იშვიათი დედამიწის მნიშვნელოვანი ნაერთები: რა არის იტრიუმის ოქსიდის ფხვნილის გამოყენება?

იშვიათი დედამიწის მნიშვნელოვანი ნაერთები: რა არის იტრიუმის ოქსიდის ფხვნილის გამოყენება?

იშვიათი დედამიწა უაღრესად მნიშვნელოვანი სტრატეგიული რესურსია და მას შეუცვლელი როლი აქვს სამრეწველო წარმოებაში. მანქანის მინა, ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი, ოპტიკური ბოჭკო, თხევადი ბროლის ჩვენება და ა.შ. განუყოფელია იშვიათი დედამიწის დამატებისგან. მათ შორის, იტრიუმი (Y) არის ერთ-ერთი იშვიათი დედამიწის ლითონის ელემენტი და არის ნაცრისფერი ლითონის ერთგვარი სახეობა. თუმცა, დედამიწის ქერქში მაღალი შემცველობის გამო, ფასი შედარებით იაფია და ფართოდ გამოიყენება. ამჟამინდელ სოციალურ წარმოებაში ძირითადად გამოიყენება იტრიუმის შენადნობისა და იტრიუმის ოქსიდის მდგომარეობაში.

იტრიუმის მეტალი
მათ შორის იტრიუმის ოქსიდი (Y2O3) არის ყველაზე მნიშვნელოვანი იტრიუმის ნაერთი. ის წყალში და ტუტეში უხსნადია, მჟავაში ხსნადი და აქვს თეთრი კრისტალური ფხვნილის გარეგნობა (კრისტალური სტრუქტურა ეკუთვნის კუბურ სისტემას). მას აქვს ძალიან კარგი ქიმიური სტაბილურობა და არის ვაკუუმში. დაბალი არასტაბილურობა, მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა, კოროზიის წინააღმდეგობა, მაღალი დიელექტრიკა, გამჭვირვალობა (ინფრაწითელი) და სხვა უპირატესობები, ამიტომ იგი გამოიყენება მრავალ სფეროში. რა არის კონკრეტული? მოდით შევხედოთ.

იტრიუმის ოქსიდის კრისტალური სტრუქტურა

01 იტრიუმით სტაბილიზირებული ცირკონიის ფხვნილის სინთეზი. შემდეგი ფაზური ცვლილებები მოხდება სუფთა ZrO2-ის მაღალი ტემპერატურიდან ოთახის ტემპერატურამდე გაციებისას: კუბური ფაზა (c) → ტეტრაგონალური ფაზა (t) → მონოკლინიკური ფაზა (მ), სადაც t მოხდება 1150°C → მ ფაზის ცვლილება, თან ახლავს მოცულობის გაფართოება დაახლოებით 5%. თუმცა, თუ ZrO2-ის t→m ფაზის გარდამავალი წერტილი სტაბილიზირებულია ოთახის ტემპერატურამდე, t→m ფაზური გადასვლა გამოწვეულია დატვირთვის დროს სტრესით. ფაზის ცვლილების შედეგად წარმოქმნილი მოცულობის ეფექტის გამო, დიდი რაოდენობით მოტეხილობის ენერგია შეიწოვება. , ისე, რომ მასალა ავლენს არანორმალურად მაღალ მოტეხილობის ენერგიას, ისე რომ მასალას ავლენს არანორმალურად მაღალი გატეხვის სიმტკიცე, რაც იწვევს ფაზური ტრანსფორმაციის სიმტკიცეს, და მაღალი სიმტკიცე და მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობა. სექსი.

ცირკონიუმის კერამიკის ფაზური ცვლის გამკვრივების მისაღწევად, უნდა დაემატოს გარკვეული სტაბილიზატორი და გარკვეული ცეცხლგამძლე პირობებში მაღალტემპერატურული სტაბილური ფაზა-ტეტრაგონალური მეტასტაბილიზაცია ოთახის ტემპერატურამდე, იღებს ტეტრაგონალურ ფაზას, რომელიც შეიძლება ფაზურად გარდაიქმნას ოთახის ტემპერატურაზე. . ეს არის სტაბილიზატორების სტაბილიზაციის ეფექტი ცირკონიაზე. Y2O3 არის ყველაზე გამოკვლეული ცირკონიუმის ოქსიდის სტაბილიზატორი. მეტი ყურადღება მიიპყრო. 02 აგლომერაციის დამხმარე საშუალებები მრავალი სპეციალური კერამიკული ნაწარმის შედუღება მოითხოვს აგლომერაციის დამხმარე საშუალებების მონაწილეობას. აგლომერაციის დამხმარე საშუალებების როლი ზოგადად შეიძლება დაიყოს შემდეგ ნაწილებად: აგლომერირებით მყარი ხსნარის ფორმირება; ბროლის ფორმის ტრანსფორმაციის პრევენცია; აფერხებს ბროლის მარცვლის ზრდას; თხევადი ფაზის წარმოქმნა. მაგალითად, ალუმინის აგლომერაციისას მაგნიუმის ოქსიდი MgO ხშირად ემატება როგორც მიკროსტრუქტურის სტაბილიზატორი აგლომერაციის პროცესში. მას შეუძლია დახვეწოს მარცვლები, მნიშვნელოვნად შეამციროს მარცვლის საზღვრის ენერგიის განსხვავება, შეასუსტოს მარცვლეულის ზრდის ანიზოტროპია და შეაფერხოს მარცვლის უწყვეტი ზრდა. ვინაიდან MgO ძალიან აქროლადია მაღალ ტემპერატურაზე, კარგი შედეგების მისაღწევად, იტრიუმის ოქსიდი ხშირად ურევენ MgO-ს. Y2O3-ს შეუძლია დახვეწოს ბროლის მარცვლები და ხელი შეუწყოს აგლომერაციის გამკვრივებას. 03YAG ფხვნილი სინთეზური იტრიუმის ალუმინის ბროწეული (Y3Al5O12) არის ხელოვნური ნაერთი, ბუნებრივი მინერალების გარეშე, უფერო, Mohs სიხისტე შეიძლება მიაღწიოს 8.5, დნობის წერტილი 1950 ℃, უხსნადი გოგირდის მჟავაში, მარილმჟავაში, აზოტის მჟავაში, მარილმჟავაში და ა.შ. მაღალი ტემპერატურის მყარი ფაზის მეთოდი YAG-ის მომზადების ტრადიციული მეთოდია ფხვნილი.იტრიუმის ოქსიდის და ალუმინის ოქსიდის ორობითი ფაზის დიაგრამაში მიღებული თანაფარდობის მიხედვით, ორ ფხვნილს ურევენ და ადუღებენ მაღალ ტემპერატურაზე, ხოლო YAG ფხვნილი წარმოიქმნება ოქსიდებს შორის მყარი ფაზის რეაქციის შედეგად. მაღალი ტემპერატურის პირობებში ალუმინისა და იტრიუმის ოქსიდის რეაქციაში ჯერ წარმოიქმნება მეზოფაზები YAM და YAP, ბოლოს კი YAG.

YAG ფხვნილის მომზადების მაღალტემპერატურულ მყარ ფაზა მეთოდს მრავალი გამოყენება აქვს. მაგალითად, მისი Al-O ბმის ზომა მცირეა და კავშირის ენერგია მაღალია. ელექტრონების ზემოქმედებით, ოპტიკური მოქმედება სტაბილურია, ხოლო იშვიათი დედამიწის ელემენტების შეყვანამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ფოსფორის ლუმინესცენციის მოქმედება. და YAG შეიძლება გახდეს ფოსფორი სამვალენტიანი იშვიათი დედამიწის იონების დოპინგით, როგორიცაა Ce3+ და Eu3+. გარდა ამისა, YAG კრისტალს აქვს კარგი გამჭვირვალობა, ძალიან სტაბილური ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, მაღალი მექანიკური სიმტკიცე და კარგი თერმული მცოცავი წინააღმდეგობა. ეს არის ლაზერული კრისტალური მასალა გამოყენების ფართო სპექტრით და იდეალური შესრულებით.

YAG crystal 04 გამჭვირვალე კერამიკული იტრიუმის ოქსიდი ყოველთვის იყო კვლევის აქცენტი გამჭვირვალე კერამიკის სფეროში. იგი მიეკუთვნება კუბურ კრისტალურ სისტემას და აქვს თითოეული ღერძის იზოტროპული ოპტიკური თვისებები. გამჭვირვალე ალუმინის ანიზოტროპიასთან შედარებით, გამოსახულება ნაკლებად დამახინჯებულია, ამიტომ თანდათანობით, იგი ფასდება და განვითარდა მაღალი კლასის ლინზებით ან სამხედრო ოპტიკური ფანჯრებით. მისი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების ძირითადი მახასიათებლებია: ①მაღალი დნობის წერტილი, ქიმიური და ფოტოქიმიური სტაბილურობა კარგია და ოპტიკური გამჭვირვალობის დიაპაზონი ფართოა (0,23~8,0μm); ②1050 ნმ-ზე მისი რეფრაქციული ინდექსი 1,89-მდეა, რაც მას თეორიულ გამტარიანობას 80%-ზე მეტს აძლევს; ③Y2O3-ს აქვს საკმარისი იმისათვის, რომ მოერგოს უმეტესობას. ზოლის უფსკრული დიდი გამტარობის ზოლიდან სამვალენტიანი იშვიათი დედამიწის იონების ემისიის დონის ვალენტურ ზოლამდე შეიძლება ეფექტურად მორგებული იყოს იშვიათი დედამიწის იონების დოპინგით. მისი გამოყენების მრავალფუნქციონალიზაცია. ; ④ ფონონის ენერგია დაბალია და მისი მაქსიმალური ფონონის გამორთვის სიხშირე არის დაახლოებით 550 სმ-1. ფონონის დაბალ ენერგიას შეუძლია დათრგუნოს არარადიაციული გადასვლის ალბათობა, გაზარდოს რადიაციის გადასვლის ალბათობა და გააუმჯობესოს ლუმინესცენციის კვანტური ეფექტურობა; ⑤მაღალი თბოგამტარობა, დაახლოებით 13.6W/(m·K), მაღალი თბოგამტარობა უკიდურესად

მნიშვნელოვანია მისთვის, როგორც მყარი ლაზერული საშუალო მასალა.

იტრიუმის ოქსიდის გამჭვირვალე კერამიკა, რომელიც შემუშავებულია იაპონური Kamishima Chemical Company-ის მიერ

Y2O3-ის დნობის წერტილი არის დაახლოებით 2690℃, ხოლო შედუღების ტემპერატურა ოთახის ტემპერატურაზე არის დაახლოებით 1700-1800℃. სინათლის გადამცემი კერამიკის დასამზადებლად უმჯობესია გამოიყენოთ ცხელი წნეხი და აგლომერაცია. შესანიშნავი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გამო, Y2O3 გამჭვირვალე კერამიკა ფართოდ გამოიყენება და პოტენციურად განვითარებულია, მათ შორის: სარაკეტო ინფრაწითელი ფანჯრები და გუმბათები, ხილული და ინფრაწითელი ლინზები, მაღალი წნევის გაზის გამონადენი ნათურები, კერამიკული სკინტილატორები, კერამიკული ლაზერები და სხვა ველები.