મહત્વપૂર્ણ દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનો: યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ પાવડરનો ઉપયોગ શું છે?

મહત્વપૂર્ણ દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનો: યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ પાવડરનો ઉપયોગ શું છે?

દુર્લભ પૃથ્વી એ અત્યંત મહત્વપૂર્ણ વ્યૂહાત્મક સંસાધન છે, અને તે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં બદલી ન શકાય તેવી ભૂમિકા ધરાવે છે. ઓટોમોબાઈલ ગ્લાસ, ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ, ઓપ્ટિકલ ફાઈબર, લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ડિસ્પ્લે વગેરે દુર્લભ પૃથ્વીના ઉમેરાથી અવિભાજ્ય છે. તેમાંથી, યટ્રીયમ (વાય) એ દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુ તત્વોમાંનું એક છે અને તે એક પ્રકારની ગ્રે મેટલ છે. જો કે, પૃથ્વીના પોપડામાં તેની ઉચ્ચ સામગ્રીને કારણે, કિંમત પ્રમાણમાં સસ્તી છે અને તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. વર્તમાન સામાજિક ઉત્પાદનમાં, તે મુખ્યત્વે યટ્રીયમ એલોય અને યટ્રીયમ ઓક્સાઇડની સ્થિતિમાં વપરાય છે.

યટ્રીયમ મેટલ
તેમાંથી, યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ (Y2O3) એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ યટ્રીયમ સંયોજન છે. તે પાણી અને આલ્કલીમાં અદ્રાવ્ય છે, એસિડમાં દ્રાવ્ય છે, અને સફેદ સ્ફટિકીય પાવડરનો દેખાવ ધરાવે છે (સ્ફટિકનું માળખું ક્યુબિક સિસ્ટમનું છે). તે ખૂબ સારી રાસાયણિક સ્થિરતા ધરાવે છે અને વેક્યૂમ હેઠળ છે. ઓછી અસ્થિરતા, ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર, કાટ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક, પારદર્શિતા (ઇન્ફ્રારેડ) અને અન્ય ફાયદાઓ, તેથી તે ઘણા ક્ષેત્રોમાં લાગુ કરવામાં આવ્યું છે. ચોક્કસ શું છે?ચાલો એક નજર કરીએ.

યટ્રીયમ ઓક્સાઇડનું સ્ફટિક માળખું

01 યટ્રીયમ સ્થિર ઝિર્કોનિયા પાવડરનું સંશ્લેષણ. ઉચ્ચ તાપમાનથી ઓરડાના તાપમાને શુદ્ધ ZrO2 ના ઠંડક દરમિયાન નીચેના તબક્કાના ફેરફારો થશે: ઘન તબક્કો (c) → ટેટ્રાગોનલ તબક્કો (t) → મોનોક્લીનિક તબક્કો (m), જ્યાં t 1150°C →m તબક્કામાં ફેરફાર થશે, લગભગ 5% ના વોલ્યુમ વિસ્તરણ સાથે. જો કે, જો ZrO2 નો t→m તબક્કો સંક્રમણ બિંદુ ઓરડાના તાપમાને સ્થિર થાય છે, તો t→m તબક્કો સંક્રમણ લોડિંગ દરમિયાન તાણ દ્વારા પ્રેરિત થાય છે. તબક્કામાં ફેરફાર દ્વારા ઉત્પન્ન થતી વોલ્યુમની અસરને કારણે, મોટી માત્રામાં અસ્થિભંગ ઊર્જા શોષાય છે. , જેથી સામગ્રી અસાધારણ રીતે ઊંચી અસ્થિભંગ ઊર્જા દર્શાવે છે, જેથી સામગ્રી અસામાન્ય રીતે ઊંચી અસ્થિભંગની કઠિનતા દર્શાવે છે, પરિણામે તબક્કા પરિવર્તનની કઠિનતા, અને ઉચ્ચ કઠિનતા અને ઉચ્ચ વસ્ત્રો પ્રતિકાર થાય છે. સેક્સ

ઝિર્કોનિયા સિરામિક્સના તબક્કામાં ફેરફારને સખત બનાવવા માટે, ચોક્કસ સ્ટેબિલાઇઝર ઉમેરવું આવશ્યક છે અને ચોક્કસ ફાયરિંગ પરિસ્થિતિઓમાં, ઓરડાના તાપમાને ઉચ્ચ-તાપમાન સ્થિર તબક્કા-ટેટ્રાગોનલ મેટા-સ્ટેબિલાઇઝેશન, એક ટેટ્રાગોનલ તબક્કો મેળવે છે જે ઓરડાના તાપમાને તબક્કા-રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. . તે ઝિર્કોનિયા પર સ્ટેબિલાઇઝર્સની સ્થિર અસર છે. Y2O3 એ અત્યાર સુધીનું સૌથી વધુ સંશોધન કરાયેલ ઝિર્કોનિયમ ઓક્સાઇડ સ્ટેબિલાઇઝર છે. સિન્ટર્ડ Y-TZP સામગ્રી ઓરડાના તાપમાને ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, ઉચ્ચ શક્તિ, સારી અસ્થિભંગની કઠિનતા અને તેના સામૂહિકમાં સામગ્રીનું અનાજનું કદ નાનું અને એકસમાન છે, તેથી તેની પાસે છે. વધુ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું. 02 સિન્ટરિંગ એડ્સ ઘણા ખાસ સિરામિક્સના સિન્ટરિંગ માટે સિન્ટરિંગ એડ્સની ભાગીદારીની જરૂર છે. સિન્ટરિંગ એઇડ્સની ભૂમિકાને સામાન્ય રીતે નીચેના ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: સિન્ટર સાથે નક્કર દ્રાવણ બનાવવું;ક્રિસ્ટલ સ્વરૂપનું પરિવર્તન અટકાવવું; ક્રિસ્ટલ અનાજની વૃદ્ધિને અટકાવે છે; પ્રવાહી તબક્કો ઉત્પન્ન કરો. ઉદાહરણ તરીકે, એલ્યુમિના સિન્ટરિંગમાં, સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ MgO ઘણીવાર માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે ઉમેરવામાં આવે છે. તે અનાજને શુદ્ધ કરી શકે છે, અનાજની સીમાની ઊર્જામાં તફાવતને ઘટાડી શકે છે, અનાજની વૃદ્ધિની એનિસોટ્રોપીને નબળી બનાવી શકે છે, અને અસંતુલિત અનાજની વૃદ્ધિને અટકાવી શકે છે. MgO ઊંચા તાપમાને અત્યંત અસ્થિર હોવાથી, સારા પરિણામો હાંસલ કરવા માટે, Yttrium oxide ને MgO સાથે ઘણીવાર મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. Y2O3 ક્રિસ્ટલ અનાજને શુદ્ધ કરી શકે છે અને સિન્ટરિંગ ડેન્સિફિકેશનને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. 03YAG પાવડર કૃત્રિમ yttrium એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ (Y3Al5O12) એ માનવસર્જિત સંયોજન છે, કોઈ કુદરતી ખનિજો નથી, રંગહીન, મોહસ કઠિનતા 8.5 સુધી પહોંચી શકે છે, ગલનબિંદુ 1950 ℃, સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં અદ્રાવ્ય, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, નાઈટ્રિક એસિડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, વગેરે. ઉચ્ચ તાપમાનની ઘન તબક્કો પદ્ધતિ એ YAG પાવડર તૈયાર કરવા માટેની પરંપરાગત પદ્ધતિ છે. યટ્રીયમ ઓક્સાઈડ અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડના દ્વિસંગી તબક્કાના આકૃતિમાં મેળવેલા ગુણોત્તર અનુસાર, બે પાવડરને મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને ઊંચા તાપમાને ફાયર કરવામાં આવે છે, અને YAG પાવડર ઘન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. -ઓક્સાઇડ્સ વચ્ચે તબક્કાવાર પ્રતિક્રિયા. ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં, એલ્યુમિના અને યટ્રીયમ ઓક્સાઇડની પ્રતિક્રિયામાં, મેસોફેસીસ YAM અને YAP ની પ્રથમ રચના થશે, અને અંતે YAG ની રચના થશે.

YAG પાવડર તૈયાર કરવા માટે ઉચ્ચ-તાપમાન ઘન-તબક્કાની પદ્ધતિમાં ઘણી એપ્લિકેશનો છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેના અલ-ઓ બોન્ડનું કદ નાનું છે અને બોન્ડ ઊર્જા વધારે છે. ઇલેક્ટ્રોનની અસર હેઠળ, ઓપ્ટિકલ કામગીરી સ્થિર રાખવામાં આવે છે, અને દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની રજૂઆત ફોસ્ફરની લ્યુમિનેસેન્સ કામગીરીમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે. અને YAG એ Ce3+ અને Eu3+ જેવા ત્રિસંયોજક દુર્લભ પૃથ્વી આયનો સાથે ડોપ કરીને ફોસ્ફર બની શકે છે. વધુમાં, YAG ક્રિસ્ટલમાં સારી પારદર્શિતા, ખૂબ જ સ્થિર ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો, ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ અને સારી થર્મલ ક્રીપ પ્રતિકાર છે. તે એપ્લીકેશનની વિશાળ શ્રેણી અને આદર્શ પ્રદર્શન સાથે લેસર ક્રિસ્ટલ સામગ્રી છે.

YAG ક્રિસ્ટલ 04 પારદર્શક સિરામિક યટ્રિયમ ઓક્સાઇડ હંમેશા પારદર્શક સિરામિક્સના ક્ષેત્રમાં સંશોધનનું કેન્દ્ર રહ્યું છે. તે ક્યુબિક ક્રિસ્ટલ સિસ્ટમથી સંબંધિત છે અને દરેક ધરીના આઇસોટ્રોપિક ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો ધરાવે છે. પારદર્શક એલ્યુમિનાની એનિસોટ્રોપીની તુલનામાં, છબી ઓછી વિકૃત છે, તેથી ધીમે ધીમે, તે ઉચ્ચ સ્તરીય લેન્સ અથવા લશ્કરી ઓપ્ટિકલ વિન્ડો દ્વારા મૂલ્યવાન અને વિકસિત કરવામાં આવી છે. તેના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે: ①ઉચ્ચ ગલનબિંદુ, રાસાયણિક અને ફોટોકેમિકલ સ્થિરતા સારી છે, અને ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતા શ્રેણી વિશાળ છે (0.23~8.0μm); ②1050nm પર, તેનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.89 જેટલો ઊંચો છે, જે તેને 80% કરતા વધુ સૈદ્ધાંતિક ટ્રાન્સમિટન્સ બનાવે છે; ③Y2O3 પાસે મોટા ભાગને સમાવવા માટે પૂરતું છે. મોટા વહન બેન્ડથી ત્રિસંયોજક દુર્લભ પૃથ્વી આયનોના ઉત્સર્જન સ્તરના વેલેન્સ બેન્ડ સુધીના બેન્ડ ગેપને દુર્લભ પૃથ્વી આયનોના ડોપિંગ દ્વારા અસરકારક રીતે તૈયાર કરી શકાય છે. જેથી તેની એપ્લિકેશનના બહુવિધ કાર્યકારીકરણની અનુભૂતિ થાય. ; ④ ફોનન ઉર્જા ઓછી છે, અને તેની મહત્તમ ફોનન કટ-ઓફ આવર્તન લગભગ 550cm-1 છે. ઓછી ફોનોન ઊર્જા બિન-કિરણોત્સર્ગી સંક્રમણની સંભાવનાને દબાવી શકે છે, રેડિયેશન સંક્રમણની સંભાવનાને વધારી શકે છે અને લ્યુમિનેસેન્સ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે; ⑤ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા, લગભગ 13.6W/(m·K), ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અત્યંત છે

ઘન લેસર માધ્યમ સામગ્રી તરીકે તેના માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

જાપાનની કમિશિમા કેમિકલ કંપની દ્વારા વિકસિત યટ્રિયમ ઓક્સાઇડ પારદર્શક સિરામિક્સ

Y2O3 નું ગલનબિંદુ લગભગ 2690℃ છે, અને ઓરડાના તાપમાને સિન્ટરિંગ તાપમાન લગભગ 1700~1800℃ છે. લાઇટ-ટ્રાન્સમિટિંગ સિરામિક્સ બનાવવા માટે, હોટ પ્રેસિંગ અને સિન્ટરિંગનો ઉપયોગ કરવો શ્રેષ્ઠ છે. તેના ઉત્તમ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને લીધે, Y2O3 પારદર્શક સિરામિક્સ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને સંભવિત રીતે વિકસિત થાય છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: મિસાઇલ ઇન્ફ્રારેડ વિંડોઝ અને ડોમ્સ, દૃશ્યમાન અને ઇન્ફ્રારેડ લેન્સ, ઉચ્ચ-દબાણવાળા ગેસ ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ, સિરામિક સિન્ટિલેટર, સિરામિક લેસર અને અન્ય ક્ષેત્રો.