Važni spojevi rijetkih zemalja: Koja je upotreba praha itrijevog oksida?

Važni spojevi rijetkih zemalja: Koja je upotreba praha itrijevog oksida?

Rijetke zemlje izuzetno su važan strateški resurs, au industrijskoj proizvodnji imaju nezamjenjivu ulogu. Automobilsko staklo, nuklearna magnetska rezonancija, optička vlakna, zaslon s tekućim kristalima itd. neodvojivi su od dodavanja rijetke zemlje. Među njima, itrij (Y) je jedan od metala rijetkih zemalja i vrsta je sivog metala. Međutim, zbog visokog sadržaja u zemljinoj kori, cijena je relativno niska i naširoko se koristi. U trenutnoj društvenoj proizvodnji uglavnom se koristi u obliku itrijeve legure i itrijevog oksida.

Metal itrij
Među njima je itrijev oksid (Y2O3) najvažniji itrijev spoj. Netopljiv je u vodi i lužini, topiv u kiselinama, izgleda kao bijeli kristalni prah (kristalna struktura pripada kubnom sustavu). Ima vrlo dobru kemijsku stabilnost i pod vakuumom je. Niska hlapljivost, visoka otpornost na toplinu, otpornost na koroziju, visoka dielektričnost, transparentnost (infracrveno) i druge prednosti, tako da se primjenjuje u mnogim područjima. Koji su specifični? Pogledajmo.

Kristalna struktura itrijevog oksida

01 Sinteza cirkonijevog praha stabiliziranog itrijem. Tijekom hlađenja čistog ZrO2 s visoke temperature na sobnu temperaturu dogodit će se sljedeće fazne promjene: kubična faza (c) → tetragonalna faza (t) → monoklinska faza (m), gdje će se t dogoditi na 1150°C → m fazna promjena, praćeno ekspanzijom volumena od oko 5%. Međutim, ako se točka t→m faznog prijelaza ZrO2 stabilizira na sobnoj temperaturi, t→m fazni prijelaz je induciran naprezanjem tijekom opterećenja. Zbog volumenskog učinka koji nastaje promjenom faze, apsorbira se velika količina energije loma , tako da materijal pokazuje nenormalno visoku energiju loma, tako da materijal pokazuje nenormalno visoku žilavost loma, što rezultira žilavošću fazne transformacije, i visokom žilavost i visoka otpornost na trošenje. seks.

Da bi se postiglo očvršćavanje fazne promjene cirkonijeve keramike, mora se dodati određeni stabilizator i pod određenim uvjetima pečenja, visokotemperaturnom stabilnom fazno-tetragonalnom meta-stabilizacijom na sobnoj temperaturi, dobiva se tetragonalna faza koja se može fazno transformirati na sobnoj temperaturi . To je stabilizirajući učinak stabilizatora na cirkonij. Y2O3 je do sada najviše istraženi stabilizator cirkonijevog oksida. Sinterirani Y-TZP materijal ima izvrsna mehanička svojstva na sobnoj temperaturi, visoku čvrstoću, dobru otpornost na lom, a veličina zrna materijala u njegovoj skupini je mala i ujednačena, tako da ima privukao više pažnje. 02 Pomoćna sredstva za sinterovanje Sinteriranje mnogih specijalnih keramika zahtijeva sudjelovanje pomoćnih sredstava za sinteriranje. Uloga pomoćnih sredstava za sinteriranje općenito se može podijeliti na sljedeće dijelove: stvaranje čvrste otopine sa sinterom; sprječavanje transformacije kristalnog oblika; inhibirati rast kristalnog zrna; proizvesti tekuću fazu. Na primjer, kod sinteriranja glinice, magnezijev oksid MgO često se dodaje kao stabilizator mikrostrukture tijekom procesa sinteriranja. Može pročistiti zrna, uvelike smanjiti razliku u energiji granica zrna, oslabiti anizotropiju rasta zrna i spriječiti diskontinuirani rast zrna. Budući da je MgO vrlo hlapljiv na visokim temperaturama, kako bi se postigli dobri rezultati, itrijev oksid se često miješa s MgO. Y2O3 može pročistiti kristalna zrna i potaknuti zgušnjavanje sinteriranja. 03YAG sintetski itrij aluminijski granat u prahu (Y3Al5O12) je umjetni spoj, bez prirodnih minerala, bezbojan, Mohsova tvrdoća može doseći 8,5, talište 1950 ℃, netopljiv u sumpornoj kiselini, klorovodičnoj kiselini, dušičnoj kiselini, fluorovodičnoj kiselini itd. visokotemperaturna metoda čvrste faze tradicionalna je metoda za pripremu YAG-a prah. Prema omjeru dobivenom u binarnom faznom dijagramu itrijevog oksida i aluminijevog oksida, dva praha se miješaju i peku na visokoj temperaturi, a YAG prah nastaje reakcijom čvrste faze između oksida. U uvjetima visoke temperature, u reakciji aluminijevog oksida i itrijevog oksida, prvo će nastati mezofaze YAM i YAP, a na kraju će nastati YAG.

Visokotemperaturna metoda čvrste faze za pripremu YAG praha ima mnogo primjena. Na primjer, njegova veličina Al-O veze je mala, a energija veze je visoka. Pod udarom elektrona, optička izvedba ostaje stabilna, a uvođenje elemenata rijetke zemlje može značajno poboljšati izvedbu luminiscencije fosfora. A YAG može postati fosfor dopiranjem trovalentnim ionima rijetke zemlje kao što su Ce3+ i Eu3+. Osim toga, kristal YAG ima dobru prozirnost, vrlo stabilna fizikalna i kemijska svojstva, visoku mehaničku čvrstoću i dobru toplinsku otpornost na puzanje. To je laserski kristalni materijal sa širokim rasponom primjene i idealnim performansama.

YAG kristal 04 prozirna keramika itrijev oksid uvijek je bio fokus istraživanja u polju prozirne keramike. Pripada kubnom kristalnom sustavu i ima izotropna optička svojstva svake osi. U usporedbi s anizotropijom prozirnog aluminijevog oksida, slika je manje iskrivljena, pa je postupno cijenjena i razvijena pomoću vrhunskih leća ili vojnih optičkih prozora. Glavne karakteristike njegovih fizičkih i kemijskih svojstava su: ①Visoka točka taljenja, kemijska i fotokemijska stabilnost je dobra, a raspon optičke prozirnosti je širok (0,23~8,0 μm); ②Na 1050nm, njegov indeks loma je čak 1,89, što ga čini teoretskom propusnošću većom od 80%; ③Y2O3 ima dovoljno za prilagodbu većini Zazor pojasa od šireg vodljivog pojasa do valentnog pojasa razine emisije trovalentnih iona rijetkih zemalja može se učinkovito prilagoditi dopiranjem iona rijetkih zemalja. Kako bi se ostvarila multifunkcionalnost njegove primjene ; ④Energija fonona je niska, a njegova maksimalna granična frekvencija fonona je oko 550 cm-1. Niska energija fonona može potisnuti vjerojatnost neradijacijskog prijelaza, povećati vjerojatnost prijelaza zračenja i poboljšati kvantnu učinkovitost luminiscencije; ⑤Visoka toplinska vodljivost, oko 13,6 W/(m·K), visoka toplinska vodljivost iznimno je

važan za njega kao čvrsti laserski medij.

Prozirna keramika od itrijevog oksida koju je razvila japanska tvrtka Kamishima Chemical Company

Talište Y2O3 je oko 2690 ℃, a temperatura sinteriranja na sobnoj temperaturi je oko 1700 ~ 1800 ℃. Za izradu keramike koja propušta svjetlost najbolje je koristiti vruće prešanje i sinteriranje. Zbog izvrsnih fizičkih i kemijskih svojstava, prozirna keramika Y2O3 naširoko se koristi i potencijalno se razvija, uključujući: infracrvene prozore i kupole za projektile, vidljive i infracrvene leće, visokotlačne plinske žarulje, keramičke scintilatore, keramičke lasere i druga područja