Važna jedinjenja retkih zemalja: Koja je upotreba itrijum oksida u prahu?

Važna jedinjenja retkih zemalja: Koja je upotreba itrijum oksida u prahu?

Rijetke zemlje su izuzetno važan strateški resurs i ima nezamjenjivu ulogu u industrijskoj proizvodnji. Automobilsko staklo, nuklearna magnetna rezonanca, optička vlakna, ekran s tekućim kristalima, itd. su neodvojivi od dodavanja rijetkih zemalja. Među njima, itrijum (Y) je jedan od elemenata rijetkih zemnih metala i vrsta je sivog metala. Međutim, zbog visokog sadržaja u zemljinoj kori, cijena je relativno jeftina i ima široku primjenu. U sadašnjoj društvenoj proizvodnji uglavnom se koristi u stanju legure itrijuma i itrijum oksida.

Itrijum Metal
Među njima, itrijum oksid (Y2O3) je najvažnije jedinjenje itrijuma. Nerastvorljiv je u vodi i lužini, rastvorljiv u kiselini i ima izgled bijelog kristalnog praha (kristalna struktura pripada kubnom sistemu). Ima veoma dobru hemijsku stabilnost i nalazi se u vakuumu. Niska isparljivost, visoka otpornost na toplinu, otpornost na koroziju, visok dielektrik, prozirnost (infracrvena) i druge prednosti, pa je primijenjen na mnogim poljima. Koje su specifične? Hajde da pogledamo.

Kristalna struktura itrijum oksida

01 Sinteza itrijum stabilizovanog cirkonijevog praha. Tokom hlađenja čistog ZrO2 sa visoke temperature na sobnu temperaturu dogodit će se sljedeće fazne promjene: kubična faza (c) → tetragonalna faza (t) → monoklinska faza (m), gdje će se t pojaviti na 1150°C →m promjena faze, praćeno povećanjem zapremine od oko 5%. Međutim, ako se tačka faznog prijelaza ZrO2 t→m stabilizira na sobnu temperaturu, t→m fazni prijelaz je izazvan naprezanjem tokom opterećenja. Zbog efekta volumena koji nastaje promjenom faze, apsorbuje se velika količina energije loma. , tako da materijal pokazuje abnormalno visoku energiju loma, tako da materijal pokazuje abnormalno visoku žilavost loma, što rezultira žilavošću fazne transformacije i visokom žilavost i visoka otpornost na habanje. sex.

Da bi se postiglo fazno očvršćavanje cirkonijum keramike, mora se dodati određeni stabilizator i pod određenim uslovima pečenja, visokotemperaturna stabilna fazno-tetragonalna metastabilizacija na sobnu temperaturu, dobija tetragonalnu fazu koja se može fazno transformisati na sobnoj temperaturi. . To je stabilizirajući učinak stabilizatora na cirkonij. Y2O3 je do sada najistraženiji stabilizator cirkonijum oksida. Sinterovani Y-TZP materijal ima odlična mehanička svojstva na sobnoj temperaturi, visoku čvrstoću, dobru otpornost na lom, a veličina zrna materijala u njegovom kolektivu je mala i ujednačena, tako da ima privukao više pažnje. 02 Pomagala za sinterovanje Sinterovanje mnogih specijalnih keramika zahteva učešće pomoćnih sredstava za sinterovanje. Uloga pomoćnih sredstava za sinterovanje generalno se može podeliti na sledeće delove: formiranje čvrstog rastvora sa sinterom; Sprečavanje transformacije kristalnog oblika; inhibiraju rast kristalnih zrna; proizvodi tečnu fazu. Na primjer, u sinterovanju glinice, magnezijum oksid MgO se često dodaje kao stabilizator mikrostrukture tokom procesa sinterovanja. Može rafinirati zrna, uvelike smanjiti razliku u graničnoj energiji zrna, oslabiti anizotropiju rasta zrna i inhibirati diskontinuirani rast zrna. Budući da je MgO vrlo isparljiv na visokim temperaturama, da bi se postigli dobri rezultati, itrijum oksid se često miješa sa MgO. Y2O3 može rafinirati kristalna zrna i promovirati zgušnjavanje sinteriranja. 03YAG prah sintetičkog itrijum aluminijumskog granata (Y3Al5O12) je umjetno jedinjenje, bez prirodnih minerala, bezbojno, Mohsova tvrdoća može doseći 8,5, tačka topljenja 1950 ℃, nerastvorljiv u sumpornoj kiselini, hlorovodoničnoj kiselini, azotnoj kiselini, fluorovodičnoj kiselini itd. visokotemperaturna metoda čvrste faze je tradicionalna metoda za pripremu YAG prah. Prema omjeru dobijenom u binarnom faznom dijagramu itrijum oksida i aluminij oksida, dva praha se miješaju i peku na visokoj temperaturi, a YAG prah se formira reakcijom čvrste faze između oksida. U uslovima visoke temperature, u reakciji glinice i itrijum oksida, prvo će se formirati mezofaze YAM i YAP, a na kraju će nastati YAG.

Visokotemperaturna metoda čvrste faze za pripremu YAG praha ima mnogo primjena. Na primjer, veličina njegove Al-O veze je mala, a energija veze visoka. Pod uticajem elektrona, optičke performanse ostaju stabilne, a uvođenje retkozemnih elemenata može značajno poboljšati performanse luminiscencije fosfora. I YAG može postati fosfor dopiranjem trovalentnim jonima retkih zemalja kao što su Ce3+ i Eu3+. Osim toga, YAG kristal ima dobru prozirnost, vrlo stabilna fizička i kemijska svojstva, visoku mehaničku čvrstoću i dobru otpornost na termičko puzanje. To je laserski kristalni materijal sa širokim spektrom primjena i idealnim performansama.

YAG crystal 04 transparentni keramički itrijum oksid je oduvek bio fokus istraživanja u oblasti prozirne keramike. Pripada kubičnom kristalnom sistemu i ima izotropna optička svojstva svake ose. U poređenju sa anizotropijom prozirnog aluminijuma, slika je manje izobličena, pa je postepeno cenjena i razvijena od strane vrhunskih sočiva ili vojnih optičkih prozora. Glavne karakteristike njegovih fizičkih i hemijskih svojstava su: ①Visoka tačka topljenja, hemijska i fotohemijska stabilnost je dobra, a opseg optičke transparentnosti je širok (0,23~8,0μm); ②Na 1050nm, njegov indeks prelamanja je čak 1,89, što ga čini teorijskim propustom većim od 80%; ③Y2O3 ima dovoljno da prihvati većinu Razmak u pojasu od većeg pojasa provodljivosti do valentnog pojasa nivoa emisije trovalentnih rijetkih zemljanih jona može se efikasno prilagoditi dopiranjem jona rijetkih zemalja. Kako bi se ostvarila multifunkcionalizacija njegove primjene ; ④Energija fonona je niska, a maksimalna granična frekvencija fonona je oko 550cm-1. Niska energija fonona može potisnuti vjerovatnoću neradijativne tranzicije, povećati vjerovatnoću prijelaza zračenja i poboljšati kvantnu efikasnost luminiscencije; ⑤Visoka toplotna provodljivost, oko 13,6W/(m·K), visoka toplotna provodljivost je izuzetno

važan za njega kao čvrsti laserski materijal.

Prozirna keramika od itrijum oksida koju je razvila japanska kompanija Kamishima Chemical Company

Tačka topljenja Y2O3 je oko 2690℃, a temperatura sinterovanja na sobnoj temperaturi je oko 1700~1800℃. Za izradu keramike koja propušta svjetlost najbolje je koristiti vruće prešanje i sinteriranje. Zbog svojih odličnih fizičkih i hemijskih svojstava, Y2O3 transparentna keramika se široko koristi i potencijalno razvija, uključujući: raketne infracrvene prozore i kupole, vidljiva i infracrvena sočiva, gasne lampe visokog pritiska, keramičke scintilatore, keramičke lasere i druga polja