Важныя рэдказямельныя злучэнні: для чаго выкарыстоўваецца парашок аксіду ітрыю?

Важныя рэдказямельныя злучэнні: для чаго выкарыстоўваецца парашок аксіду ітрыю?

Рэдказямельныя рэчывы з'яўляюцца надзвычай важным стратэгічным рэсурсам і адыгрываюць незаменную ролю ў прамысловай вытворчасці. Аўтамабільнае шкло, ядзерны магнітны рэзананс, аптычнае валакно, вадкакрысталічны дысплей і г.д. неаддзельныя ад дадання рэдказямельных элементаў. Сярод іх ітрый (Y) - адзін з рэдказямельных металічных элементаў і з'яўляецца разнавіднасцю шэрага металу. Аднак з-за высокага ўтрымання ў зямной кары цана адносна танная і шырока выкарыстоўваецца. У цяперашнім грамадскім вытворчасці ён у асноўным выкарыстоўваецца ў стане ітрыевага сплаву і аксіду ітрыю.

Металічны ітрый
Сярод іх аксід ітрыю (Y2O3) з'яўляецца найбольш важным злучэннем ітрыю. Ён не раствараецца ў вадзе і шчолачы, раствараецца ў кіслаце, мае выгляд белага крышталічнага парашка (крышталічная структура належыць да кубічнай сістэмы). Ён мае вельмі добрую хімічную стабільнасць і знаходзіцца ў вакууме. Нізкая лятучасць, высокая тэрмаўстойлівасць, устойлівасць да карозіі, высокая дыэлектрычнасць, празрыстасць (інфрачырвонае) і іншыя перавагі, таму ён выкарыстоўваецца ў многіх галінах. Якія канкрэтна? Давайце паглядзім.

Крышталічная структура аксіду ітрыю

01 Сінтэз парашка дыяксіду цырконія, стабілізаванага ітрыем. Падчас астуджэння чыстага ZrO2 ад высокай тэмпературы да пакаёвай тэмпературы адбудуцца наступныя фазавыя змены: кубічная фаза (c) → тэтраганальная фаза (t) → манаклінная фаза (m), дзе t будзе адбывацца пры 1150°C → m змена фазы, суправаджаецца пашырэннем аб'ёму прыкладна на 5%. Аднак, калі кропка фазавага пераходу t→m ZrO2 стабілізуецца да пакаёвай тэмпературы, фазавы пераход t→m выклікаецца напружаннем падчас нагрузкі. З-за эфекту аб'ёму, які ўзнікае пры змене фазы, паглынаецца вялікая колькасць энергіі разбурэння , так што матэрыял дэманструе анамальна высокую энергію разбурэння, так што матэрыял дэманструе анамальна высокую ўстойлівасць да разбурэння, што прыводзіць да ўстойлівасці фазавага пераўтварэння і высокай трываласць і высокая зносаўстойлівасць. сэкс.

Каб дасягнуць фазавай загартоўкі цырконіевай керамікі, неабходна дадаць пэўны стабілізатар, і пры пэўных умовах абпалу ў выніку высокатэмпературнай стабільнай фазава-тэтраганальнай метастабілізацыі да пакаёвай тэмпературы атрымліваецца чатырохкутная фаза, якая можа фазава ператварацца пры пакаёвай тэмпературы. . Гэта стабілізуе дзеянне стабілізатараў на дыяксід цырконія. Y2O3 з'яўляецца найбольш даследаваным стабілізатарам аксіду цырконія да гэтага часу. Спечаны матэрыял Y-TZP мае выдатныя механічныя ўласцівасці пры пакаёвай тэмпературы, высокую трываласць, добрую ўстойлівасць да разбурэння, а памер збожжа матэрыялу ў яго сукупнасці невялікі і аднастайны, таму ён мае прыцягнула больш увагі. 02 Дапаможныя рэчывы для спякання Спяканне многіх спецыяльных керамічных вырабаў патрабуе ўдзелу дапаможных сродкаў для спякання. Роля дапаможных сродкаў для спякання ў цэлым можа быць падзелена на наступныя часткі: утварэнне цвёрдага раствора з агламератам; прадухіленне трансфармацыі крышталічнай формы; інгібіраваць рост крышталічных зерняў; вырабляюць вадкую фазу. Напрыклад, пры спяканні аксіду алюмінію аксід магнію MgO часта дадаюць у якасці стабілізатара мікраструктуры падчас працэсу спякання. Ён можа ачысціць збожжа, значна паменшыць розніцу ў энергіі межаў збожжа, аслабіць анізатрапію росту збожжа і стрымліваць перарывісты рост збожжа. Паколькі MgO вельмі лятучы пры высокіх тэмпературах, для дасягнення добрых вынікаў аксід ітрыю часта змешваюць з MgO. Y2O3 можа ачысціць крышталічныя збожжа і спрыяць ушчыльненню спякання. Парашок 03YAG сінтэтычнага ітрыевага алюмініевага граната (Y3Al5O12) - гэта штучнае злучэнне, без прыродных мінералаў, бескаляровы, цвёрдасць па Моасу можа дасягаць 8,5, тэмпература плаўлення 1950 ℃, нерастваральны ў сернай кіслаце, салянай кіслаце, азотнай кіслаце, плавікавай кіслаце і г.д. высокатэмпературны цвёрдафазны метад з'яўляецца традыцыйным метадам падрыхтоўкі YAG парашок. У адпаведнасці з суадносінамі, атрыманымі на двайковай фазавай дыяграме аксіду ітрыю і аксіду алюмінія, два парашкі змешваюць і абпальваюць пры высокай тэмпературы, і парашок YAG утвараецца ў выніку цвёрдафазнай рэакцыі паміж аксідамі. Ва ўмовах высокай тэмпературы ў рэакцыі аксіду алюмінія і аксіду ітрыю спачатку будуць утварацца мезафазы YAM і YAP, а нарэшце - YAG.

Высокотэмпературны цвёрдафазны метад падрыхтоўкі парашка YAG мае мноства прымянення. Напрыклад, памер сувязі Al-O невялікі, а энергія сувязі высокая. Пад уздзеяннем электронаў аптычныя характарыстыкі падтрымліваюцца стабільнымі, а ўвядзенне рэдказямельных элементаў можа значна палепшыць люмінесцэнтныя характарыстыкі люмінафора. І YAG можа стаць люмінафорам шляхам легіравання трохвалентнымі рэдказямельнымі іёнамі, такімі як Ce3+ і Eu3+. Акрамя таго, крышталь YAG мае добрую празрыстасць, вельмі стабільныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці, высокую механічную трываласць і добрую цеплавую ўстойлівасць да паўзучасці. Гэта лазерны крышталічны матэрыял з шырокім спектрам прымянення і ідэальнай прадукцыйнасцю.

YAG крышталь 04 празрысты керамічны аксід ітрыю заўсёды быў у цэнтры ўвагі даследаванняў у галіне празрыстай керамікі. Ён належыць да кубічнай крышталічнай сістэмы і мае ізатропныя аптычныя ўласцівасці кожнай восі. У параўнанні з анізатрапіяй празрыстага аксіду алюмінія выява менш скажаецца, таму паступова яна была ацэнена і распрацавана ў лінзах высокага класа або ваенных аптычных вокнах. Асноўныя характарыстыкі яго фізічных і хімічных уласцівасцей: ①Высокая тэмпература плаўлення, добрая хімічная і фотахімічная стабільнасць, шырокі дыяпазон аптычнай празрыстасці (0,23~8,0 мкм); ②На 1050 нм яго паказчык праламлення дасягае 1,89, што робіць яго тэарэтычны каэфіцыент прапускання больш за 80%; ③Y2O3 дастаткова, каб змясціць большасць Шырыня забароненай зоны ад большай зоны праводнасці да валентнай зоны ўзроўню выпраменьвання трохвалентных рэдказямельных іёнаў можа быць эфектыўна скарэкціравана шляхам легіравання рэдказямельных іёнаў. Каб рэалізаваць шматфункцыянальнасць яго прымянення ; ④Энергія фанонаў нізкая, а яго максімальная частата адсячэння фанонаў складае каля 550 см-1. Нізкая энергія фанонаў можа знізіць верагоднасць нерадыяцыйнага пераходу, павялічыць верагоднасць пераходу выпраменьвання і палепшыць квантавую эфектыўнасць люмінесцэнцыі; ⑤Высокая цеплаправоднасць, каля 13,6 Вт/(м·K), высокая цеплаправоднасць надзвычай

важны для яго як цвёрды матэрыял лазернай асяроддзя.

Празрыстая кераміка з аксіду ітрыю, распрацаваная японскай хімічнай кампаніяй Kamishima

Тэмпература плаўлення Y2O3 складае каля 2690 ℃, а тэмпература спякання пры пакаёвай тэмпературы складае каля 1700~1800 ℃. Для вырабу святлопранікальнай керамікі лепш за ўсё выкарыстоўваць гарачае прэсаванне і спяканне. Дзякуючы выдатным фізічным і хімічным уласцівасцям, празрыстая кераміка Y2O3 шырока выкарыстоўваецца і патэнцыйна развіваецца, у тым ліку: інфрачырвоныя вокны і купалы для ракет, бачныя і інфрачырвоныя лінзы, газаразрадныя лямпы высокага ціску, керамічныя сцынцілятары, керамічныя лазеры і іншыя вобласці.