Важни редкоземни съединения: Каква е употребата на прах от итриев оксид?
Редкоземните метали са изключително важен стратегически ресурс и имат незаменима роля в индустриалното производство. Автомобилното стъкло, ядрено-магнитният резонанс, оптичното влакно, течнокристалният дисплей и т.н. са неразделни от добавянето на редкоземни елементи. Сред тях итрият (Y) е един от редкоземните метални елементи и е вид сив метал. Въпреки това, поради високото си съдържание в земната кора, цената е сравнително евтина и се използва широко. В текущото обществено производство се използва главно в състояние на итриева сплав и итриев оксид.
Метал итрий
Сред тях итриевият оксид (Y2O3) е най-важното итриево съединение. Той е неразтворим във вода и основи, разтворим в киселина и има вид на бял кристален прах (кристалната структура принадлежи към кубичната система). Има много добра химическа стабилност и е под вакуум. Ниска летливост, висока устойчивост на топлина, устойчивост на корозия, висока диелектричност, прозрачност (инфрачервена) и други предимства, така че се прилага в много области. Кои са конкретните? Нека да разгледаме.
Кристалната структура на итриевия оксид
01 Синтез на стабилизиран с итрий циркониев прах. Следните фазови промени ще настъпят по време на охлаждането на чист ZrO2 от висока температура до стайна температура: кубична фаза (c) → тетрагонална фаза (t) → моноклинна фаза (m), където t ще настъпи при 1150°C → m фазова промяна, придружено от увеличение на обема от около 5%. Въпреки това, ако точката на фазов преход t→m на ZrO2 се стабилизира до стайна температура, фазовият преход t→m се индуцира от напрежение по време на натоварване. Поради обемния ефект, генериран от фазовата промяна, се абсорбира голямо количество енергия на счупване , така че материалът да показва необичайно висока енергия на счупване, така че материалът да показва необичайно висока якост на счупване, което води до якост на фазова трансформация и висока якост и висока устойчивост на износване. секс.
За да се постигне закаляване на фазовата промяна на циркониевата керамика, трябва да се добави определен стабилизатор и при определени условия на изпичане, високотемпературната стабилна фаза-тетрагонална мета-стабилизация до стайна температура, получава тетрагонална фаза, която може да бъде фазово трансформирана при стайна температура . Това е стабилизиращият ефект на стабилизаторите върху циркония. Y2O3 е най-проучваният стабилизатор на циркониев оксид досега. Спеченият Y-TZP материал има отлични механични свойства при стайна температура, висока якост, добра якост на счупване и размерът на зърното на материала в неговия колектив е малък и еднакъв, така че има привлече повече внимание. 02 Помощни средства за синтероване. Спичането на много специални керамични изделия изисква участието на спомагателни средства за синтероване. Ролята на помощните средства за синтероване може най-общо да се раздели на следните части: образуване на твърд разтвор със синтерования; Предотвратяване на трансформацията на кристална форма; инхибират растежа на кристални зърна; произвежда течна фаза. Например, при синтероването на алуминиев оксид, магнезиевият оксид MgO често се добавя като микроструктурен стабилизатор по време на процеса на синтероване. Той може да прецизира зърната, значително да намали разликата в енергията на границата на зърното, да отслаби анизотропията на растежа на зърното и да инхибира прекъснатия растеж на зърното. Тъй като MgO е силно летлив при високи температури, за да се постигнат добри резултати, итриевият оксид често се смесва с MgO. Y2O3 може да рафинира кристалните зърна и да насърчи уплътняването при синтероване. 03YAG прах от синтетичен итриев алуминиев гранат (Y3Al5O12) е изкуствено съединение, без естествени минерали, безцветен, твърдост по Mohs може да достигне 8,5, точка на топене 1950 ℃, неразтворим в сярна киселина, солна киселина, азотна киселина, флуороводородна киселина и др. високотемпературният метод на твърда фаза е традиционен метод за приготвяне на YAG прах. Съгласно съотношението, получено в двоичната фазова диаграма на итриев оксид и алуминиев оксид, двата праха се смесват и се изпичат при висока температура и YAG прахът се образува през твърдо вещество -фазова реакция между оксидите. При условия на висока температура, при реакцията на алуминиев оксид и итриев оксид, първо ще се образуват мезофазите YAM и YAP и накрая ще се образува YAG.
Високотемпературният твърдофазен метод за приготвяне на YAG прах има много приложения. Например размерът на Al-O връзката е малък и енергията на връзката е висока. Под въздействието на електрони оптичните характеристики се поддържат стабилни и въвеждането на редкоземни елементи може значително да подобри луминесцентните характеристики на фосфора. И YAG може да стане фосфор чрез допиране с тривалентни редкоземни йони като Ce3+ и Eu3+. В допълнение YAG кристалът има добра прозрачност, много стабилни физични и химични свойства, висока механична якост и добра устойчивост на термично пълзене. Това е лазерен кристален материал с широк спектър от приложения и идеална производителност.
YAG кристал 04 прозрачен керамичен итриев оксид винаги е бил изследователският фокус в областта на прозрачната керамика. Той принадлежи към кубичната кристална система и има изотропните оптични свойства на всяка ос. В сравнение с анизотропията на прозрачния двуалуминиев оксид, изображението е по-малко изкривено, така че постепенно то е оценено и развито от лещи от висок клас или военни оптични прозорци. Основните характеристики на неговите физични и химични свойства са: ①Висока точка на топене, химическата и фотохимичната стабилност е добра, а обхватът на оптичната прозрачност е широк (0,23~8,0 μm); ②При 1050 nm индексът му на пречупване е висок до 1,89, което го прави теоретична пропускливост от повече от 80%; ③Y2O3 има достатъчно, за да поеме повечето. Разликата в лентата от по-голямата проводяща лента до валентната лента на емисионното ниво на тривалентни редкоземни йони може да бъде ефективно адаптирана чрез допиране на редкоземни йони. Така че да се реализира многофункционалността на неговото приложение ; ④Енергията на фонона е ниска и максималната му фононна гранична честота е около 550 cm-1. Ниската фононна енергия може да потисне вероятността от нерадиационен преход, да увеличи вероятността от радиационен преход и да подобри квантовата ефективност на луминесценцията; ⑤Висока топлопроводимост, около 13,6 W/(m·K), високата топлопроводимост е изключително
важен за него като твърд материал за лазерна среда.
Прозрачна керамика от итриев оксид, разработена от японската Kamishima Chemical Company
Точката на топене на Y2O3 е около 2690 ℃, а температурата на синтероване при стайна температура е около 1700 ~ 1800 ℃. За направата на светлопропусклива керамика е най-добре да използвате горещо пресоване и синтероване. Благодарение на своите отлични физични и химични свойства, прозрачната керамика Y2O3 е широко използвана и потенциално разработена, включително: инфрачервени прозорци и куполи за ракети, видими и инфрачервени лещи, газоразрядни лампи с високо налягане, керамични сцинтилатори, керамични лазери и други области
Време на публикуване: 25 ноември 2021 г