Vacib nadir torpaq birləşmələri: İtrium oksid tozunun istifadəsi nədir?

Vacib nadir torpaq birləşmələri: İtrium oksid tozunun istifadəsi nədir?

Nadir torpaq son dərəcə mühüm strateji resursdur və sənaye istehsalında əvəzsiz rola malikdir. Avtomobil şüşəsi, nüvə maqnit rezonansı, optik lif, maye kristal displey və s. nadir torpağın əlavə edilməsindən ayrılmazdır. Onların arasında itrium (Y) nadir torpaq metal elementlərindən biridir və bir növ boz metaldır. Lakin yer qabığında yüksək tərkibinə görə qiyməti nisbətən ucuzdur və geniş istifadə olunur.Mövcud ictimai istehsalda əsasən itrium ərintisi və itrium oksidi vəziyyətində istifadə olunur.

İtrium Metal
Onların arasında itrium oksidi (Y2O3) ən vacib itrium birləşməsidir. Suda və qələvidə həll olunmur, turşuda həll olunur və ağ kristal toz görünüşünə malikdir (kristal strukturu kubik sistemə aiddir). Çox yaxşı kimyəvi sabitliyə malikdir və vakuum altındadır. Aşağı uçuculuq, yüksək istilik müqaviməti, korroziyaya davamlılıq, yüksək dielektrik, şəffaflıq (infraqırmızı) və digər üstünlüklərə görə bir çox sahələrdə tətbiq edilmişdir. Konkret olanlar hansılardır? Gəlin nəzər salaq.

İtrium oksidinin kristal quruluşu

01 İtrium stabilləşdirilmiş sirkoniya tozunun sintezi. Saf ZrO2-nin yüksək temperaturdan otaq temperaturuna qədər soyudulması zamanı aşağıdakı faza dəyişiklikləri baş verəcək: kub faza (c) → tetraqonal faza (t) → monoklinik faza (m), burada t 1150°C-də baş verəcək →m faza dəyişikliyi, təxminən 5% həcmində genişlənmə ilə müşayiət olunur. Bununla belə, ZrO2-nin t→m faza keçid nöqtəsi otaq temperaturu ilə sabitləşərsə, t→m faza keçidi yükləmə zamanı gərginliklə induksiya olunur.Faza dəyişikliyi nəticəsində yaranan həcm effektinə görə böyük miqdarda qırılma enerjisi udulur. , belə ki, material qeyri-adi dərəcədə yüksək qırılma enerjisi nümayiş etdirir, beləliklə, material qeyri-adi dərəcədə yüksək qırılma möhkəmliyi nümayiş etdirir, nəticədə faza çevrilmə möhkəmliyi və yüksək möhkəmlik və yüksək aşınma müqaviməti. seks.

Zirkon keramikasının faza dəyişməsinin sərtləşməsinə nail olmaq üçün müəyyən bir stabilizator əlavə edilməlidir və müəyyən atəş şəraitində, otaq temperaturunda yüksək temperaturda sabit faza-tetraqonal meta-stabilizasiya, otaq temperaturunda faza çevrilə bilən tetraqonal faza əldə edir. . Stabilizatorların sirkoniya üzərində sabitləşdirici təsiridir. Y2O3 indiyə qədər ən çox tədqiq edilmiş sirkonium oksid stabilizatorudur. Sinterlənmiş Y-TZP materialı otaq temperaturunda əla mexaniki xassələrə, yüksək möhkəmliyə, yaxşı qırılma möhkəmliyinə malikdir və onun kollektivindəki materialın taxıl ölçüsü kiçik və vahiddir, ona görə də daha çox diqqəti cəlb etdi. 02 Sinterləmə vasitələri Bir çox xüsusi keramikanın sinterlənməsi sinterləmə vasitələrinin iştirakını tələb edir. Sinterləmə vasitələrinin rolunu ümumiyyətlə aşağıdakı hissələrə bölmək olar: sinterlə bərk məhlulun formalaşdırılması;Kristal formasının çevrilməsinin qarşısını almaq; kristal taxıl böyüməsini maneə törədir; maye faza istehsal edir. Məsələn, alüminium oksidinin sinterlənməsi zamanı sinterləmə prosesində mikrostruktur stabilizatoru kimi tez-tez maqnezium oksid MgO əlavə edilir. Taxılları saflaşdıra, taxıl sərhədi enerjisindəki fərqi əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər, taxıl böyüməsinin anizotropiyasını zəiflədə və Davamlı taxıl böyüməsini maneə törədə bilər. MgO yüksək temperaturda çox uçucu olduğundan, yaxşı nəticələr əldə etmək üçün itrium oksidi tez-tez MgO ilə qarışdırılır. Y2O3 kristal taxılları təmizləyə və sinterləmə sıxlığını artıra bilər. 03YAG toz sintetik itrium alüminium qranat (Y3Al5O12) süni birləşmədir, təbii minerallar yoxdur, rəngsiz, Mohs sərtliyi 8,5-ə çata bilər, ərimə nöqtəsi 1950 ℃, sulfat turşusu, xlorid turşusu, azot turşusu, hidrofluorik turşu və s. yüksək temperaturda bərk faza üsulu YAG hazırlamaq üçün ənənəvi üsuldur toz.İtrium oksidi və alüminium oksidin binar faza diaqramında alınan nisbətə uyğun olaraq, iki toz qarışdırılaraq yüksək temperaturda yandırılır və oksidlər arasında bərk faza reaksiyası nəticəsində YAG tozu əmələ gəlir. Yüksək temperatur şəraitində alüminium oksidi və itrium oksidinin reaksiyasında ilk olaraq YAM və YAP mezofazaları, sonda isə YAG əmələ gələcək.

YAG tozunun hazırlanması üçün yüksək temperaturlu bərk faza üsulu bir çox tətbiqə malikdir. Məsələn, onun Al-O bağ ölçüsü kiçikdir və əlaqə enerjisi yüksəkdir. Elektronların təsiri altında optik performans sabit saxlanılır və nadir torpaq elementlərinin tətbiqi fosforun lüminesans performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Və YAG Ce3+ və Eu3+ kimi üçvalent nadir torpaq ionları ilə dopinq etməklə fosfora çevrilə bilər. Bundan əlavə, YAG kristalı yaxşı şəffaflığa, çox sabit fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərə, yüksək mexaniki gücə və yaxşı termal sürüşmə müqavimətinə malikdir. Geniş tətbiq sahəsinə və ideal performansa malik lazer kristal materialdır.

YAG kristal 04 şəffaf keramika itrium oksidi həmişə şəffaf keramika sahəsində tədqiqatların mərkəzində olmuşdur. O, kub kristal sisteminə aiddir və hər oxun izotrop optik xüsusiyyətlərinə malikdir. Şəffaf alüminium oksidinin anizotropiyası ilə müqayisədə, şəkil daha az təhrif olunur, buna görə də Tədricən, yüksək səviyyəli linzalar və ya hərbi optik pəncərələr tərəfindən qiymətləndirilmiş və inkişaf etdirilmişdir. Onun fiziki və kimyəvi xassələrinin əsas xüsusiyyətləri bunlardır: ①Yüksək ərimə nöqtəsi, Kimyəvi və fotokimyəvi sabitlik yaxşıdır və optik şəffaflıq diapazonu genişdir (0,23~8,0μm); ②1050nm-də onun sındırma indeksi 1,89-a qədər yüksəkdir, bu da onun nəzəri keçiriciliyini 80%-dən çox edir; ③Y2O3 ən çox yerləşdirmək üçün kifayət qədərdir. Böyük keçiricilik zolağından üçvalent nadir torpaq ionlarının emissiya səviyyəsinin valent zolağına qədər olan zolaq boşluğu nadir torpaq ionlarının dopinqi ilə effektiv şəkildə uyğunlaşdırıla bilər. Onun tətbiqinin çoxfunksiyalılığını həyata keçirmək üçün ; ④Fonon enerjisi aşağıdır və onun maksimum fononun kəsilmə tezliyi təxminən 550cm-1-dir. Aşağı fonon enerjisi qeyri-radiativ keçid ehtimalını azalda bilər, radiasiyaya keçid ehtimalını artırır və lüminesans kvant səmərəliliyini artırır; ⑤Yüksək istilik keçiriciliyi, təxminən 13.6W/(m·K), yüksək istilik keçiriciliyi olduqca yüksəkdir

bərk lazer orta material kimi onun üçün vacibdir.

Yaponiyanın Kamishima Chemical Company tərəfindən hazırlanmış itrium oksidi şəffaf keramika

Y2O3-ün ərimə nöqtəsi təxminən 2690 ° C-dir və otaq temperaturunda sinterləmə temperaturu təxminən 1700 ~ 1800 ° C-dir. İşıq ötürən keramika hazırlamaq üçün isti presləmə və sinterləmə üsulundan istifadə etmək yaxşıdır. Mükəmməl fiziki və kimyəvi xassələrinə görə, Y2O3 şəffaf keramika geniş istifadə olunur və potensial olaraq inkişaf etdirilir, o cümlədən: raket infraqırmızı pəncərələr və günbəzlər, görünən və infraqırmızı linzalar, yüksək təzyiqli qaz boşaltma lampaları, keramika sintillyatorları, keramika lazerləri və digər sahələr