Маңызды сирек жер қосылыстары: иттрий оксиді ұнтағы қандай мақсаттарда қолданылады?
Сирек жер өте маңызды стратегиялық ресурс болып табылады және өнеркәсіптік өндірісте таптырмас рөлге ие. Автомобиль шынылары, ядролық магниттік резонанс, оптикалық талшықтар, сұйық кристалды дисплей және т.б. Олардың ішінде иттрий (Y) сирек жер металл элементтерінің бірі болып табылады және сұр металдың бір түрі болып табылады. Дегенмен, жер қыртысында оның жоғары мазмұнына байланысты бағасы салыстырмалы түрде арзан және ол кеңінен қолданылады.Қазіргі қоғамдық өндірісте ол негізінен иттрий қорытпасы және иттрий оксиді күйінде қолданылады.
Итрий металы
Олардың ішінде иттрий оксиді (Y2O3) ең маңызды иттрий қосылысы болып табылады. Ол суда және сілтіде ерімейді, қышқылда ериді, ақ кристалды ұнтақ тәрізді (кристалдық құрылым кубтық жүйеге жатады). Ол өте жақсы химиялық тұрақтылыққа ие және вакуумда. Төмен құбылмалылық, жоғары ыстыққа төзімділік, коррозияға төзімділік, жоғары диэлектрлік, мөлдірлік (инфрақызыл) және басқа да артықшылықтар, сондықтан ол көптеген салаларда қолданылды. Нақтылары қандай? Қарап көрейік.
Итрий оксидінің кристалдық құрылымы
01 Итрий тұрақтандырылған цирконий ұнтағының синтезі. Таза ZrO2 жоғары температурадан бөлме температурасына дейін салқындату кезінде келесі фазалық өзгерістер орын алады: кубтық фаза (c) → тетрагональды фаза (t) → моноклиникалық фаза (m), мұнда t 1150°C →m фазалық өзгеріс болады, шамамен 5% көлемнің кеңеюімен бірге жүреді. Алайда, егер ZrO2 фазасының t→m ауысу нүктесі бөлме температурасына дейін тұрақтандырылса, t→m фазалық ауысу жүктеме кезінде кернеумен индукцияланады. Фазаның өзгеруі нәтижесінде пайда болатын көлемдік әсерге байланысты сыну энергиясының көп мөлшері жұтылады. , осылайша материал әдеттен тыс жоғары сыну энергиясын көрсетеді, осылайша материал әдеттен тыс жоғары сыну беріктігін көрсетеді, нәтижесінде фазалық түрлендіру қаттылығы және жоғары қаттылық пен жоғары тозуға төзімділік пайда болады. жыныстық қатынас.
Циркониялық керамиканың фазасының өзгеруіне қол жеткізу үшін белгілі бір тұрақтандырғышты қосу керек және белгілі бір күйдіру жағдайында бөлме температурасына дейін жоғары температурадағы тұрақты фаза-тетрагональды метатұрақтау бөлме температурасында фазалық түрлендірілуі мүмкін тетрагональды фазаны алады. . Бұл цирконияға тұрақтандырғыштардың тұрақтандырғыш әсері. Y2O3 - әзірге ең көп зерттелген цирконий оксиді тұрақтандырғыш. Агломерленген Y-TZP материалы бөлме температурасында тамаша механикалық қасиеттерге, жоғары беріктікке, жақсы сынуға төзімділікке ие және оның ұжымындағы материалдың түйіршік мөлшері шағын және біркелкі, сондықтан ол көбірек назар аударды. 02 Агломерациялық құралдар Көптеген арнайы керамикалық бұйымдарды агломерациялау үшін агломерациялау құралдарының қатысуы қажет. Агломерациялау құралдарының рөлін негізінен келесі бөліктерге бөлуге болады: агломератормен қатты ерітіндіні қалыптастыру; Кристалл пішінінің өзгеруін болдырмау; кристалдық дәндердің өсуін тежейді; сұйық фазаны түзеді. Мысалы, алюминий оксидін агломерациялау кезінде магний оксиді MgO жиі агломерация процесінде микроқұрылымды тұрақтандырғыш ретінде қосылады. Ол дәндерді тазартады, астық шекарасының энергиясының айырмашылығын айтарлықтай азайтады, дәннің өсуінің анизотропиясын әлсіретеді және үзіліссіз дәннің өсуін тежей алады. MgO жоғары температурада өте ұшқыш болғандықтан, жақсы нәтижеге жету үшін иттрий оксиді жиі MgO-мен араласады. Y2O3 кристалдық түйіршіктерді тазартып, агломерацияның тығыздалуына ықпал ете алады. 03YAG ұнтағы синтетикалық иттрий алюминий гранаты (Y3Al5O12) жасанды қосылыс, табиғи минералдар жоқ, түссіз, Mohs қаттылығы 8,5 жетуі мүмкін, балқу температурасы 1950 ℃, күкірт қышқылында, тұз қышқылында, азот қышқылында, фтор қышқылында және т.б. ерімейді. жоғары температуралы қатты фазалық әдіс YAG ұнтағын дайындаудың дәстүрлі әдісі болып табылады. Итрий оксиді мен алюминий оксидінің екілік фазалық диаграммасында алынған қатынасқа сәйкес екі ұнтақ араласады және жоғары температурада күйдіріледі, ал YAG ұнтағы қатты зат арқылы қалыптасады. -оксидтер арасындағы фазалық реакция. Жоғары температура жағдайында алюминий тотығы мен иттрий оксидінің реакциясында алдымен YAM және YAP мезофазалары, соңында ЯГ түзіледі.
YAG ұнтағын дайындауға арналған жоғары температуралы қатты фазалық әдіс көптеген қолданбаларға ие. Мысалы, оның Al-O байланысының мөлшері аз, ал байланыс энергиясы жоғары. Электрондардың әсерінен оптикалық өнімділік тұрақты сақталады және сирек жер элементтерін енгізу фосфордың люминесценция өнімділігін айтарлықтай жақсартуы мүмкін. Және YAG Ce3+ және Eu3+ сияқты үш валентті сирек жер иондарымен легирлеу арқылы фосфорға айналуы мүмкін. Сонымен қатар, YAG кристалы жақсы мөлдірлікке, өте тұрақты физикалық және химиялық қасиеттерге, жоғары механикалық беріктікке және жақсы термиялық сусымалыға төзімділікке ие. Бұл кең ауқымды қолданбалы және тамаша өнімділігі бар лазерлік кристалды материал.
YAG кристалы 04 мөлдір керамикалық иттрий оксиді әрқашан мөлдір керамика саласындағы зерттеулердің басты бағыты болды. Ол текше кристалдық жүйеге жатады және әрбір осьтің изотропты оптикалық қасиеттеріне ие. Мөлдір алюминий оксидінің анизотропиясымен салыстырғанда, кескін аз бұрмаланған, сондықтан бірте-бірте ол жоғары деңгейлі линзалар немесе әскери оптикалық терезелер арқылы бағаланып, дамыды. Оның физикалық және химиялық қасиеттерінің негізгі сипаттамалары: ①Жоғары балқу температурасы, Химиялық және фотохимиялық тұрақтылық жақсы, оптикалық мөлдірлік диапазоны кең (0,23 ~ 8,0 мкм); ②1050нм-де оның сыну көрсеткіші 1,89-ға дейін жоғары, бұл оның теориялық өткізгіштігін 80%-дан астам етеді; ③Y2O3 көп мөлшерде сыйдыру үшін жеткілікті. Үлкен өткізгіштік диапазонынан үш валентті сирек жер иондарының эмиссия деңгейінің валенттік диапазонына дейінгі жолақ саңылауы сирек жер иондарын қоспалау арқылы тиімді түрде реттелуі мүмкін. Сондықтан оны қолданудың көп функционалдығын жүзеге асыру үшін ; ④Фонон энергиясы төмен және оның максималды фононды үзу жиілігі шамамен 550см-1. Төмен фонон энергиясы радиациялық емес өту ықтималдығын басады, радиациялық ауысу ықтималдығын арттырады және люминесценция кванттық тиімділігін арттырады; ⑤Жоғары жылу өткізгіштік, шамамен 13,6 Вт/(м·К), жоғары жылу өткізгіштік өте жоғары
ол үшін қатты лазерлік орта материал ретінде маңызды.
Жапондық Камишима химиялық компаниясы жасаған иттрий оксиді мөлдір керамика
Y2O3 балқу температурасы шамамен 2690 ℃, ал бөлме температурасындағы агломерация температурасы шамамен 1700 ~ 1800 ℃. Жарық өткізетін керамика жасау үшін ыстық престеу мен агломерацияны қолданған дұрыс. Керемет физикалық және химиялық қасиеттерінің арқасында Y2O3 мөлдір керамика кеңінен қолданылады және әлеуетті түрде дамыды, соның ішінде: зымырандық инфрақызыл терезелер мен күмбездер, көрінетін және инфрақызыл линзалар, жоғары қысымды газ разрядтық лампалар, керамикалық сцинтилляторлар, керамикалық лазерлер және басқа салалар
Жіберу уақыты: 25 қараша 2021 ж