Senyawa tanah jarang yang penting: Apa kegunaan bubuk yttrium oksida?
Tanah jarang merupakan sumber daya strategis yang sangat penting dan memiliki peran yang tidak tergantikan dalam produksi industri. Kaca mobil, resonansi magnetik nuklir, serat optik, layar kristal cair, dll. tidak dapat dipisahkan dari penambahan tanah jarang. Diantaranya, yttrium (Y) merupakan salah satu unsur logam tanah jarang dan merupakan salah satu jenis logam abu-abu. Namun karena kandungannya yang tinggi di kerak bumi, harganya relatif murah dan banyak digunakan. Dalam produksi sosial saat ini, sebagian besar digunakan dalam bentuk paduan yttrium dan yttrium oksida.
Logam Yttrium
Diantaranya, yttrium oksida (Y2O3) adalah senyawa yttrium yang paling penting. Ini tidak larut dalam air dan alkali, larut dalam asam, dan tampak seperti bubuk kristal putih (struktur kristal termasuk dalam sistem kubik). Ia memiliki stabilitas kimia yang sangat baik dan berada di bawah vakum. Volatilitas rendah, ketahanan panas tinggi, ketahanan korosi, dielektrik tinggi, transparansi (inframerah) dan keunggulan lainnya, sehingga telah diterapkan di banyak bidang. Apa saja yang spesifik? Mari kita lihat.
Struktur kristal yttrium oksida
01 Sintesis bubuk zirkonia yang distabilkan yttrium. Perubahan fasa berikut akan terjadi selama pendinginan ZrO2 murni dari suhu tinggi ke suhu kamar: fasa kubik (c) → fasa tetragonal (t) → fasa monoklinik (m), dimana t akan terjadi pada 1150°C → perubahan fasa m, disertai dengan perluasan volume sekitar 5%. Namun, jika titik transisi fasa t→m ZrO2 distabilkan hingga suhu kamar, transisi fasa t→m diinduksi oleh tegangan selama pembebanan. Karena efek volume yang dihasilkan oleh perubahan fasa, sejumlah besar energi rekahan diserap. , sehingga material menunjukkan energi patah yang sangat tinggi, sehingga material tersebut menunjukkan ketangguhan patah yang sangat tinggi, menghasilkan ketangguhan transformasi fasa, dan ketangguhan tinggi serta ketahanan aus yang tinggi. seks.
Untuk mencapai ketangguhan perubahan fasa keramik zirkonia, zat penstabil tertentu harus ditambahkan dan dalam kondisi pembakaran tertentu, stabilisasi meta-tetragonal fase stabil suhu tinggi hingga suhu kamar, memperoleh fase tetragonal yang dapat diubah fase pada suhu kamar. . Ini adalah efek menstabilkan stabilisator pada zirkonia. Y2O3 adalah penstabil zirkonium oksida yang paling banyak diteliti sejauh ini. Bahan Y-TZP yang disinter memiliki sifat mekanik yang sangat baik pada suhu kamar, kekuatan tinggi, ketangguhan patah yang baik, dan ukuran butir material secara kolektifnya kecil dan seragam, sehingga memiliki menarik lebih banyak perhatian. 02 Alat bantu sintering Sintering banyak keramik khusus memerlukan partisipasi alat bantu sintering. Peran alat bantu sintering secara umum dapat dibagi menjadi beberapa bagian berikut: membentuk larutan padat dengan sinter;Mencegah transformasi bentuk kristal; menghambat pertumbuhan butiran kristal; menghasilkan fase cair. Misalnya, dalam sintering alumina, magnesium oksida MgO sering ditambahkan sebagai penstabil struktur mikro selama proses sintering. Ia dapat memurnikan butir, sangat mengurangi perbedaan energi batas butir, melemahkan anisotropi pertumbuhan butir, dan menghambat pertumbuhan butir yang terputus-putus. Karena MgO sangat mudah menguap pada suhu tinggi, untuk mencapai hasil yang baik, Yttrium oksida sering dicampur dengan MgO. Y2O3 dapat menghaluskan butiran kristal dan meningkatkan pemadatan sintering. 03YAG bubuk sintetis yttrium aluminium garnet (Y3Al5O12) adalah senyawa buatan, tidak ada mineral alami, tidak berwarna, kekerasan Mohs bisa mencapai 8,5, titik leleh 1950 ℃, tidak larut dalam asam sulfat, asam klorida, asam nitrat, asam fluorida, dll. metode fase padat suhu tinggi adalah metode tradisional untuk menyiapkan bubuk YAG. Menurut rasio yang diperoleh dalam diagram fase biner yttrium oksida dan aluminium oksida, kedua bubuk tersebut dicampur dan dibakar pada suhu tinggi, dan bubuk YAG terbentuk melalui reaksi fase padat antara oksida. Pada kondisi suhu tinggi, pada reaksi alumina dan yttrium oksida, mesofasa YAM dan YAP akan terbentuk terlebih dahulu, dan akhirnya YAG akan terbentuk.
Metode fase padat suhu tinggi untuk menyiapkan bubuk YAG memiliki banyak aplikasi. Misalnya, ukuran ikatan Al-O-nya kecil dan energi ikatannya tinggi. Di bawah pengaruh elektron, kinerja optik tetap stabil, dan pengenalan unsur tanah jarang dapat secara signifikan meningkatkan kinerja pendaran fosfor. Dan YAG dapat menjadi fosfor dengan mendoping ion tanah jarang trivalen seperti Ce3+ dan Eu3+. Selain itu, kristal YAG memiliki transparansi yang baik, sifat fisik dan kimia yang sangat stabil, kekuatan mekanik yang tinggi, dan ketahanan mulur termal yang baik. Ini adalah bahan kristal laser dengan beragam aplikasi dan kinerja ideal.
Kristal YAG 04 keramik transparan yttrium oksida selalu menjadi fokus penelitian di bidang keramik transparan. Ia termasuk dalam sistem kristal kubik dan memiliki sifat optik isotropik pada setiap sumbu. Dibandingkan dengan anisotropi alumina transparan, distorsi gambarnya lebih sedikit, sehingga secara bertahap, lensa ini dihargai dan dikembangkan oleh lensa kelas atas atau jendela optik militer. Karakteristik utama dari sifat fisik dan kimianya adalah: ①Titik leleh tinggi, Stabilitas kimia dan fotokimia baik, dan rentang transparansi optik lebar (0,23~8,0μm); ②Pada 1050nm, indeks biasnya mencapai 1,89, yang membuatnya memiliki transmisi teoretis lebih dari 80%; ③Y2O3 memiliki cukup untuk menampung sebagian besar Celah pita dari pita konduksi yang lebih besar ke pita valensi tingkat emisi ion tanah jarang trivalen dapat disesuaikan secara efektif dengan doping ion tanah jarang. Sehingga dapat mewujudkan multi-fungsionalisasi penerapannya ; ④Energi fonon rendah, dan frekuensi pemutusan fonon maksimum sekitar 550cm-1. Energi fonon yang rendah dapat menekan kemungkinan transisi non-radiasi, meningkatkan kemungkinan transisi radiasi, dan meningkatkan efisiensi kuantum pendaran; ⑤Konduktivitas termal yang tinggi, sekitar 13,6W/(m·K), konduktivitas termal yang tinggi sangat luar biasa
penting untuk itu sebagai bahan media laser padat.
Keramik transparan yttrium oksida dikembangkan oleh Perusahaan Kimia Kamishima Jepang
Titik leleh Y2O3 sekitar 2690℃, dan suhu sintering pada suhu kamar sekitar 1700~1800℃. Untuk membuat keramik pemancar cahaya, yang terbaik adalah menggunakan pengepresan panas dan sintering. Karena sifat fisik dan kimianya yang sangat baik, keramik transparan Y2O3 banyak digunakan dan berpotensi dikembangkan, antara lain: jendela dan kubah inframerah rudal, lensa tampak dan inframerah, lampu pelepasan gas bertekanan tinggi, sintilator keramik, laser keramik, dan bidang lainnya.
Waktu posting: 25 November 2021