Взаимодействие азота с оксидом алюминия в процессе роста лейкосапфира из расплава

Для диапазона давлений 1 × 10⁴−1 × 10⁵ Па и температуры 2400 К рассмотрены возможности взаимодействия расплава оксида алюминия с контролируемой атмосферой (азот). Методом стохастического моделирования определены компоненты газовой фазы и их концентрации. Проанализированы основные химические реакции, определяющие процессы в системе. Установлено, что хотя сам азот (молекулярный и атомарный) в данных условиях непосредственно с расплавом не взаимодействует, он способен участвовать в многочисленных химических реакциях как в виде своих оксидов, так и совместно с Al-содержащими продуктами диссоциативного испарения расплава. Рассчитаны области давлений, при которых возможно протекание данных реакций, а также обратных реакций – реакций образования оксида алюминия с осаждением в расплав за счет процессов в газовой фазе. Анализ данных процессов позволяет оптимизировать условия применения азота в качестве контролируемой атмосферы, главным из которых является уменьшение концентрации кислорода (атомарного и молекулярного), а также оксида-окислителя AlO₂, разрушающих конструкции кристаллизационных установок.