Tärkeitä harvinaisten maametallien yhdisteitä: Mihin yttriumoksidijauhetta käytetään?

Tärkeitä harvinaisten maametallien yhdisteitä: Mihin yttriumoksidijauhetta käytetään?

Harvinaiset maametallit ovat erittäin tärkeä strateginen resurssi, ja sillä on korvaamaton rooli teollisessa tuotannossa. Autolasi, ydinmagneettinen resonanssi, optinen kuitu, nestekidenäyttö jne. ovat erottamattomia harvinaisten maametallien lisäämisestä. Niistä yttrium (Y) on yksi harvinaisista maametallialkuaineista ja eräänlainen harmaa metalli. Korkean maankuoren pitoisuuden vuoksi hinta on kuitenkin suhteellisen halpa ja sitä käytetään laajalti. Nykyisessä yhteiskunnallisessa tuotannossa sitä käytetään pääasiassa yttriumlejeeringin ja yttriumoksidin tilassa.

Yttrium metalli
Niistä yttriumoksidi (Y2O3) on tärkein yttriumyhdiste. Se on liukenematon veteen ja emäksiin, liukenee happoon ja näyttää valkoiselta kiteiseltä jauheelta (kiderakenne kuuluu kuutiojärjestelmään). Sillä on erittäin hyvä kemiallinen stabiilisuus ja se on tyhjiössä. Alhainen haihtuvuus, korkea lämmönkestävyys, korroosionkestävyys, korkea dielektrisyys, läpinäkyvyys (infrapuna) ja muut edut, joten sitä on käytetty monilla aloilla. Mitkä ovat erityiset? Katsotaanpa.

Yttriumoksidin kiderakenne

01 Yttrium-stabiloidun zirkoniumoksidijauheen synteesi. Seuraavat faasimuutokset tapahtuvat puhtaan ZrO2:n jäähtyessä korkeasta lämpötilasta huoneenlämpötilaan: kuutiofaasi (c) → tetragonaalinen faasi (t) → monokliininen faasi (m), jossa t tapahtuu lämpötilassa 1150 °C → m faasimuutos, mukana tilavuuden kasvu noin 5 %. Jos ZrO2:n faasisiirtymäpiste t→m kuitenkin stabiloidaan huoneenlämpötilaan, t→m-faasimuutos indusoituu kuormituksen aikana tapahtuvan jännityksen vaikutuksesta. Vaiheenmuutoksen synnyttämän tilavuusvaikutuksen ansiosta suuri määrä murtumisenergiaa imeytyy. , jolloin materiaalilla on epätavallisen korkea murtolujuus, jolloin materiaalilla on epätavallisen korkea murtolujuus, mikä johtaa faasimuutokseen sitkeys, korkea sitkeys ja korkea kulutuskestävyys. seksiä.

Zirkoniumoksidikeramiikan faasimuutoskarkaisun saavuttamiseksi on lisättävä tietty stabilointiaine ja tietyissä polttoolosuhteissa korkean lämpötilan stabiili faasi-tetragonaalinen metastabilointi huoneenlämpötilaan saa aikaan tetragonaalisen faasin, joka voidaan faasimuuntaa huoneenlämpötilassa. . Se on stabilointiaineiden stabiloiva vaikutus zirkoniumoksidiin. Y2O3 on tähän mennessä tutkituin zirkoniumoksidistabilisaattori. Sintratulla Y-TZP-materiaalilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet huoneenlämpötilassa, korkea lujuus, hyvä murtolujuus ja materiaalin raekoko ryhmässä on pieni ja tasainen, joten se on herätti enemmän huomiota. 02 Sintrausapuaineet Monien erikoiskeramiikan sintraus edellyttää sintrausapuaineiden osallistumista. Sintrausapuaineiden tehtävät voidaan yleensä jakaa seuraaviin osiin: kiinteän liuoksen muodostaminen sintrausaineen kanssa;Estä kidemuodon muuttuminen; estää kiteen rakeiden kasvua; tuottaa nestefaasia. Esimerkiksi alumiinioksidin sintrauksessa magnesiumoksidia MgO lisätään usein mikrorakenteen stabilointiaineena sintrausprosessin aikana. Se voi jalostaa jyviä, vähentää suuresti jyvän rajaenergian eroa, heikentää jyvien kasvun anisotropiaa ja estää epäjatkuvaa jyvien kasvua. Koska MgO on erittäin haihtuvaa korkeissa lämpötiloissa, hyvien tulosten saavuttamiseksi yttriumoksidia sekoitetaan usein MgO:n kanssa. Y2O3 voi jalostaa kiderakeita ja edistää sintraamisen tiivistymistä. 03YAG-jauhe synteettinen yttrium-alumiinigranaatti (Y3Al5O12) on keinotekoinen yhdiste, ei luonnollisia mineraaleja, väritön, Mohsin kovuus voi olla 8,5, sulamispiste 1950 ℃, liukenematon rikkihappoon, suolahappoon, typpihappoon, fluorivetyhappoon jne. korkean lämpötilan kiinteäfaasimenetelmä on perinteinen menetelmä YAG-jauheen valmistamiseksi.Saadun suhteen mukaan yttriumoksidin ja alumiinioksidin binäärifaasikaaviossa nämä kaksi jauhetta sekoitetaan ja poltetaan korkeassa lämpötilassa, ja YAG-jauhe muodostuu oksidien välisen kiinteän faasin reaktion kautta. Korkean lämpötilan olosuhteissa alumiinioksidin ja yttriumoksidin reaktiossa muodostuvat ensin mesofaasit YAM ja YAP ja lopuksi muodostuvat YAG.

Korkean lämpötilan kiinteän faasin menetelmällä YAG-jauheen valmistamiseksi on monia sovelluksia. Esimerkiksi sen Al-O-sidoksen koko on pieni ja sidosenergia on korkea. Elektronien vaikutuksen alaisena optinen suorituskyky pysyy vakaana, ja harvinaisten maametallien ottaminen käyttöön voi merkittävästi parantaa fosforin luminesenssisuorituskykyä. Ja YAG:sta voi tulla loisteaine dopingoimalla kolmiarvoisilla harvinaisten maametallien ioneilla, kuten Ce3+ ja Eu3+. Lisäksi YAG-kiteellä on hyvä läpinäkyvyys, erittäin vakaat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, korkea mekaaninen lujuus ja hyvä lämmönkestävyys. Se on laserkidemateriaali, jolla on laaja valikoima sovelluksia ja ihanteellinen suorituskyky.

YAG Crystal 04 läpinäkyvä keraaminen yttriumoksidi on aina ollut läpinäkyvän keramiikan tutkimuksen painopiste. Se kuuluu kuutiokidejärjestelmään ja sillä on kunkin akselin isotrooppiset optiset ominaisuudet. Läpinäkyvän alumiinioksidin anisotropiaan verrattuna kuva on vähemmän vääristynyt, joten sitä on vähitellen arvostettu ja kehitetty huippuluokan linssien tai sotilaallisten optisten ikkunoiden avulla. Sen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien pääominaisuudet ovat: ①Korkea sulamispiste, kemiallinen ja fotokemiallinen stabiilius on hyvä ja optinen läpinäkyvyysalue on laaja (0,23 ~ 8,0 μm); ②Aallonpituudella 1050 nm sen taitekerroin on jopa 1,89, mikä tekee sen teoreettisesta läpäisevyydestä yli 80 %; ③Y2O3:lla on tarpeeksi sopeutua useimpiin. Kaistoja suuremmasta johtavuuskaistasta kolmiarvoisten harvinaisten maametallien ionien päästötason valenssialueeseen voidaan tehokkaasti räätälöidä harvinaisten maametallien ionien dopingilla. Sen sovelluksen monifunktionalisoinnin toteuttamiseksi ; ④Fononin energia on alhainen, ja sen enimmäisfononin katkaisutaajuus on noin 550 cm-1. Matala fononienergia voi tukahduttaa ei-säteilyn siirtymän todennäköisyyden, lisätä säteilyn siirtymän todennäköisyyttä ja parantaa luminesenssikvanttitehokkuutta; ⑤Suuri lämmönjohtavuus, noin 13,6 W/(m·K), korkea lämmönjohtavuus on erittäin

tärkeä sille kiinteänä lasermediamateriaalina.

Läpinäkyvä yttriumoksidikeramiikka, jonka on kehittänyt japanilainen Kamishima Chemical Company

Y2O3:n sulamispiste on noin 2690 ℃ ja sintrauslämpötila huoneenlämmössä noin 1700 ~ 1800 ℃. Valoa läpäisevän keramiikan valmistukseen on parasta käyttää kuumapuristusta ja sintrausta. Erinomaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta Y2O3-läpinäkyvää keramiikkaa käytetään laajalti ja mahdollisesti kehitetään, mukaan lukien: ohjusten infrapunaikkunat ja -kuvut, näkyvät ja infrapunalinssit, korkeapaineiset kaasupurkauslamput, keraamiset tuikelaitteet, keraamiset laserit ja muut kentät