Olulised haruldaste muldmetallide ühendid: milleks ütriumoksiidi pulbrit kasutatakse?

Olulised haruldaste muldmetallide ühendid: milleks ütriumoksiidi pulbrit kasutatakse?

Haruldased muldmetallid on äärmiselt oluline strateegiline ressurss ja sellel on tööstuslikus tootmises asendamatu roll. Autoklaas, tuumamagnetresonants, optiline kiud, vedelkristallekraan jne on haruldaste muldmetallide lisamisest lahutamatud. Nende hulgas on ütrium (Y) üks haruldaste muldmetallide elemente ja on omamoodi hall metall. Maakoore kõrge sisalduse tõttu on hind aga suhteliselt odav ja seda kasutatakse laialdaselt. Praeguses ühiskondlikus tootmises kasutatakse seda peamiselt ütriumsulami ja ütriumoksiidi olekus.

Ütrium metall
Nende hulgas on ütriumoksiid (Y2O3) kõige olulisem ütriumiühend. See ei lahustu vees ja leelis, lahustub happes ja on valge kristalse pulbri välimusega (kristallstruktuur kuulub kuupsüsteemi). Sellel on väga hea keemiline stabiilsus ja see on vaakumis. Madal lenduvus, kõrge kuumuskindlus, korrosioonikindlus, kõrge dielektrilisus, läbipaistvus (infrapuna) ja muud eelised, seega on seda kasutatud paljudes valdkondades. Millised on konkreetsed? Heidame pilgu peale.

Ütriumoksiidi kristallstruktuur

01 Ütriumiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiidi pulbri süntees. Puhta ZrO2 jahutamisel kõrgest temperatuurist toatemperatuurini toimuvad järgmised faasimuutused: kuupfaas (c) → tetragonaalne faas (t) → monokliiniline faas (m), kus t toimub temperatuuril 1150 °C → m faasimuutus, millega kaasneb mahu suurenemine umbes 5%. Kui aga ZrO2 faasisiirdepunkt t→m stabiliseeritakse toatemperatuurini, indutseerib faasisiirde t→m koormus ajal pinge. Faasimuutusest tekkiva mahuefekti tõttu neeldub suur hulk purunemisenergiat. , nii et materjalil on ebanormaalselt kõrge purunemisenergia, nii et materjalil on ebanormaalselt kõrge purunemiskindlus, mille tulemuseks on faasimuutus sitkus ning kõrge sitkus ja kõrge kulumiskindlus. seks.

Tsirkooniumoksiidi keraamika faasimuutusega karmistamise saavutamiseks tuleb lisada teatud stabilisaator ja teatud põletustingimustes saavutatakse kõrgel temperatuuril stabiilne faas-tetragonaalne metastabiliseerimine toatemperatuurini tetragonaalse faasi, mida saab toatemperatuuril faasimuundada. . See on stabiliseeriv toime tsirkooniumoksiidile. Y2O3 on seni enim uuritud tsirkooniumoksiidi stabilisaator. Paagutatud Y-TZP materjalil on toatemperatuuril suurepärased mehaanilised omadused, kõrge tugevus, hea purunemiskindlus ning materjali tera suurus selle kollektiivis on väike ja ühtlane, seega on sellel äratas rohkem tähelepanu. 02 Paagutamise abivahendid Paljude erikeraamika paagutamiseks on vaja paagutamise abivahendeid. Paagutamise abivahendite rolli võib üldiselt jagada järgmisteks osadeks: paagutiga tahke lahuse moodustamine;kristallivormi muundumise vältimine; pärsib kristalli terade kasvu; toota vedelat faasi. Näiteks alumiiniumoksiidi paagutamisel lisatakse paagutamisprotsessi käigus sageli mikrostruktuuri stabilisaatorina magneesiumoksiidi MgO. See võib teravilja rafineerida, vähendada oluliselt teravilja piirienergia erinevust, nõrgendada teravilja kasvu anisotroopiat ja pärssida teravilja katkematut kasvu. Kuna MgO on kõrgel temperatuuril väga lenduv, segatakse heade tulemuste saavutamiseks ütriumoksiidi sageli MgO-ga. Y2O3 võib kristalli terakesi täpsustada ja soodustada paagutamise tihendamist. 03YAG pulber sünteetiline ütriumalumiiniumgranaat (Y3Al5O12) on kunstlik ühend, ei sisalda looduslikke mineraale, värvitu, Mohsi kõvadus võib ulatuda 8,5-ni, sulamistemperatuur 1950 ℃, ei lahustu väävelhappes, vesinikkloriidhappes, lämmastikhappes, vesinikfluoriidhappes jne. kõrge temperatuuriga tahke faasi meetod on traditsiooniline meetod YAG pulbri valmistamiseks.Vastavalt saadud suhtele ütriumoksiidi ja alumiiniumoksiidi binaarfaasi diagrammil segatakse kaks pulbrit ja põletatakse kõrgel temperatuuril ning oksiididevahelise tahke faasi reaktsiooni kaudu moodustub YAG pulber. Kõrge temperatuuri tingimustes moodustuvad alumiiniumoksiidi ja ütriumoksiidi reaktsioonis esmalt mesofaasid YAM ja YAP ning lõpuks YAG.

Kõrgtemperatuursel tahkefaasilisel meetodil YAG pulbri valmistamiseks on palju rakendusi. Näiteks on selle Al-O sideme suurus väike ja sideme energia kõrge. Elektronide mõjul hoitakse optiline jõudlus stabiilsena ja haruldaste muldmetallide elementide kasutuselevõtt võib luminestsentsi luminestsentsjõudlust oluliselt parandada. Ja YAG-st võib saada luminofoor, dopingudes kolmevalentsete haruldaste muldmetallide ioonidega, nagu Ce3+ ja Eu3+. Lisaks on YAG kristallil hea läbipaistvus, väga stabiilsed füüsikalised ja keemilised omadused, kõrge mehaaniline tugevus ja hea termiline roomamiskindlus. See on laserkristallmaterjal, millel on lai valik rakendusi ja ideaalne jõudlus.

YAG crystal 04 läbipaistev keraamiline ütriumoksiid on alati olnud läbipaistva keraamika valdkonna uurimistöö fookuses. See kuulub kuupkristallide süsteemi ja sellel on iga telje isotroopsed optilised omadused. Võrreldes läbipaistva alumiiniumoksiidi anisotroopiaga, on pilt vähem moonutatud, nii et seda on tasapisi hinnanud ja arendanud tipptasemel objektiivid või sõjaväe optilised aknad. Selle füüsikaliste ja keemiliste omaduste peamised omadused on järgmised: ① Kõrge sulamistemperatuur, keemiline ja fotokeemiline stabiilsus on hea ning optilise läbipaistvuse vahemik on lai (0,23–8,0 μm); ②1050 nm juures on selle murdumisnäitaja koguni 1,89, mis teeb selle teoreetiliseks läbilaskvuseks üle 80%; ③Y2O3-st on piisavalt palju, et mahutada enamikku. Ribavahet suuremast juhtivusribast kuni kolmevalentsete haruldaste muldmetallide ioonide emissioonitaseme valentsribani saab tõhusalt kohandada haruldaste muldmetallide ioonide dopinguga. Et realiseerida selle rakenduse multifunktsionaliseerimine. ; ④ Fonooni energia on madal ja selle maksimaalne fononi väljalülitussagedus on umbes 550 cm-1. Madal fononi energia võib summutada mittekiirgusliku ülemineku tõenäosust, suurendada kiirguse ülemineku tõenäosust ja parandada luminestsentskvantefektiivsust; ⑤ Kõrge soojusjuhtivus, umbes 13,6 W / (m · K), kõrge soojusjuhtivus on äärmiselt

oluline selle jaoks tahke laserikandja materjalina.

Ütriumoksiidist läbipaistev keraamika, mille on välja töötanud Jaapani Kamishima Chemical Company

Y2O3 sulamistemperatuur on umbes 2690 ℃ ja paagutamistemperatuur toatemperatuuril on umbes 1700–1800 ℃. Valgust läbilaskva keraamika valmistamiseks on kõige parem kasutada kuumpressimist ja paagutamist. Tänu suurepärastele füüsikalistele ja keemilistele omadustele kasutatakse Y2O3 läbipaistvat keraamikat laialdaselt ja potentsiaalselt arendatakse, sealhulgas: rakettide infrapuna aknad ja kuplid, nähtavad ja infrapunaläätsed, kõrgsurvegaaslahenduslambid, keraamilised stsintillaatorid, keraamilised laserid ja muud väljad