. The germ is gradually pulled out of the spindle and slowly rotated; the melt cools and solidifies on the germ and forms an elongated crystal with the same crystallographic orientation as the original germ.

La produzione di cristalli secondo il metodo Czochralski ha lo svantaggio relativo ad un costo molto elevato ed alla impossibilità di ottenere i cristalli di geometria arbitraria. Inoltre, sono inevitabili gradienti di composizione e non sono possibili concentrazioni elevate di drogante. The production of crystals according to the Czochralski method has the disadvantage related to a very high cost and the impossibility of obtaining crystals of arbitrary geometry. Furthermore, composition gradients are unavoidable and high dopant concentrations are not possible.

Una alternativa ai cristalli à ̈ l’utilizzo di ceramici trasparenti ottenuti per sinterizzazione di polveri submicroniche. Tali ceramici comportano vantaggi sia da un punto di vista funzionale sia da un punto di vista economico. An alternative to crystals is the use of transparent ceramics obtained by sintering submicronic powders. Such ceramics have advantages both from a functional point of view and from an economic point of view.

Per l'applicazione di un ceramico trasparente come componente attivo nei laser à ̈ necessaria una trasparenza di tipo ottico, il che implica una distribuzione stretta delle dimensioni dei grani, una bassissima porosità nel sinterizzato (indicativamente minore di 1 ppm) ed una minima dimensione della fase a bordo grano. For the application of a transparent ceramic as an active component in lasers, an optical transparency is required, which implies a narrow distribution of the size of the grains, a very low porosity in the sintered product (indicatively less than 1 ppm) and a minimum size of the grain boundary phase.

I vantaggi che si ottengono dalla sostituzione del monocristallo con il ceramico sono: The advantages obtained by replacing the single crystal with the ceramic are:

•Inferiore costo di produzione. Ad esempio, per accrescere i cristalli di YAG col metodo di Czochralski possono essere necessarie 4-6 settimane; i singoli cristalli possono venire prodotti solo in crogioli d’iridio, e il costo di ogni singolo cristallo aumenta esponenzialmente con le sue dimensioni. â € ¢ Lower production cost. For example, it may take 4-6 weeks to grow YAG crystals by Czochralski's method; single crystals can only be produced in iridium crucibles, and the cost of each single crystal increases exponentially with its size.

•Maggiori dimensioni dei componenti. Si tratta di un vantaggio considerevole, visto che la dimensione del componente attivo à ̈ strettamente connessa alla potenza del laser. â € ¢ Larger component sizes. This is a considerable advantage, since the size of the active component is closely related to the laser power.

•Maggiore concentrazione dell’elemento drogante e possibilità di drogaggi multipli. Ad esempio, lo YAG policristallino offre la possibilità di aumentare notevolmente la concentrazione di elemento drogante (fino al 9% di Nd), rendendo possibile l’ottenimento di potenze molto più elevate. Inoltre, à ̈ più facile abbinare elementi droganti diversi, ottenendo laser di tipo innovativo. â € ¢ Greater concentration of the dopant element and possibility of multiple doping. For example, the polycrystalline YAG offers the possibility to considerably increase the dopant element concentration (up to 9% of Nd), making it possible to obtain much higher powers. Furthermore, it is easier to combine different dopant elements, obtaining innovative lasers.

Ad oggi, per la sinterizzazione di ceramici trasparenti esistono delle procedure di sinterizzazione in "solo vuoto" e altre metodologie brevettate che prevedono tre stadi di sinterizzazione, che definiremo "vuoto HIP". In particolare, le metodologie "vuoto HIP" prevedono un primo stadio di sinterizzazione (o presinterizzazione) in vuoto, un secondo stadio di sinterizzazione in alta pressione (Hot Isostatic Pressing, HIP), ad esempio a 3000 bar in forno di grafite, ed un terzo stadio di riossidazione delle specie carboniose introdotte in pressione di ossigeno. Mentre le metodologie "solo vuoto" producono manufatti di limitata trasparenza, salvo non utilizzare polveri estremamente costose perché caratterizzate da particolari caratteristiche di reattività, area superficiale e granulometria, le metodologie "vuoto HIP" appaiono limitate per la loro complessità e per gli alti costi degli impianti necessari. To date, for the sintering of transparent ceramics, there are sintering procedures in "vacuum only" and other patented methods that provide for three stages of sintering, which we will define as "HIP vacuum". In particular, the "vacuum HIP" methodologies provide a first stage of sintering (or pre-sintering) in vacuum, a second stage of high pressure sintering (Hot Isostatic Pressing, HIP), for example at 3000 bar in a graphite oven, and a third stage of reoxidation of the carbonaceous species introduced under oxygen pressure. While the "vacuum only" methodologies produce products of limited transparency, except for the use of extremely expensive powders because they are characterized by particular characteristics of reactivity, surface area and particle size, the "vacuum HIP" methodologies appear limited due to their complexity and high costs of the necessary installations.

Nonostante, come sopra riportato, la realizzazione del ceramico trasparente mediante sinterizzazione costituisca ad oggi un vantaggio rispetto alla formazione del monocristallo con il metodo di Czochralski, tuttavia era sentita l’esigenza di disporre di un processo di sinterizzazione che fosse in grado di abbattere i costi di produzione, assicurando al contempo elevati livelli di qualità ottica del ceramico trasparente prodotto. Although, as reported above, the realization of the transparent ceramic by sintering today constitutes an advantage compared to the formation of the single crystal with the Czochralski method, nevertheless the need was felt to have a sintering process capable of breaking down the production costs, while ensuring high levels of optical quality of the transparent ceramic produced.

È stato sorprendentemente ed inaspettatamente trovato dai Richiedenti un metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti mediante sinterizzazione reattiva (reactive sintering), che consente di ottenere migliori caratteristiche ottiche rispetto all’arte nota relativa alla sinterizzazione in "solo vuoto", senza per questo dover ricorrere a polveri ceramiche estremamente costose o ad impianti particolarmente complessi e costosi come nel caso della metodologia "vuoto HIP". It has been surprisingly and unexpectedly found by the Applicants a method for the production of transparent ceramics by reactive sintering, which allows to obtain better optical characteristics compared to the known art relating to sintering in "vacuum only", without having to resort to extremely expensive ceramic powders or particularly complex and expensive systems as in the case of the "vacuum HIP" method.

Oggetto della presente invenzione à ̈ un metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-7. The object of the present invention is a method for manufacturing transparent rare earth-based ceramics whose essential characteristics are reported in claim 1, and whose preferred and / or auxiliary characteristics are reported in claims 2-7.

Per una migliore comprensione dell’invenzione sono riportate di seguito delle forme di realizzazione a puro titolo illustrativo e non limitativo con l’ausilio della figura allegata la quale riporta uno spettro di assorbimento di un ceramico realizzato secondo il metodo della presente invenzione, uno spettro di assorbimento di un ceramico realizzato con il metodo vuoto+HIP e uno spettro di assorbimento di un monocristallo. For a better understanding of the invention, some embodiments are reported below for illustrative and non-limiting purposes with the aid of the attached figure which shows an absorption spectrum of a ceramic made according to the method of the present invention, one absorption spectrum of a ceramic made with the vacuum + HIP method and an absorption spectrum of a single crystal.

Di seguito à ̈ riportato un esempio di realizzazione di 2 mol% Nd-YAG (Nd0.2Y2.98Al5O12) trasparente Below is an example of the realization of 2 mol% Nd-YAG (Nd0.2Y2.98Al5O12) transparent

- Preparazione della miscela precursore di polveri ceramiche -Sono stati preparati circa 300g di miscela di polvere precursore di ossidi misti che servono alla preparazione di Nd-YAG trasparente. - Preparation of the precursor mixture of ceramic powders - Approximately 300g of a mixture of precursor powder of mixed oxides have been prepared for the preparation of transparent Nd-YAG.

Sono stati pesati: They were weighed:

- 139,171g di allumina, titolo 99,19% w/w, - 139.171g of alumina, title 99.19% w / w,

- 182,044g di ittria, titolo 99,22% w/w, - 182.044g of yttria, title 99.22% w / w,

- 6,714g di ossido di neodimio, macinato ed essiccato mediante freeze-dry, titolo in Nd2O385,62% w/w - 6,714g of neodymium oxide, ground and dried by freeze-dry, titre in Nd2O385,62% w / w

In particolare, Ã ̈ stata utilizzata allumina Baykowski Baikalox SM8 (area superficiale 10m<2>/g, d90=700nm, d50 300nm, purezza rispetto agli altri elementi 99.99), ittria Stark grado C (area superficiale 10-16m<2>/g; d90=2500 nm; d50=900 nm, purezza rispetto agli altri elementi 99,95%), e neodimio ossido della Cerac (325 mesh, purezza rispetto agli altri elementi 99,999%). In particular, Baykowski Baikalox SM8 alumina was used (surface area 10m <2> / g, d90 = 700nm, d50 300nm, purity compared to other elements 99.99), Stark yttria grade C (surface area 10-16m <2> / g; d90 = 2500 nm; d50 = 900 nm, purity with respect to the other elements 99.95%), and neodymium oxide of Cerac (325 mesh, purity with respect to the other elements 99.999%).

Il rapporto (Nd+Y)/Al à ̈ leggermente maggiore di quello stechiometrico ed à ̈ compreso tra 0,6015 e 0,6018 (rispetto ad un teorico di 0,6000, come previsto dalla stechiometria Nd0.2Y2.98Al5O12), ottenuto con un eccesso di Nd. The ratio (Nd + Y) / Al is slightly greater than the stoichiometric one and is between 0.6015 and 0.6018 (compared to a theoretical of 0.6000, as foreseen by the stoichiometry Nd0.2Y2.98Al5O12), obtained with an excess of Nd.

Alle polveri sono stati aggiunti: To the powders were added:

- 240g di acqua, in cui sono stati solubilizzati: 1,63g di CE64 (disperdente e fluidificante della Zshimmer e Schwarz, 0,5% w/w rispetto al peso della polvere secca), 6,53g di PVA 15000 (2% w/w rispetto alla polvere secca), 0,98g di acido citrico (correttore di pH), 18 gocce di alcool iso-ottilico o Contraspum (come antischiuma). - 240g of water, in which they have been solubilized: 1.63g of CE64 (dispersant and fluidifying agent by Zshimmer and Schwarz, 0.5% w / w with respect to the weight of the dry powder), 6.53g of PVA 15000 (2% w / w compared to dry powder), 0.98g of citric acid (pH corrector), 18 drops of iso-octyl alcohol or Contraspum (as antifoam).

- 1,68g di TEOS, preidrolizzato a caldo per 30 minuti in 8g di etanolo, con l'aggiunta di 3,90g di HCl 0,01N, sotto agitazione magnetica; - 1.68g of TEOS, pre-hydrolyzed under heat for 30 minutes in 8g of ethanol, with the addition of 3.90g of 0.01N HCl, under magnetic stirring;

- 530g di corpi macinanti di allumina da 3-4mm (GMHDA-4mm, Mattech Corporation, Cincinnati, Ohio). - 530g of 3-4mm alumina grinders (GMHDA-4mm, Mattech Corporation, Cincinnati, Ohio).

La miscela così realizzata à ̈ stata macinata ad umido per 20 ore, in giragiare. Dopo le prime 5 ore di macinazione sono stati aggiunti altri 0,49g di acido citrico per correggere il pH che, variando nel corso della macinazione, influenzerebbe negativamente le caratteristiche reologiche della sospensione. The resulting mixture was wet ground for 20 hours, stirring. After the first 5 hours of grinding, another 0.49g of citric acid was added to correct the pH which, varying during the grinding, would negatively affect the rheological characteristics of the suspension.

Dopo 20 ore di macinazione la sospensione à ̈ stata filtrata su un setaccio da 25 micron ed à ̈ stato verificato il consumo dei corpi macinanti in allumina per il calcolo della stechiometria corrispondente alla polvere precursore prodotta, eventualmente apportando le necessarie correzioni. La polvere ottenuta à ̈ stata sottoposta a freeze-dry (congelamento con azoto liquido della polvere ed essiccamento sotto vuoto). Successivamente, la polvere à ̈ stata fatta passare attraverso un setaccio da 250 micron e conservata in un recipiente sigillato. La polvere così granulata à ̈ stata pressata mediante pressatura isostatica a 1500 bar per l’ottenimento di pastiglie o dischi. La pressatura isostatica può essere preceduta da una pressatura uniassiale a bassa pressione, senza variazioni significative nelle caratteristiche finali di trasparenza del ceramico. Le pastiglie o dischi ottenuti sono stati successivamente sottoposti ad una trattamento termico ad una temperatura compresa fra 800 e 1200°C in aria, al fine di realizzare la combustione degli additivi organici utilizzati per produrre la sospensione e per permettere la formatura. I manufatti così realizzati sono stati conservati in essiccatore, o imbustati sotto vuoto, per proteggerli dall'umidità e dalla CO2fino alla sinterizzazione. Tale precauzione risulta consigliabile per la tendenza degli ossidi delle terre rare a formare carbonati basici. After 20 hours of grinding, the suspension was filtered on a 25 micron sieve and the consumption of the alumina grinding bodies was checked for the calculation of the stoichiometry corresponding to the precursor powder produced, possibly making the necessary corrections. The powder obtained was subjected to freeze-dry (freezing of the powder with liquid nitrogen and drying under vacuum). Subsequently, the powder was passed through a 250 micron sieve and stored in a sealed container. The granulated powder was pressed by isostatic pressing at 1500 bar to obtain tablets or discs. Isostatic pressing can be preceded by uniaxial low pressure pressing, without significant changes in the final transparency characteristics of the ceramic. The tablets or discs obtained were subsequently subjected to a heat treatment at a temperature between 800 and 1200 ° C in air, in order to carry out the combustion of the organic additives used to produce the suspension and to allow forming. The artifacts made in this way were stored in a dryer, or vacuum packed, to protect them from humidity and CO2 until sintering. This precaution is advisable due to the tendency of rare earth oxides to form basic carbonates.

- Fase di sinterizzazione del 2 mol% Nd-YAG -I manufatti sono stati caricati all’interno del forno predisposto alla sinterizzazione. Dopo il caricamento dei campioni, la camera del forno à ̈ stata sottoposta ad una procedura di lavaggio con gas inerte (generalmente con elio) finalizzata ad allontanare l'aria prima del riscaldamento. Dopo un preriscaldamento a 1100-1300°C compreso fra 1 e 20 ore ed il raggiungimento di un vuoto di almeno 10<-5>mbar, à ̈ stata eseguita una rampa di riscaldamento ad una velocità compresa fra 500 e 2000°/h fino la raggiungimento di una temperatura compresa fra 1700 e 1800°C. Il riscaldamento à ̈ stato coadiuvato da un sistema di pompaggio in grado di garantire, al raggiungimento della temperatura di isoterma, un vuoto dinamico di almeno 10<-4>mbar, con un rapido recupero di vuoto fino a 10<-5>mbar. L’uso di una rampa veloce di riscaldamento ha lo scopo di garantire un miglior degasaggio del presinterizzato ed una più omogenea distribuzione degli eutettici basso fondenti che agiscono da sintering aid. - Sintering phase of 2 mol% Nd-YAG - The articles were loaded into the furnace prepared for sintering. After loading the samples, the furnace chamber was subjected to a washing procedure with inert gas (generally with helium) aimed at removing the air before heating. After preheating at 1100-1300 ° C between 1 and 20 hours and reaching a vacuum of at least 10 <-5> mbar, a heating ramp was performed at a speed between 500 and 2000 ° / h up to reaching a temperature between 1700 and 1800 ° C. The heating was assisted by a pumping system capable of guaranteeing, upon reaching the isothermal temperature, a dynamic vacuum of at least 10 <-4> mbar, with a rapid vacuum recovery up to 10 <-5> mbar. The use of a fast heating ramp has the purpose of guaranteeing a better degassing of the pre-sintered product and a more homogeneous distribution of the low melting eutectics which act as sintering aid.

Nel caso considerato, come da indicazioni di letteratura, l'eutettico più basso fondente che si forma à ̈ un silicato di neodimio. Il dato sperimentale rilevato à ̈, a parità di vuoto, un miglioramento della qualità ottica con la velocità di rampa. Durante questa fase, detta di "sinterizzazione reattiva", avviene la reazione degli ossidi di alluminio, ittrio e neodimio a formare la fase 2 mol% Nd-YAG (Nd0.2Y2.98Al5O12, drogata con parziale sostituzione del Y<3+>con Nd<3+>). Dopo un tempo di 15 ore (generalmente compreso fra 5 e 35 ore), nella camera del forno à ̈ stato immesso azoto, o un altro gas inerte, raggiungendo una pressione di 10 bar nella camera stessa. Nelle condizioni di pressione di 10 bar e senza modificare la temperatura precedentemente impostata (temperatura compresa fra 1700 e 1800°C), i manufatti sono stati sottoposti al trattamento di sinterizzazione per un tempo ulteriore di 25-75 ore. In questa fase la porosità del materiale ceramico trasparente si riduce, portando ad un manufatto trasparente. In tutte queste fasi di sinterizzazione la temperatura del forno à ̈ stata misurata con una termocoppia di tipo C o D, con isolamento in polvere di afnia e guaina esterna in tungsteno, posta a pochi centimetri dal campione. In the case considered, as per literature indications, the lowest melting eutectic that is formed is a neodymium silicate. The experimental data detected is, with equal vacuum, an improvement of the optical quality with the ramp speed. During this phase, called "reactive sintering", the reaction of aluminum oxides, yttrium and neodymium takes place to form the 2 mol% Nd-YAG phase (Nd0.2Y2.98Al5O12, doped with partial substitution of Y <3+> with Nd <3+>). After a period of 15 hours (generally between 5 and 35 hours), nitrogen or another inert gas was introduced into the oven chamber, reaching a pressure of 10 bar in the chamber itself. Under the pressure conditions of 10 bar and without modifying the previously set temperature (temperature between 1700 and 1800 ° C), the products were subjected to the sintering treatment for a further time of 25-75 hours. In this phase the porosity of the transparent ceramic material is reduced, leading to a transparent product. In all these sintering phases, the oven temperature was measured with a type C or D thermocouple, with hafnia powder insulation and tungsten outer sheath, placed a few centimeters from the sample.

Al termine del trattamento, i campioni ceramici sono stati trattati ad una temperatura di 1400°C (generalmente compresa fra 1300° e 1600°C) in aria statica per 3 ore per decolorarli e successivamente sono stati sottoposti a lucidatura, utilizzando dischi, panni e paste diamantate, fino a 1 micron di finezza. L'ultimo stadio della lucidatura, prima delle misure ottiche, Ã ̈ quello che prevede l'uso di silice colloidale. At the end of the treatment, the ceramic samples were treated at a temperature of 1400 ° C (generally between 1300 ° and 1600 ° C) in static air for 3 hours to decolor them and subsequently they were subjected to polishing, using discs, cloths and diamond pastes, up to 1 micron in fineness. The last stage of polishing, before optical measurements, is that which involves the use of colloidal silica.

In questa maniera sono stati prodotti dischi di diametro fino a 100 mm e pastiglie di diametro di 10 mm e di spessore fino a 15 mm. In this way, discs with a diameter of up to 100 mm and pads with a diameter of 10 mm and a thickness of up to 15 mm were produced.

Per poter realizzare la sinterizzazione sotto vuoto e in pressione in un unico forno, lo stesso deve possedere delle caratteristiche che i forni convenzionali non hanno. Infatti, i forni convenzionali ad alto vuoto per temperature oltre 1700°C e vuoti più spinti di 10<-5>mbar devono avere tutte le parti calde in tungsteno (schermi e resistenze), il quale à ̈ l'unico metallo che non sublima nelle suddette condizioni grazie al suo elevato punto di fusione (3422°C). Per poter lavorare sia in alto vuoto sia in pressione à ̈ stato necessario disporre di un forno che garantisse l'isolamento termico non solo in condizioni di vuoto, ma anche in condizione di presenza di gas e di trasmissione del calore per moti convettivi. È stato pertanto necessario l'inserimento, fra gli schermi metallici più esterni, di uno strato di feltro ceramico, resistente alle alte temperature. In order to carry out vacuum and pressure sintering in a single furnace, it must have characteristics that conventional furnaces do not have. In fact, conventional high vacuum furnaces for temperatures over 1700 ° C and higher vacuum of 10 <-5> mbar must have all the hot parts in tungsten (screens and resistors), which is the only metal that does not sublimate in the above conditions thanks to its high melting point (3422 ° C). In order to work both in high vacuum and under pressure, it was necessary to have an oven that guaranteed thermal insulation not only in vacuum conditions, but also in conditions of presence of gas and transmission of heat by convective motions. It was therefore necessary to insert a layer of ceramic felt, resistant to high temperatures, between the outermost metal screens.

- Prove sperimentali sui ceramici prodotti -Attraverso la spettroscopia di assorbimento si può verificare la presenza di impurezze (attraverso la ricerca di picchi anomali), analizzare le sezioni d’urto delle varie transizioni atomiche del mezzo attivo in esame (analizzando l’intensità relativa delle righe dello spettro misurato) ed eventuali modificazioni degli orbitali atomici (dalla posizione e larghezza delle righe osservate). Nel caso del Nd-YAG, nella regione 700-900 nm, le tre bande sono ascrivibili, da sinistra a destra, alle transizioni 4I9/2 → 4F7/2 4S3/2, 4I9/2 → 4F5/2 2H9/2 e 4I9/2 → 4F3/2, dello ione Nd<3+>. Attraverso la misura dell'assorbanza si può inoltre mettere in evidenza la presenza di porosità, fonte di fenomeni di scattering. Sulle pastiglie prodotte secondo il processo prima descritto si sono raggiunte trasmittanze massime del 99% rispetto al teorico. - Experimental tests on the ceramics produced - Through absorption spectroscopy it is possible to verify the presence of impurities (through the search for anomalous peaks), analyze the cross sections of the various atomic transitions of the active medium under examination (analyzing the intensity relative of the lines of the measured spectrum) and any modifications of the atomic orbitals (from the position and width of the observed lines). In the case of Nd-YAG, in the region 700-900 nm, the three bands are attributable, from left to right, to the transitions 4I9 / 2 ⠆ '4F7 / 2 4S3 / 2, 4I9 / 2 ⠆' 4F5 / 2 2H9 / 2 and 4I9 / 2 ⠆ '4F3 / 2, of the Nd <3+> ion. By measuring the absorbance it is also possible to highlight the presence of porosity, a source of scattering phenomena. On the pads produced according to the process described above, maximum transmittances of 99% with respect to the theoretical have been reached.

In figura à ̈ riportato lo spettro di assorbimento del ceramico ottenuto con il metodo della presente invenzione ed avente una stechiometria 2 mol% Nd-YAG (a). Per confronto sono stati realizzati gli spettri di assorbimento di un ceramico avente la medesima stechiometria ma realizzato con la tecnica vuoto+HIP (b) e di un monocristallo con stechiometria 0,6 mol% Nd-YAG (c). The figure shows the absorption spectrum of the ceramic obtained with the method of the present invention and having a stoichiometry of 2 mol% Nd-YAG (a). For comparison, the absorption spectra of a ceramic having the same stoichiometry but made with the vacuum + HIP technique (b) and of a single crystal with stoichiometry 0.6 mol% Nd-YAG (c) have been obtained.

Dalla figura 1 si può constatare come lo spettro di assorbimento relativo al ceramico ottenuto mediante il metodo della presente invenzione sia uguale (e, quindi, sovrapponibile) a quello del ceramico ottenuto mediante la tecnica vuoto+HIP. Inoltre, confrontando lo spettro di assorbimento del ceramico ottenuto mediante il metodo della presente invenzione con quello del monocristallo si può constatare come le caratteristiche di trasparenza del primo siano verificate. From figure 1 it can be seen how the absorption spectrum relating to the ceramic obtained by the method of the present invention is equal (and, therefore, superimposable) to that of the ceramic obtained by the vacuum + HIP technique. Furthermore, by comparing the absorption spectrum of the ceramic obtained by the method of the present invention with that of the single crystal, it can be seen that the transparency characteristics of the former are verified.

Gli spettri riportati in figura 1 sono stati registrati per mezzo di uno spettrofotometro Perkin-Elmer lambda 900, su campioni ceramici e cristallini, di pari spessore. La radiazione non trasmessa à ̈ riflessa, assorbita o diffusa dal campione. La radiazione riflessa à ̈ facilmente calcolabile con le leggi di Fresnel. Nelle regioni spettrali in cui non ci sono transizioni permesse si può quantificare la radiazione diffusa dal campione (per differenza dal valore dato dalle leggi di Fresnel); in questo modo per differenza si ottiene la radiazione assorbita nella zona delle transizioni di interesse. The spectra shown in figure 1 were recorded by means of a Perkin-Elmer lambda 900 spectrophotometer, on ceramic and crystalline samples of equal thickness. Non-transmitted radiation is reflected, absorbed or scattered by the sample. The reflected radiation is easily calculated with Fresnel's laws. In the spectral regions in which there are no transitions allowed, the radiation diffused by the sample can be quantified (by difference from the value given by Fresnel's laws); in this way the radiation absorbed in the area of the transitions of interest is obtained by difference.

Le osservazioni e le misure di trasmittanza hanno dimostrato che qualora la fase in pressione superi le 75 ore la qualità ottica del manufatto peggiora. Inoltre, à ̈ stato si à ̈ constatato che a parità di tempo di 25 ore di sinterizzazione in vuoto, la presenza dello stadio in pressione successivo allo stadio in vuoto consente di migliorare significativamente la qualità ottica. The observations and the transmittance measurements have shown that if the pressure phase exceeds 75 hours, the optical quality of the artefact worsens. Furthermore, it has been found that for the same time as 25 hours of vacuum sintering, the presence of the pressure stage following the vacuum stage significantly improves the optical quality.

Su pastiglie identiche da 10 mm di diametro, 15 mm di spessore, si passa da una trasmittanza del 95% rispetto al teorico, con una sinterizzazione da 15+25h in solo vuoto, a trasmittanze superiori al 99% rispetto al teorico, con una sinterizzazione di 15 ore in vuoto seguito da 25h a 0,5 bar di pressione relativa. Un valore di trasmittanza del 99% ha consentito anche di effettuare un esperimento di “generazione laser†: la “rod†di 15 mm à ̈ stata inserita come mezzo attivo in una cavità ottica e pompata in configurazione “end-pump†con radiazione a 808nm generata da diodi laser. Si sono così prodotti 80 W di radiazione ottica con una efficienza di conversione pari al 20%. On identical pads with a diameter of 10 mm, 15 mm thick, we pass from a transmittance of 95% with respect to the theoretical, with a sintering of 15 + 25h in vacuum only, to transmittances greater than 99% with respect to the theoretical, with a sintering 15 hours in vacuum followed by 25 hours at 0.5 bar relative pressure. A transmittance value of 99% also made it possible to carry out a â € œlaser generationâ € experiment: the 15 mm â € œrodâ € was inserted as an active medium in an optical cavity and pumped in an â € œend-pumpâ € configuration. with 808nm radiation generated by laser diodes. This produced 80 W of optical radiation with a conversion efficiency of 20%.

Le prove del miglioramento della trasmittanza con la pressione, fino a pressione di 10 bar, sono state eseguite su dischi da 50 mm e, dunque, più che rappresentativi del risultato su manufatti di elevate dimensioni. Si à ̈ così verificato che valori crescenti di pressione (a parità degli altri parametri ed in particolare della miscela ceramica) consentono valori crescenti di trasmittanza, in particolare à ̈ stato possibile passare, sulla stessa miscela ceramica, da attenuazione per unità di lunghezza di propagazione di 0.26 cm<-1>, con trattamenti in pressione ad 1 bar, ad un valore di 0.16 cm<-1>, con trattamenti in pressione a 10 bar. Tests for improving transmittance with pressure, up to a pressure of 10 bar, were performed on 50 mm discs and, therefore, more than representative of the result on large-sized artifacts. It was thus verified that increasing pressure values (equal to the other parameters and in particular of the ceramic mixture) allow increasing values of transmittance, in particular it was possible to pass, on the same ceramic mixture, from attenuation per unit of length of propagation of 0.26 cm <-1>, with treatments under pressure at 1 bar, at a value of 0.16 cm <-1>, with treatments under pressure at 10 bar.

Il metodo oggetto della presente invenzione offre il grande vantaggio di realizzare ceramici con elevate caratteristiche ottiche, senza per questo comprometterne la produttività in termini di costi e di complessità della metodologia utilizzata. The method object of the present invention offers the great advantage of producing ceramics with high optical characteristics, without thereby compromising the productivity in terms of costs and complexity of the methodology used.

Infatti, il metodo oggetto della presente invenzione richiede l’utilizzo di un solo forno e, quindi, di una unica fase di sinterizzazione in cui la sola modifica à ̈ relativa alla sola pressione, la quale resta sotto i 100 bar, ovvero nel range di pressione definito Gas Pressure Sintering (GPS) e non dell'HIP. In fact, the method object of the present invention requires the use of a single furnace and, therefore, of a single sintering phase in which the only modification is related to the single pressure, which remains below 100 bar, i.e. in the range pressure defined Gas Pressure Sintering (GPS) and not HIP.

Il metodo oggetto della presente invenzione, effettuando tutta la sinterizzazione in un solo forno metallico, consente sia di abbattere significativamente i costi di produzione sia di ridurre le fonti di inquinamento che potrebbero compromettere le caratteristiche di trasparenza del materiale. The method object of the present invention, by carrying out all the sintering in a single metal furnace, allows both to significantly reduce production costs and to reduce the sources of pollution that could compromise the transparency characteristics of the material.

Altro vantaggio del metodo oggetto della presente invenzione à ̈ relativo alla preparazione della polvere per la successiva sinterizzazione reattiva, la quale prevede la miscelazione ad umido a partire da polveri submicroniche commerciali di basso costo, e l'utilizzo di acqua come solvente, con additivi disperdenti e per il controllo del pH, con aggiunte fatte all'inizio e a metà della miscelazione, onde ottimizzare le caratteristiche reologiche e garantire il massimo contenuto solido, con vantaggi sulla polvere ottenuta in fase di granulazione. Another advantage of the method object of the present invention relates to the preparation of the powder for subsequent reactive sintering, which involves wet mixing starting from low-cost commercial submicronic powders, and the use of water as a solvent, with dispersing additives. and for the control of the pH, with additions made at the beginning and in the middle of the mixing, in order to optimize the rheological characteristics and guarantee the maximum solid content, with advantages on the powder obtained in the granulation phase.

La sinterizzazione reattiva porta alla creazione dei grani della fase termodinamicamente più stabile, per reazione delle fasi miscelate omogeneamente in rapporto stechiometrico rendendo, così, molto meno critiche il peso di alcune caratteristiche delle polveri submicroniche di partenza (come l'area superficiale e la granulometria). In questo modo, i soli parametri critici sono la purezza, l'omogeneità della miscelazione ed il rapporto stechiometrico. Reactive sintering leads to the creation of the grains of the thermodynamically more stable phase, by reaction of the homogeneously mixed phases in a stoichiometric ratio, thus making the weight of some characteristics of the submicronic starting powders much less critical (such as the surface area and the granulometry ). In this way, the only critical parameters are purity, homogeneity of the mixing and the stoichiometric ratio.

La polvere, inoltre, à ̈ stata preparata utilizzando un eccesso degli elementi che formano gli eutettici più volatili. In questo caso composti ricchi di neodimio, rispetto alla stechiometria. Tali eutettici agiscono come sintering aid, distribuendosi a bordo grano nelle fasi iniziali di riscaldamento in vuoto, senza però provocare la formazione di bordi grano, che risulterebbero a svantaggio delle proprietà ottiche. Una tale evidenza à ̈ stata verificata nel caso dell'uso di Nd nell'YAG, in combinazione a una piccola quantità di silice, tipicamente impiegata come sintering aid. Furthermore, the powder was prepared using an excess of the elements that form the most volatile eutectics. In this case compounds rich in neodymium, compared to stoichiometry. These eutectics act as sintering aid, distributing themselves on the grain boundary in the initial stages of heating in vacuum, without however causing the formation of grain boundaries, which would be detrimental to the optical properties. Such evidence has been verified in the case of the use of Nd in the YAG, in combination with a small amount of silica, typically used as a sintering aid.

Un'altra preferita caratteristica del metodo oggetto della presente invenzione riguarda l'essiccamento mediante freeze-drying della sospensione, dopo l’operazione di macinazione/omogeneizzazione. Anche altri sistemi di essiccamento della polvere (come lo spray-drying) o altri sistemi di formatura (come lo slip casting) utilizzati come fasi intermedie per l'ottenimento del presinterizzato possono beneficiare dei vantaggi della metodologia di sinterizzazione individuata, pur di controllare accuratamente il rapporto stechiometrico fra gli ossidi. Another preferred characteristic of the method object of the present invention concerns the drying by freeze-drying of the suspension, after the grinding / homogenization operation. Other powder drying systems (such as spray-drying) or other forming systems (such as slip casting) used as intermediate steps for obtaining the pre-sintered product can also benefit from the advantages of the sintering methodology identified, in order to accurately control the stoichiometric ratio between the oxides.

Il metodo oggetto della presente invenzione à ̈, quindi, in grado di realizzare ceramici trasparenti ad elevate caratteristiche ottiche, la cui destinazione, oltre a quella degli elementi attivi in laser di potenza, può essere trovata nel settore aereonautico, o come finestre per alta temperatura, LED, scintillatori, bulbi per lampade ed anche per usi estetici quali la bigiotteria. The method object of the present invention is, therefore, capable of producing transparent ceramics with high optical characteristics, the destination of which, in addition to that of the active elements in power lasers, can be found in the aeronautical sector, or as windows for high temperatures. , LEDs, scintillators, bulbs for lamps and also for aesthetic uses such as costume jewelery.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare, comprendente una fase di preparazione di un presinterizzato ceramico mediante la formatura di una miscela di polveri di ossidi e una fase di sinterizzazione in cui detto presinterizzato ceramico à ̈ sottoposto ad un trattamento termico; detto metodo essendo caratterizzato dal fatto che la detta fase di sinterizzazione consiste nel sottoporre il presinterizzato ceramico ad un trattamento termico continuo ad una temperatura compresa tra 1700 e 1800°C; detto trattamento termico continuo comprendendo una prima sottofase in cui il presinterizzato ceramico à ̈ sottoposto ad una pressione minore o uguale di 10<-5>mbar per un tempo compreso fra 5 e 35 ore e una seconda e successiva sottofase in cui il presinterizzato ceramico à ̈ sottoposto ad una pressione compresa tra 0,5 e 100 bar per un tempo compreso tra 25 e 75 ore. CLAIMS 1. Method for making transparent rare earth-based ceramics, comprising a step of preparing a ceramic presintered by forming a mixture of oxide powders and a sintering step in which said ceramic presintered is subjected to a treatment thermal; said method being characterized in that said sintering step consists in subjecting the ceramic presintered product to a continuous heat treatment at a temperature between 1700 and 1800 ° C; said continuous heat treatment comprising a first sub-phase in which the ceramic pre-sintered is subjected to a pressure lower than or equal to 10 <-5> mbar for a time between 5 and 35 hours and a second and subsequent sub-phase in which the ceramic pre-sintered is It is subjected to a pressure between 0.5 and 100 bar for a time between 25 and 75 hours. 2. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima sottofase dura un tempo compreso fra 10 e 20 ore. 2. Method for the production of transparent rare earth based ceramics according to claim 1, characterized in that said first sub-phase lasts a time comprised between 10 and 20 hours. 3. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l’ossido di terre rare più basso fondente à ̈ presente nella polvere precursore in eccesso stechiometrico. 3. Method for making transparent rare earth based ceramics according to claim 1 or 2, characterized in that the lowest fluxing rare earth oxide is present in the precursor powder in stoichiometric excess. 4. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la temperatura del detto trattamento termico à ̈ raggiunta con una velocità di rampa compresa fra 300 e 2000 °C/h, ed un vuoto minimo di 1x10<-4>mbar. 4. Method for making transparent rare earth-based ceramics according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of said heat treatment is reached with a ramp speed of between 300 and 2000 ° C / h, and a minimum vacuum of 1x10 <-4> mbar. 5. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di preparazione di una polvere precursore comprende in successione una operazione di miscelazione di polveri di ossidi, una operazione di freeze-drying e una operazione di formatura. 5. Method for producing transparent rare earth-based ceramics according to one of the preceding claims, characterized in that said step of preparing a precursor powder comprises in succession a mixing operation of oxide powders, a freeze-drying operation and a forming operation. 6. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la detta operazione di formatura à ̈ realizzata mediante pressatura e deceratura o mediante la successione slip casting, essiccamento e deceratura. 6. Method for the production of transparent rare earth based ceramics according to claim 5, characterized in that said forming operation is carried out by pressing and dewaxing or by the succession of slip casting, drying and dewaxing. 7. Metodo per la realizzazione di ceramici trasparenti a base di terre rare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di decolorazione in cui i campioni ceramici ottenuti dalla fase di sinterizzazione sono trattati fra 1300 e 1600°C in aria statica o fluente per un tempo compreso tra 1 e 10 ore. 7. Method for making transparent rare earth-based ceramics according to claim 1, characterized in that it comprises a decolorization step in which the ceramic samples obtained from the sintering step are treated between 1300 and 1600 ° C in static air or fluent for between 1 and 10 hours. 8. Ceramico trasparente a base di terre rare caratterizzato dal fatto di essere stato realizzato secondo una delle rivendicazioni precedenti. 8. Transparent rare earth-based ceramic characterized in that it has been made according to one of the preceding claims. 9. Ceramico trasparente a base di terre rare secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di essere YAG, oppure YAG drogato con Neodimio o altre terre rare. 9. Rare earth-based transparent ceramic according to claim 8, characterized in that it is YAG, or YAG doped with Neodymium or other rare earths. 10. Elemento attivo per laser ad elevata potenza caratterizzato dal fatto di essere un ceramico a base di terre rare realizzato con il metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7.10. Active element for high power laser characterized in that it is a rare earth-based ceramic made with the method according to one of claims 1 to 7.
IT000612A 2012-12-04 2012-12-04 METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS ITRM20120612A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000612A ITRM20120612A1 (en) 2012-12-04 2012-12-04 METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000612A ITRM20120612A1 (en) 2012-12-04 2012-12-04 METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITRM20120612A1 true ITRM20120612A1 (en) 2014-06-05

Family

ID=47605671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000612A ITRM20120612A1 (en) 2012-12-04 2012-12-04 METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS

Country Status (1)

Country Link
IT (1) ITRM20120612A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050281302A1 (en) * 2003-11-25 2005-12-22 Lee Hee D YAG lasing systems and methods
EP1864956A1 (en) * 2005-03-31 2007-12-12 Fujifilm Corporation Light-transparent material and process for producing the same
WO2008012712A1 (en) * 2006-07-26 2008-01-31 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Yag-based ceramic garnet material comprising at least one multi-site element
WO2008134418A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 Nanocerox, Inc. Sintered polycrystalline yttrium aluminum garnet and use thereof in optical devices
WO2010150250A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Manufacturing transparent yttrium aluminum garnet by spark plasma sintering

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050281302A1 (en) * 2003-11-25 2005-12-22 Lee Hee D YAG lasing systems and methods
EP1864956A1 (en) * 2005-03-31 2007-12-12 Fujifilm Corporation Light-transparent material and process for producing the same
WO2008012712A1 (en) * 2006-07-26 2008-01-31 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Yag-based ceramic garnet material comprising at least one multi-site element
WO2008134418A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 Nanocerox, Inc. Sintered polycrystalline yttrium aluminum garnet and use thereof in optical devices
WO2010150250A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Manufacturing transparent yttrium aluminum garnet by spark plasma sintering

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Fabrication of Nd: YAG transparent ceramics with TEOS, MgO and compound additives as sintering aids
Kochawattana et al. Sintering and grain growth in SiO2 doped Nd: YAG
Hou et al. Study on the effect and mechanism of zirconia on the sinterability of yttria transparent ceramic
Frage et al. Effect of the spark plasma sintering (SPS) parameters and LiF doping on the mechanical properties and the transparency of polycrystalline Nd-YAG
Bodišová et al. Luminescent rare-earth-doped transparent alumina ceramics
Xie et al. Influence of moisture absorption on the synthesis and properties of Y2O3–MgO nanocomposites
Esposito et al. Microwave sintering of Yb: YAG transparent laser ceramics
Boulesteix et al. Highly transparent Nd: Lu2O3 ceramics obtained by coupling slip-casting and spark plasma sintering
Luo et al. Fabrication and spectroscopic properties of Co: MgAl2O4 transparent ceramics by the HIP post-treatment
US20160208163A1 (en) Ceramic Composite Systems and Method
Ferrier et al. Narrow inhomogeneous and homogeneous optical linewidths in a rare earth doped transparent ceramic
Li et al. Fabrication and optical property of highly transparent SrF2 ceramic
Bonnet et al. Manufacturing issues and optical properties of rare-earth (Y, Lu, Sc, Nd) aluminate garnets composite transparent ceramics
Qin et al. Fabrication and properties of highly transparent Er: YAG ceramics
CN106536449A (en) Transparent metal fluoride ceramic
Hreniak et al. Luminescence properties of Nd: YAG nanoceramics prepared by low temperature high pressure sintering method
Hostaša et al. Fabrication and luminescence of Ce-doped GGAG transparent ceramics, effect of sintering parameters and additives
Tian et al. Fabrication of Nd: YAG transparent ceramics from co-precipitated powders by vacuum pre-sintering and HIP post-treatment
He et al. Growth and characterization of Tm x Y 1− x COB single crystals for nonlinear optical applications
Li et al. Densification and optical properties of transparent Ho: YAG ceramics
CN110709368B (en) Polycrystalline YAG sintered body and method for producing same
Qin et al. Effect of composition deviation on the microstructure and luminescence properties of Nd: YAG ceramics
Fair et al. Development of ceramic fibers for high-energy laser applications
Zhang et al. YAG/Nd: LuAG composite laser materials prepared by the ceramization of YAG single crystals
ITRM20120612A1 (en) METHOD FOR THE CREATION OF TRANSPARENT RARE-EARTHEN CERAMICS