Fontos ritkaföldfém vegyületek: Mire használható az ittrium-oxid por?

Fontos ritkaföldfém vegyületek: Mire használható az ittrium-oxid por?

A ritkaföldfém rendkívül fontos stratégiai erőforrás, és pótolhatatlan szerepe van az ipari termelésben. Az autóüveg, a mágneses magrezonancia, az optikai szál, a folyadékkristályos kijelző stb. elválaszthatatlanok a ritkaföldfémek hozzáadásával. Közülük az ittrium (Y) a ritkaföldfémek egyike, és egyfajta szürke fém. Magas földkéreg-tartalma miatt azonban az ára viszonylag olcsó és széles körben elterjedt. A jelenlegi társadalmi termelésben elsősorban ittriumötvözet és ittrium-oxid állapotában használják.

Ittrium fém
Közülük az ittrium-oxid (Y2O3) a legfontosabb ittriumvegyület. Vízben és lúgban oldhatatlan, savban oldódik, fehér kristályos por megjelenésű (a kristályszerkezet a köbös rendszerhez tartozik). Nagyon jó a kémiai stabilitása és vákuum alatt van. Alacsony illékonyság, nagy hőállóság, korrózióállóság, nagy dielektrikum, átlátszóság (infravörös) és egyéb előnyök, ezért számos területen alkalmazták. Melyek a konkrétak? Nézzük meg.

Az ittrium-oxid kristályszerkezete

01 Ittriummal stabilizált cirkónium-oxid por szintézise. A tiszta ZrO2 magas hőmérsékletről szobahőmérsékletre történő hűtése során a következő fázisváltozások következnek be: köbös fázis (c) → tetragonális fázis (t) → monoklin fázis (m), ahol t 1150 °C-on → m fázisváltozás következik be, mintegy 5%-os térfogat-bővülés kíséretében. Ha azonban a ZrO2 t→m fázisátalakulási pontját szobahőmérsékleten stabilizáljuk, a t→m fázisátalakulást terhelés közbeni feszültség indukálja. A fázisváltozás által keltett térfogathatás miatt nagy mennyiségű törési energia nyelődik el. , így az anyag abnormálisan nagy törési energiát mutat, így az anyag abnormálisan nagy törési szívósságot mutat, ami fázistranszformációs szívósságot, valamint nagy szívósságot és nagy kopásállóságot eredményez. szex.

A cirkónium-oxid kerámiák fázisváltozásos edzésének eléréséhez bizonyos stabilizátort kell hozzáadni, és bizonyos égetési körülmények között a magas hőmérsékleten stabil fázis-tetragonális metastabilizáció szobahőmérsékleten egy tetragonális fázist kap, amely szobahőmérsékleten fázistranszformálható. . Ez a stabilizátorok cirkónium-oxidra gyakorolt ​​​​stabilizáló hatása. Az Y2O3 az eddigi legtöbbet kutatott cirkónium-oxid stabilizátor. A szinterezett Y-TZP anyag szobahőmérsékleten kiváló mechanikai tulajdonságokkal, nagy szilárdsággal, jó törési szilárdsággal rendelkezik, a kollektívában lévő anyag szemcsemérete kicsi és egyenletes, így nagyobb figyelmet vonzott. 02 Szinterezési segédanyagok Számos speciális kerámia szinterezéséhez szinterezési segédanyagok részvétele szükséges. A szinterezési segédanyagok szerepe általában a következő részekre osztható: szilárd oldat kialakítása a szintereléssel;A kristályforma átalakulásának megakadályozása; gátolja a kristályszemcsék növekedését; folyékony fázist állítanak elő. Például az alumínium-oxid szinterezésekor a szinterezési folyamat során gyakran adnak hozzá MgO magnézium-oxidot mikrostruktúra-stabilizátorként. Finomíthatja a szemeket, nagymértékben csökkentheti a szemcsehatár energia különbségét, gyengítheti a szemek növekedésének anizotrópiáját és gátolja a nem folyamatos szemnövekedést. Mivel a MgO magas hőmérsékleten nagyon illékony, a jó eredmények elérése érdekében az ittrium-oxidot gyakran keverik MgO-val. Az Y2O3 finomíthatja a kristályszemcséket, és elősegítheti a szinterezési sűrűséget. A 03YAG por szintetikus ittrium-alumínium gránát (Y3Al5O12) mesterséges vegyület, nem tartalmaz természetes ásványi anyagokat, színtelen, Mohs-keménysége elérheti a 8,5-et, olvadáspontja 1950 ℃, nem oldódik kénsavban, sósavban, salétromsavban, hidrogén-fluoridban stb. A magas hőmérsékletű szilárdfázisú módszer a YAG por előállításának hagyományos módszere. Az ittrium-oxid és alumínium-oxid bináris fázisdiagramján kapott arány szerint a két port összekeverik és magas hőmérsékleten égetik, és a szilárd anyagon keresztül YAG-port képeznek. -fázis reakció az oxidok között. Magas hőmérsékleti körülmények között az alumínium-oxid és ittrium-oxid reakciójában először a YAM és YAP mezofázisok, végül pedig a YAG képződnek.

A magas hőmérsékletű, szilárd fázisú YAG por előállítására szolgáló módszer számos alkalmazási területtel rendelkezik. Például az Al-O kötés mérete kicsi és a kötés energiája magas. Az elektronok hatására az optikai teljesítmény stabil marad, a ritkaföldfém elemek bevezetése pedig jelentősen javíthatja a foszfor lumineszcencia teljesítményét. A YAG pedig foszforrá válhat háromértékű ritkaföldfém-ionokkal, például Ce3+ és Eu3+ adalékkal. Ezenkívül a YAG kristály jó átlátszósággal, nagyon stabil fizikai és kémiai tulajdonságokkal, nagy mechanikai szilárdsággal és jó hőállósággal rendelkezik. Ez egy lézerkristály anyag, széles körű alkalmazással és ideális teljesítménnyel.

A YAG crystal 04 átlátszó kerámia ittrium-oxid mindig is a kutatás fókusza volt az átlátszó kerámiák területén. A köbös kristályrendszerhez tartozik, és mindegyik tengely izotróp optikai tulajdonságaival rendelkezik. Az átlátszó alumínium-oxid anizotrópiájához képest a kép kevésbé torz, így fokozatosan felértékelődött és fejlesztett a csúcskategóriás lencsék vagy katonai optikai ablakok. Fizikai és kémiai tulajdonságainak fő jellemzői a következők: ① Magas olvadáspont, jó a kémiai és fotokémiai stabilitás, az optikai átlátszóság tartománya széles (0,23 ~ 8,0 μm); ②1050 nm-en a törésmutatója eléri az 1,89-et, így az elméleti áteresztőképessége meghaladja a 80%-ot; ③Y2O3 elegendő a legtöbb befogadására. A nagyobb vezetési sáv és a háromértékű ritkaföldfém-ionok kibocsátási szintjének vegyértéksávja közötti sávköz hatékonyan testreszabható ritkaföldfém-ionok adalékolásával. Alkalmazásának többfunkciós megvalósítása érdekében ; ④A fonon energiája alacsony, és maximális fonon vágási frekvenciája körülbelül 550 cm-1. Az alacsony fononenergia elnyomhatja a nem sugárzási átmenet valószínűségét, növelheti a sugárzási átmenet valószínűségét, és javíthatja a lumineszcenciakvantum hatékonyságát; ⑤Magas hővezető képesség, körülbelül 13,6 W/(m·K), a magas hővezető képesség rendkívüli

fontos számára, mint szilárd lézeres közeg anyaga.

Ittrium-oxid átlátszó kerámia, amelyet a japán Kamishima Chemical Company fejlesztett ki

Az Y2O3 olvadáspontja körülbelül 2690 ℃, és a szinterezési hőmérséklet szobahőmérsékleten körülbelül 1700-1800 ℃. Fényáteresztő kerámiák készítéséhez a legjobb a melegsajtolás és a szinterezés. Kiváló fizikai és kémiai tulajdonságainak köszönhetően az Y2O3 átlátszó kerámiákat széles körben használják és potenciálisan fejlesztik, beleértve: rakéta infravörös ablakokat és kupolákat, látható és infravörös lencséket, nagynyomású gázkisülési lámpákat, kerámia szcintillátorokat, kerámia lézereket és egyéb területeket.