Vigtige sjældne jordarters forbindelser: Hvad er anvendelsen af yttriumoxidpulver?
Sjældne jordarter er en ekstremt vigtig strategisk ressource, og den spiller en uerstattelig rolle i industriel produktion. Bilglas, kernemagnetisk resonans, optisk fiber, flydende krystaldisplay osv. er uadskillelige fra tilføjelsen af sjældne jordarter. Blandt dem er yttrium (Y) et af de sjældne jordarters metalelementer og er en slags gråmetal. Men på grund af dets høje indhold i jordskorpen er prisen relativt billig, og den er meget brugt. I den nuværende sociale produktion bruges den hovedsageligt i tilstanden yttriumlegering og yttriumoxid.
Yttrium metal
Blandt dem er yttriumoxid (Y2O3) den vigtigste yttriumforbindelse. Det er uopløseligt i vand og alkali, opløseligt i syre og har et udseende af hvidt krystallinsk pulver (krystalstrukturen tilhører det kubiske system). Den har meget god kemisk stabilitet og er under vakuum. Lav flygtighed, høj varmebestandighed, korrosionsbestandighed, høj dielektrikum, gennemsigtighed (infrarød) og andre fordele, så det er blevet anvendt på mange områder. Hvad er de specifikke? Lad os tage et kig.
Krystalstrukturen af yttriumoxid
01 Syntese af yttriumstabiliseret zirconiumoxidpulver. Følgende faseændringer vil ske under afkølingen af ren ZrO2 fra høj temperatur til stuetemperatur: kubisk fase (c) → tetragonal fase (t) → monoklin fase (m), hvor t vil forekomme ved 1150°C →m faseændring, ledsaget af en volumenudvidelse på omkring 5%. Men hvis t→m faseovergangspunktet for ZrO2 stabiliseres til stuetemperatur, induceres t→m faseovergangen af stress under belastning. På grund af volumeneffekten genereret af faseændringen absorberes en stor mængde brudenergi. , således at materialet udviser en unormalt høj brudenergi, således at materialet udviser en unormal høj brudsejhed, hvilket resulterer i fasetransformationssejhed og høj sejhed og høj slidstyrke. køn.
For at opnå faseændringshærdningen af zirconia keramik skal der tilsættes en vis stabilisator, og under visse brændingsforhold opnår den højtemperaturstabile fase-tetragonale metastabilisering til stuetemperatur en tetragonal fase, der kan fasetransformeres ved stuetemperatur . Det er den stabiliserende virkning af stabilisatorer på zirconia. Y2O3 er den hidtil mest undersøgte zirconiumoxidstabilisator. Det sintrede Y-TZP-materiale har fremragende mekaniske egenskaber ved stuetemperatur, høj styrke, god brudsejhed, og kornstørrelsen af materialet i dets kollektiv er lille og ensartet, så det har tiltrukket sig mere opmærksomhed. 02 Sintringshjælpemidler Sintring af mange specialkeramik kræver deltagelse af sintringshjælpemidler. Rollen af sintringshjælpemidler kan generelt opdeles i følgende dele: dannelse af en fast opløsning med sinteren;Forhindrer omdannelse af krystalform; hæmmer krystalkornvækst; producere flydende fase. For eksempel tilsættes magnesiumoxid MgO ved sintring af aluminiumoxid ofte som en mikrostrukturstabilisator under sintringsprocessen. Det kan forfine kornene, i høj grad reducere forskellen i korngrænseenergi, svække anisotropien af kornvækst og hæmme diskontinuerlig kornvækst. Da MgO er meget flygtigt ved høje temperaturer, for at opnå gode resultater, blandes Yttriumoxid ofte med MgO. Y2O3 kan forfine krystalkornene og fremme sintringsfortætning. 03YAG pulver syntetisk yttrium aluminium granat (Y3Al5O12) er en menneskeskabt forbindelse, ingen naturlige mineraler, farveløs, Mohs hårdhed kan nå 8,5, smeltepunkt 1950 ℃, uopløselig i svovlsyre, saltsyre, salpetersyre, flussyre osv. højtemperatur fastfasemetode er en traditionel metode til fremstilling af YAG-pulver. Ifølge forholdet opnået i det binære fasediagram af yttriumoxid og aluminiumoxid blandes de to pulvere og brændes ved høj temperatur, og YAG-pulver dannes gennem faststoffet -fasereaktion mellem oxiderne. Under høje temperaturforhold, i reaktionen af aluminiumoxid og yttriumoxid, vil mesofaserne YAM og YAP først blive dannet, og til sidst vil YAG blive dannet.
Højtemperatur-fastfasemetoden til fremstilling af YAG-pulver har mange anvendelser. For eksempel er dens Al-O-bindingsstørrelse lille, og bindingsenergien er høj. Under påvirkning af elektroner holdes den optiske ydeevne stabil, og introduktionen af sjældne jordarters elementer kan forbedre fosforens luminescensydelse markant. Og YAG kan blive til fosfor ved doping med trivalente sjældne jordarters ioner såsom Ce3+ og Eu3+. YAG-krystal har desuden god gennemsigtighed, meget stabile fysiske og kemiske egenskaber, høj mekanisk styrke og god termisk krybemodstand. Det er et laserkrystalmateriale med en bred vifte af anvendelser og ideel ydeevne.
YAG crystal 04 transparent keramisk yttriumoxid har altid været forskningsfokus inden for transparent keramik. Det tilhører det kubiske krystalsystem og har de isotropiske optiske egenskaber for hver akse. Sammenlignet med anisotropien af gennemsigtigt aluminiumoxid er billedet mindre forvrænget, så det er gradvist blevet værdsat og udviklet af avancerede linser eller militære optiske vinduer. De vigtigste egenskaber ved dets fysiske og kemiske egenskaber er: ①Højt smeltepunkt, den kemiske og fotokemiske stabilitet er god, og det optiske gennemsigtighedsområde er bredt (0,23 ~ 8,0 μm); ②Ved 1050nm er dens brydningsindeks så højt som 1,89, hvilket gør, at den har en teoretisk transmittans på mere end 80%; ③Y2O3 har nok til at rumme de fleste. Båndgabet fra det større ledningsbånd til valensbåndet for emissionsniveauet for trivalente sjældne jordarters ioner kan effektivt skræddersyes ved doping af sjældne jordarters ioner. For at realisere multifunktionaliseringen af dens anvendelse ; ④ Phononenergien er lav, og dens maksimale phonon-afskæringsfrekvens er omkring 550 cm-1. Den lave fononenergi kan undertrykke sandsynligheden for ikke-strålingsovergang, øge sandsynligheden for strålingsovergang og forbedre luminescenskvanteeffektiviteten; ⑤Høj varmeledningsevne, omkring 13,6W/(m·K), høj varmeledningsevne er ekstremt
vigtigt for det som et solidt lasermediemateriale.
Yttriumoxid gennemsigtig keramik udviklet af Japans Kamishima Chemical Company
Smeltepunktet for Y2O3 er omkring 2690 ℃, og sintringstemperaturen ved stuetemperatur er omkring 1700 ~ 1800 ℃. For at lave lystransmitterende keramik er det bedst at bruge varmpresning og sintring. På grund af dets fremragende fysiske og kemiske egenskaber er Y2O3 transparent keramik meget brugt og potentielt udviklet, herunder: missil infrarøde vinduer og kupler, synlige og infrarøde linser, højtryksgasudladningslamper, keramiske scintillatorer, keramiske lasere og andre områder
Indlægstid: 25. november 2021