مركبات أرضية نادرة مهمة: ما هي استخدامات مسحوق أكسيد الإيتريوم؟

مركبات أرضية نادرة مهمة: ما هي استخدامات مسحوق أكسيد الإيتريوم؟

تعتبر الأتربة النادرة مورداً استراتيجياً بالغ الأهمية، ولها دور لا يمكن الاستغناء عنه في الإنتاج الصناعي. زجاج السيارات، والرنين المغناطيسي النووي، والألياف الضوئية، وشاشات الكريستال السائل، وما إلى ذلك لا يمكن فصلها عن إضافة الأتربة النادرة. من بينها، الإيتريوم (Y) هو أحد العناصر المعدنية الأرضية النادرة وهو نوع من المعدن الرمادي. ومع ذلك، نظرًا لمحتواه العالي في القشرة الأرضية، فإن السعر رخيص نسبيًا ويستخدم على نطاق واسع. وفي الإنتاج الاجتماعي الحالي، يستخدم بشكل أساسي في حالة سبائك الإيتريوم وأكسيد الإيتريوم.

معدن الإيتريوم
من بينها، أكسيد الإيتريوم (Y2O3) هو مركب الإيتريوم الأكثر أهمية. وهو غير قابل للذوبان في الماء والقلويات، وقابل للذوبان في الأحماض، وله مظهر مسحوق بلوري أبيض (ينتمي التركيب البلوري إلى النظام المكعب). يتمتع باستقرار كيميائي جيد جدًا ويخضع للفراغ. تقلب منخفض، مقاومة عالية للحرارة، مقاومة للتآكل، عزل كهربائي عالي، شفافية (الأشعة تحت الحمراء) وغيرها من المزايا، لذلك تم تطبيقه في العديد من المجالات. ما هي تلك المحددة؟ دعونا نلقي نظرة.

التركيب البلوري لأكسيد الإيتريوم

01 تحضير مسحوق الزركونيا المستقر للإيتريوم. ستحدث تغييرات الطور التالية أثناء تبريد ZrO2 النقي من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة الغرفة: الطور المكعب (ج) → الطور الرباعي (t) → الطور أحادي الميل (م)، حيث سيحدث t عند 1150 درجة مئوية → تغير الطور، يرافقه توسع في الحجم بحوالي 5٪. ومع ذلك، إذا تم تثبيت نقطة انتقال الطور t → m لـ ZrO2 في درجة حرارة الغرفة، فسيتم إحداث انتقال الطور t → m عن طريق الضغط أثناء التحميل. نظرًا لتأثير الحجم الناتج عن تغير الطور، يتم امتصاص كمية كبيرة من طاقة الكسر ، بحيث تظهر المادة طاقة كسر عالية بشكل غير طبيعي، بحيث تظهر المادة صلابة كسر عالية بشكل غير طبيعي، مما يؤدي إلى صلابة تحويل الطور، وصلابة عالية ومقاومة تآكل عالية. الجنس.

لتحقيق تشديد تغير الطور لسيراميك الزركونيا، يجب إضافة عامل تثبيت معين وفي ظل ظروف حرق معينة، يحصل التثبيت الفوقي رباعي الطور المستقر بدرجة الحرارة العالية على درجة حرارة الغرفة على طور رباعي يمكن تحويله طورًا في درجة حرارة الغرفة . إنه التأثير المثبت للمثبتات على الزركونيا. Y2O3 هو مثبت أكسيد الزركونيوم الأكثر بحثًا حتى الآن. تتمتع مادة Y-TZP الملبدة بخصائص ميكانيكية ممتازة في درجة حرارة الغرفة، وقوة عالية، وصلابة جيدة للكسر، وحجم حبيبات المادة في مجموعتها صغير وموحد، لذلك لديها جذبت المزيد من الاهتمام. 02 مساعدات التلبيد يتطلب تلبيد العديد من أنواع السيراميك الخاصة مشاركة مساعدات التلبيد. يمكن بشكل عام تقسيم دور مساعدات التلبيد إلى الأجزاء التالية: تشكيل محلول صلب باستخدام الملبد؛ منع تحول الشكل البلوري؛ تمنع نمو الحبوب البلورية. إنتاج المرحلة السائلة. على سبيل المثال، في تلبيد الألومينا، غالبًا ما يتم إضافة أكسيد المغنيسيوم MgO كمثبت للبنية المجهرية أثناء عملية التلبيد. يمكن أن ينقي الحبوب، ويقلل بشكل كبير من الاختلاف في طاقة حدود الحبوب، ويضعف تباين نمو الحبوب، ويمنع نمو الحبوب المتقطع. نظرًا لأن MgO شديد التقلب عند درجات الحرارة المرتفعة، فمن أجل تحقيق نتائج جيدة، غالبًا ما يتم خلط أكسيد الإيتريوم مع MgO. يمكن لـ Y2O3 تحسين الحبوب البلورية وتعزيز تكثيف التلبيد. 03YAG مسحوق عقيق ألومنيوم الإيتريوم الاصطناعي (Y3Al5O12) هو مركب من صنع الإنسان، لا يحتوي على معادن طبيعية، عديم اللون، يمكن أن تصل صلابة موس إلى 8.5، نقطة انصهار 1950 درجة مئوية، غير قابل للذوبان في حمض الكبريتيك، حمض الهيدروكلوريك، حمض النيتريك، حمض الهيدروفلوريك، إلخ. طريقة الطور الصلب ذو درجة الحرارة العالية هي طريقة تقليدية لتحضير مسحوق YAG. وفقًا للنسبة التي تم الحصول عليها في مخطط الطور الثنائي لـ أكسيد الإيتريوم وأكسيد الألومنيوم، يتم خلط المسحوقين وإطلاقهما عند درجة حرارة عالية، ويتم تشكيل مسحوق YAG من خلال تفاعل الطور الصلب بين الأكاسيد. في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، في تفاعل الألومينا وأكسيد الإيتريوم، سيتم تشكيل الطور المتوسط ​​YAM وYAP أولاً، وأخيراً سيتم تشكيل YAG.

طريقة المرحلة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية لتحضير مسحوق YAG لها العديد من التطبيقات. على سبيل المثال، حجم رابطة Al-O صغير وطاقة الرابطة عالية. تحت تأثير الإلكترونات، يظل الأداء البصري مستقرًا، ويمكن أن يؤدي إدخال العناصر الأرضية النادرة إلى تحسين أداء تألق الفوسفور بشكل كبير. ويمكن أن يصبح YAG فوسفورًا عن طريق تطعيمه بأيونات أرضية نادرة ثلاثية التكافؤ مثل Ce3+ وEu3+. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بلورة YAG بشفافية جيدة، وخصائص فيزيائية وكيميائية مستقرة جدًا، وقوة ميكانيكية عالية، ومقاومة جيدة للزحف الحراري. إنها مادة كريستال ليزر مع مجموعة واسعة من التطبيقات والأداء المثالي.

لقد كان YAG crystal 04 أكسيد الإيتريوم الخزفي الشفاف دائمًا محور البحث في مجال السيراميك الشفاف. إنه ينتمي إلى النظام البلوري المكعب وله خصائص بصرية متناحية لكل محور. بالمقارنة مع تباين الألومينا الشفافة، فإن الصورة أقل تشويهًا، لذلك تم تقييمها وتطويرها تدريجيًا بواسطة العدسات المتطورة أو النوافذ البصرية العسكرية. الخصائص الرئيسية لخصائصه الفيزيائية والكيميائية هي: ①نقطة انصهار عالية، والاستقرار الكيميائي والكيميائي الضوئي جيد، ونطاق الشفافية البصرية واسع (0.23 ~ 8.0μm)؛ ②عند 1050 نانومتر، يصل مؤشر الانكسار الخاص به إلى 1.89، مما يجعله يتمتع بنفاذية نظرية تزيد عن 80%؛ ③Y2O3 لديه ما يكفي لاستيعاب معظم فجوة النطاق من نطاق التوصيل الأكبر إلى نطاق التكافؤ لمستوى انبعاث أيونات الأرض النادرة ثلاثية التكافؤ يمكن تصميمها بشكل فعال عن طريق تطعيم أيونات الأرض النادرة. وذلك لتحقيق الوظائف المتعددة لتطبيقه ; ④طاقة الفونون منخفضة، ويبلغ الحد الأقصى لتردد قطع الفونون حوالي 550 سم-1. يمكن لطاقة الفونون المنخفضة أن تمنع احتمالية التحول غير الإشعاعي، وتزيد من احتمالية انتقال الإشعاع، وتحسن كفاءة الكم التلألؤ؛ ⑤الموصلية الحرارية العالية، حوالي 13.6 واط/(م·ك)، الموصلية الحرارية العالية للغاية

مهم بالنسبة لها باعتبارها مادة ليزر صلبة متوسطة الحجم.

سيراميك شفاف من أكسيد الإيتريوم طورته شركة كاميشيما الكيميائية اليابانية

تبلغ نقطة انصهار Y2O3 حوالي 2690 درجة مئوية، ودرجة حرارة التلبيد في درجة حرارة الغرفة حوالي 1700 ~ 1800 درجة مئوية. لصنع السيراميك الذي ينقل الضوء، من الأفضل استخدام الضغط الساخن والتلبيد. نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة، يتم استخدام السيراميك الشفاف Y2O3 على نطاق واسع ويمكن تطويره، بما في ذلك: نوافذ وقباب الأشعة تحت الحمراء للصواريخ، والعدسات المرئية والأشعة تحت الحمراء، ومصابيح تفريغ الغاز عالي الضغط، والوميض الخزفي، وأشعة الليزر الخزفية وغيرها من المجالات.