Wichtige Seltenerdverbindungen: Wozu dient Yttriumoxidpulver?

Wichtige Seltenerdverbindungen: Wozu dient Yttriumoxidpulver?

Seltene Erden sind eine äußerst wichtige strategische Ressource und spielen in der industriellen Produktion eine unersetzliche Rolle. Autoglas, Kernspinresonanz, optische Fasern, Flüssigkristallanzeige usw. sind untrennbar mit der Zugabe von Seltenen Erden verbunden. Unter diesen ist Yttrium (Y) eines der seltenen Erdmetallelemente und eine Art graues Metall. Aufgrund seines hohen Gehalts in der Erdkruste ist der Preis jedoch relativ günstig und die Verwendung ist weit verbreitet. In der aktuellen gesellschaftlichen Produktion wird es hauptsächlich im Zustand von Yttriumlegierung und Yttriumoxid verwendet.

Yttriummetall
Unter ihnen ist Yttriumoxid (Y2O3) die wichtigste Yttriumverbindung. Es ist in Wasser und Alkali unlöslich, in Säure löslich und hat das Aussehen eines weißen kristallinen Pulvers (die Kristallstruktur gehört zum kubischen System). Es hat eine sehr gute chemische Stabilität und ist unter Vakuum. Geringe Flüchtigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, hohe Dielektrizität, Transparenz (Infrarot) und andere Vorteile, daher wurde es in vielen Bereichen eingesetzt. Was sind die konkreten? Werfen wir einen Blick darauf.

Die Kristallstruktur von Yttriumoxid

01 Synthese von Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxidpulver. Beim Abkühlen von reinem ZrO2 von hoher Temperatur auf Raumtemperatur treten die folgenden Phasenänderungen auf: kubische Phase (c) → tetragonale Phase (t) → monokline Phase (m), wobei t bei 1150 °C auftritt → m Phasenänderung, begleitet von einer Volumenexpansion von etwa 5 %. Wenn jedoch der t→m-Phasenübergangspunkt von ZrO2 auf Raumtemperatur stabilisiert wird, wird der t→m-Phasenübergang durch Spannung während der Belastung induziert. Aufgrund des durch die Phasenänderung erzeugten Volumeneffekts wird eine große Menge an Bruchenergie absorbiert , so dass das Material eine ungewöhnlich hohe Bruchenergie aufweist, so dass das Material eine ungewöhnlich hohe Bruchzähigkeit aufweist, was zu einer Phasenumwandlungszähigkeit sowie einer hohen Zähigkeit und hohen Verschleißfestigkeit führt. Sex.

Um die Phasenwechselhärtung von Zirkonoxidkeramiken zu erreichen, muss ein bestimmter Stabilisator zugesetzt werden und unter bestimmten Brennbedingungen wird durch die hochtemperaturstabile phasentetragonale Metastabilisierung auf Raumtemperatur eine tetragonale Phase erhalten, die bei Raumtemperatur phasentransformiert werden kann . Es handelt sich um die stabilisierende Wirkung von Stabilisatoren auf Zirkonoxid. Y2O3 ist der bisher am meisten erforschte Zirkonoxid-Stabilisator. Das gesinterte Y-TZP-Material verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur, hohe Festigkeit, gute Bruchzähigkeit und die Korngröße des Materials in seinem Kollektiv ist klein und gleichmäßig mehr Aufmerksamkeit erregt. 02 Sinterhilfsmittel Das Sintern vieler Spezialkeramiken erfordert den Einsatz von Sinterhilfsmitteln. Die Rolle von Sinterhilfsmitteln kann im Allgemeinen in die folgenden Teile unterteilt werden: Bildung einer festen Lösung mit dem Sinter; Verhinderung der Kristallformumwandlung; hemmen das Kristallkornwachstum; flüssige Phase erzeugen. Beispielsweise wird beim Sintern von Aluminiumoxid häufig Magnesiumoxid MgO als Mikrostrukturstabilisator während des Sinterprozesses zugesetzt. Es kann die Körner verfeinern, den Unterschied in der Korngrenzenenergie stark reduzieren, die Anisotropie des Kornwachstums schwächen und diskontinuierliches Kornwachstum hemmen. Da MgO bei hohen Temperaturen leicht flüchtig ist, wird Yttriumoxid häufig mit MgO gemischt, um gute Ergebnisse zu erzielen. Y2O3 kann die Kristallkörner verfeinern und die Sinterverdichtung fördern. 03YAG-Pulver synthetischer Yttrium-Aluminium-Granat (Y3Al5O12) ist eine künstliche Verbindung, keine natürlichen Mineralien, farblos, Mohs-Härte kann 8,5 erreichen, Schmelzpunkt 1950 ℃, unlöslich in Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Flusssäure usw. Die Die Hochtemperatur-Festphasenmethode ist eine traditionelle Methode zur Herstellung von YAG-Pulver. Entsprechend dem im binären Phasendiagramm erhaltenen Verhältnis von Yttriumoxid und Aluminiumoxid, die beiden Pulver werden gemischt und bei hoher Temperatur gebrannt, und durch die Festphasenreaktion zwischen den Oxiden entsteht YAG-Pulver. Unter Hochtemperaturbedingungen werden bei der Reaktion von Aluminiumoxid und Yttriumoxid zunächst die Mesophasen YAM und YAP und schließlich YAG gebildet.

Das Hochtemperatur-Festphasenverfahren zur Herstellung von YAG-Pulver hat viele Anwendungen. Beispielsweise ist seine Al-O-Bindungsgröße klein und die Bindungsenergie hoch. Unter dem Einfluss von Elektronen bleibt die optische Leistung stabil und die Einführung von Seltenerdelementen kann die Lumineszenzleistung des Leuchtstoffs erheblich verbessern. Und YAG kann durch Dotierung mit dreiwertigen Seltenerdionen wie Ce3+ und Eu3+ zu Leuchtstoff werden. Darüber hinaus weist der YAG-Kristall eine gute Transparenz, sehr stabile physikalische und chemische Eigenschaften, eine hohe mechanische Festigkeit und eine gute thermische Kriechfestigkeit auf. Es handelt sich um ein Laserkristallmaterial mit einem breiten Anwendungsspektrum und idealer Leistung.

YAG-Kristall 04 transparentes Keramik-Yttriumoxid war schon immer der Forschungsschwerpunkt auf dem Gebiet der transparenten Keramik. Es gehört zum kubischen Kristallsystem und hat die isotropen optischen Eigenschaften jeder Achse. Im Vergleich zur Anisotropie von transparentem Aluminiumoxid ist das Bild weniger verzerrt, weshalb es nach und nach von High-End-Objektiven oder militärischen optischen Fenstern geschätzt und weiterentwickelt wurde. Die Hauptmerkmale seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften sind: ①Hoher Schmelzpunkt, die chemische und photochemische Stabilität ist gut und der optische Transparenzbereich ist groß (0,23 ~ 8,0 μm); ②Bei 1050 nm beträgt sein Brechungsindex bis zu 1,89, was zu einer theoretischen Durchlässigkeit von mehr als 80 % führt; ③Y2O3 hat genug, um die meisten aufzunehmen. Die Bandlücke vom größeren Leitungsband zum Valenzband des Emissionsniveaus dreiwertiger Seltenerdionen kann durch die Dotierung von Seltenerdionen effektiv angepasst werden, um die Multifunktionalisierung seiner Anwendung zu realisieren ; ④Die Phononenenergie ist niedrig und ihre maximale Phononengrenzfrequenz beträgt etwa 550 cm-1. Die niedrige Phononenenergie kann die Wahrscheinlichkeit eines strahlungsfreien Übergangs unterdrücken, die Wahrscheinlichkeit eines Strahlungsübergangs erhöhen und die Lumineszenzquanteneffizienz verbessern; ⑤Hohe Wärmeleitfähigkeit, etwa 13,6 W/(m·K), hohe Wärmeleitfähigkeit ist extrem

wichtig dafür als festes Lasermediummaterial.

Transparente Yttriumoxid-Keramik, entwickelt von der japanischen Kamishima Chemical Company

Der Schmelzpunkt von Y2O3 liegt bei etwa 2690℃ und die Sintertemperatur bei Raumtemperatur beträgt etwa 1700~1800℃. Um lichtdurchlässige Keramik herzustellen, verwenden Sie am besten Heißpressen und Sintern. Aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften werden transparente Y2O3-Keramiken häufig verwendet und potenziell weiterentwickelt, darunter: Infrarotfenster und -kuppeln von Raketen, sichtbare und Infrarotlinsen, Hochdruckgasentladungslampen, Keramikszintillatoren, Keramiklaser und andere Bereiche