Charakterizace mikrostruktury transparentní YAG keramiky pomocí mikroskopické obrazové analýzy se zvláštním ohledem na velikostní čísla zrn

Title:

Charakterizace mikrostruktury transparentní YAG keramiky pomocí mikroskopické obrazové analýzy se zvláštním ohledem na velikostní čísla zrn
Quantitative microstructural characterization of transparent YAG ceramics via microscopic image analysis using stereological relations

Creator:

Uhlířová, Tereza, Hostaša, Jan, Pabst, Willi, and Esposito, Laura

Identifier:

https://cdk.lib.cas.cz/client/handle/uuid:15613a20-5572-4338-a18c-1e3262fc36c5
uuid:15613a20-5572-4338-a18c-1e3262fc36c5

Subject:

transparent ceramics, YAG (yttrium aluminum garnet), image analysis via stereological relations, mean chord length, Jeffries size, interface density, mean curvature integral density, ASTM (equivalent) grain size number, transparentní keramika, YAG (yttrium-aluminium granát), obrazová analýza pomocí stereologických vztahů, střední délka úseků, Jeffriesova velikost, hustota rozhraní, hustota integrálu středního zakřivení, and ASTM (ekvivalentní) velikostní čísla zrn

Type:

model:article and TEXT

Format:

bez média and svazek

Description:

The microstructure of transparent yttrium-aluminum garnet (YAG) ceramics is characterized using different microstructural descriptors, with special focus on grain size numbers. Both linear and planar grain size numbers are used to describe the dependence of the average grain size on Yb dopant content (0 - 10 at.%),sintering additive (tetraethyl orthosilicate, TEOS) content (0.3 - 0.5 wt.%) and firing time. Although the two grain size numbers are very close for the materials studied (with ratios very close to unity, around 0.987 ± 0.109), these two numbers are principally independent and provide complementary microstructural information. Their relations to other microstructural descriptors (interface density, mean curvature integral density, mean chord length, Jeffries size) are discussed throughout the text. It isfound that Yb doping of more than 3 at.% has a grain-growth-inhibiting effect (after sufficiently long firing times), but differences in the TEOS content between 0.3 and 0.5 wt.% do not have any sensible effect. The largest effect on the microstructure is exerted by the firing time (with prolonged firing times leading to grain growth), but with higher Yb doping the effect of firing time on the grain size becomes less pronounced: for YAG samples without Yb doping, increasing the firing time by a factor of 8 (from 2 h to 16 h), deceases the grain size number by 33.2 - 35.0 %, whereas with a Yb dopant content of 10 at.%, the corresponding decrease in the grain size number is only 8.7 - 10.0 %. These findings are fully corroborated using the other microstructural descriptors. and Mikrostruktura transparentní keramiky YAG (yttrium-aluminium granát) byla charakterizována pomocí různých deskriptorů se zaměřením na velikostní čísla zrn. Jak lineární, tak planární velikostní čísla zrn byla použita k popisu závislosti průměrné velikosti zrn na koncentraci ytterbitého (Yb) dopantu (0 - 10 at. %), koncentraci slinovací přísady - tetraethylorthosilikát, TEOS (0,3 - 0,5 hm. %) a době slinování. Přestože obě tato velikostní čísla zrn mají podobné hodnoty u studovaných materiálů (jejich poměr je téměř jednotkový, 0,987 ± 0,109), jsou principiálně nezávislá a poskytují vzájemně se doplňující informace o mikrostruktuře. Rovněž jejich vztah k dalším mikrostrukturním deskriptorům (hustota rozhraní, hustota integrálu středního zakřivení, střední délka úseků, Jeffriesova velikost) je diskutován. Bylo zjištěno, že obsah Yb větší než 3 at. % potlačuje při delší době slinování růst velikosti zrn. Rozdíly v koncentraci TEOSu v rozmezí 0,3 - 0,5 hm. % nemají žádný prokazatelný vliv na velikost zrn. Nejvýraznější vliv na mikrostrukturu má různá doba slinování, kdy prodloužená doba slinování pochopitelně vede k růstu zrn, nicméně se zvyšujícím se obsahem Yb není tento růst tak výrazný: pro YAG vzorky bez dopování Yb vede osminásobné zvýšení doby slinování (ze 2 h na 16 h) k poklesu velikostních čísel zrn o 33,2 - 35,0 %, kdežto s obsahem Yb 10 at. % je odpovídající snížení velikostních čísel pouze 8,7 - 10,0 %. Tato zjištění odpovídají výsledkům získaným pomocí jiných mikrostrukturních deskriptorů.

Language:

Czech

Rights:

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
policy:public

Coverage:

109-114

Source:

Jemná mechanika a optika: věda - výzkum - technologie - realizace : technický oborový časopis = Fine mechanics and optics | 2015 Volume:60 | Number:3

Harvested from:

CDK

Metadata only:

false