Compostos importants de terres rares: quins són els usos de la pols d'òxid d'itri?
Les terres rares són un recurs estratègic extremadament important i tenen un paper insubstituïble en la producció industrial. El vidre d'automòbil, la ressonància magnètica nuclear, la fibra òptica, la pantalla de cristall líquid, etc. són inseparables de l'addició de terres rares. Entre ells, l'itri (Y) és un dels elements metàl·lics de terres rares i és una mena de metall gris. Tanmateix, a causa del seu alt contingut a l'escorça terrestre, el preu és relativament barat i s'utilitza àmpliament. En la producció social actual, s'utilitza principalment en l'estat d'aliatge d'itri i òxid d'itri.
Metall d'itri
Entre ells, l'òxid d'itri (Y2O3) és el compost d'itri més important. És insoluble en aigua i àlcali, soluble en àcid i té un aspecte de pols cristal·lina blanca (l'estructura cristal·lina pertany al sistema cúbic). Té molt bona estabilitat química i està sota buit. Baixa volatilitat, alta resistència a la calor, resistència a la corrosió, alt dielèctric, transparència (infrarojos) i altres avantatges, de manera que s'ha aplicat en molts camps. Quins són els específics? Donem-hi una ullada.
L'estructura cristal·lina de l'òxid d'itri
01 Síntesi de pols de zirconi estabilitzat amb ittri. Els canvis de fase següents es produiran durant el refredament de ZrO2 pur d'alta temperatura a temperatura ambient: fase cúbica (c) → fase tetragonal (t) → fase monoclínica (m), on t es produirà a 1150 °C →m canvi de fase, acompanyat d'una expansió de volum d'un 5%. Tanmateix, si el punt de transició de fase t→m de ZrO2 s'estabilitza a temperatura ambient, la transició de fase t→m s'indueix per l'estrès durant la càrrega. A causa de l'efecte de volum generat pel canvi de fase, s'absorbeix una gran quantitat d'energia de fractura. , de manera que el material presenta una energia de fractura anormalment alta, de manera que el material presenta una resistència a la fractura anormalment alta, donant lloc a una duresa de transformació de fase i una alta tenacitat i una alta resistència al desgast. sexe.
Per aconseguir l'enduriment del canvi de fase de la ceràmica de zirconi, s'ha d'afegir un cert estabilitzador i, en determinades condicions de cocció, la metaestabilització tetragonal de fase estable a alta temperatura a temperatura ambient, obté una fase tetragonal que es pot transformar en fase a temperatura ambient. . És l'efecte estabilitzador dels estabilitzadors sobre el zirconi. Y2O3 és l'estabilitzador d'òxid de zirconi més investigat fins ara. El material sinteritzat Y-TZP té excel·lents propietats mecàniques a temperatura ambient, alta resistència, bona tenacitat a la fractura i la mida del gra del material en el seu col·lectiu és petita i uniforme, de manera que té va cridar més l'atenció. 02 Ajudes de sinterització La sinterització de moltes ceràmiques especials requereix la participació d'ajudes de sinterització. El paper de les ajudes de sinterització generalment es pot dividir en les parts següents: formar una solució sòlida amb el sinteritzat; Evitar la transformació de la forma de cristall; inhibir el creixement del gra de cristall; produir fase líquida. Per exemple, en la sinterització de l'alúmina, sovint s'afegeix òxid de magnesi MgO com a estabilitzador de la microestructura durant el procés de sinterització. Pot refinar els grans, reduir considerablement la diferència d'energia del límit del gra, debilitar l'anisotropia del creixement del gra i inhibir el creixement discontinu del gra. Com que el MgO és molt volàtil a altes temperatures, per tal d'aconseguir bons resultats, l'òxid d'itri sovint es barreja amb MgO. Y2O3 pot refinar els grans de cristall i promoure la densificació de la sinterització. El granat sintètic d'itri d'alumini en pols 03YAG (Y3Al5O12) és un compost artificial, sense minerals naturals, incolor, la duresa de Mohs pot arribar als 8,5, punt de fusió 1950 ℃, insoluble en àcid sulfúric, àcid clorhídric, àcid nítric, àcid fluorhídric, etc. El mètode de fase sòlida d'alta temperatura és un mètode tradicional per preparar pols de YAG amb la relació obtinguda al diagrama de fases binàries d'òxid d'itri i òxid d'alumini, les dues pols es barregen i es couen a alta temperatura, i la pols YAG es forma a través de la reacció en fase sòlida entre els òxids. En condicions d'alta temperatura, en la reacció de l'alúmina i l'òxid d'itri, primer es formaran les mesofases YAM i YAP, i finalment es formarà YAG.
El mètode de fase sòlida d'alta temperatura per preparar pols YAG té moltes aplicacions. Per exemple, la seva mida d'enllaç Al-O és petita i l'energia d'enllaç és alta. Sota l'impacte dels electrons, el rendiment òptic es manté estable i la introducció d'elements de terres rares pot millorar significativament el rendiment de la luminescència del fòsfor. I YAG pot convertir-se en fòsfor dopant amb ions de terres rares trivalents com Ce3+ i Eu3+. A més, el cristall YAG té una bona transparència, propietats físiques i químiques molt estables, una alta resistència mecànica i una bona resistència a la fluència tèrmica. És un material de cristall làser amb una àmplia gamma d'aplicacions i un rendiment ideal.
L'òxid d'itri ceràmic transparent YAG crystal 04 sempre ha estat el focus de recerca en el camp de la ceràmica transparent. Pertany al sistema cristal·lí cúbic i té les propietats òptiques isòtropes de cada eix. En comparació amb l'anisotropia de l'alúmina transparent, la imatge està menys distorsionada, per la qual cosa, a poc a poc, ha estat valorada i desenvolupada per lents de gamma alta o finestres òptiques militars. Les principals característiques de les seves propietats físiques i químiques són: ① Alt punt de fusió, l'estabilitat química i fotoquímica és bona i el rang de transparència òptica és ampli (0,23 ~ 8,0 μm); ②A 1050 nm, el seu índex de refracció és tan alt com 1,89, el que fa que tingui una transmitància teòrica de més del 80%; ③Y2O3 té prou per adaptar-se a la majoria. La bretxa de banda des de la banda de conducció més gran fins a la banda de valència del nivell d'emissió d'ions trivalents de terres rares es pot adaptar eficaçment mitjançant el dopatge d'ions de terres rares. Per tal d'aconseguir la multifuncionalització de la seva aplicació ; ④L'energia del fonó és baixa i la seva freqüència màxima de tall del fonó és d'uns 550 cm-1. La baixa energia del fonó pot suprimir la probabilitat de transició no radiativa, augmentar la probabilitat de transició de radiació i millorar l'eficiència quàntica de luminescència; ⑤ Alta conductivitat tèrmica, uns 13,6 W/(m·K), alta conductivitat tèrmica és extremadament
important per a això com a material sòlid mitjà làser.
Ceràmica transparent d'òxid d'itri desenvolupada per Kamishima Chemical Company del Japó
El punt de fusió de Y2O3 és d'uns 2690 ℃ i la temperatura de sinterització a temperatura ambient és d'uns 1700 ~ 1800 ℃. Per fer ceràmiques que transmeten la llum, el millor és utilitzar premsat en calent i sinterització. A causa de les seves excel·lents propietats físiques i químiques, la ceràmica transparent Y2O3 s'utilitza àmpliament i es pot desenvolupar, incloent: finestres i cúpules d'infrarojos de míssils, lents visibles i infrarojes, làmpades de descàrrega de gas d'alta pressió, centelledors de ceràmica, làsers de ceràmica i altres camps.
Hora de publicació: 25-nov-2021