중요한 희토류 화합물: 이트륨 산화물 분말의 용도는 무엇입니까?

중요한 희토류 화합물: 이트륨 산화물 분말의 용도는 무엇입니까?

희토류는 매우 중요한 전략자원으로, 산업생산에서 대체할 수 없는 역할을 하고 있습니다. 희토류 첨가는 자동차 유리, 핵자기공명, 광섬유, 액정디스플레이 등에서 빼놓을 수 없다. 그 중 이트륨(Y)은 희토류 금속 원소 중 하나로 회색 금속의 일종이다. 그러나 지각 내 함량이 높기 때문에 가격이 상대적으로 저렴하고 널리 사용되고 있다. 현재 사회적 생산에서는 주로 이트륨 합금과 이트륨 산화물 상태로 사용된다.

이트륨 금속
그 중 이트륨산화물(Y2O3)이 가장 중요한 이트륨 화합물이다. 물과 알칼리에 불용성이며 산에 용해되며 백색의 결정성 분말(결정 구조는 입방정계에 속함)의 외관을 갖는다. 화학적 안정성이 매우 우수하며 진공 상태에 있습니다. 낮은 휘발성, 높은 내열성, 내식성, 고유전율, 투명성(적외선) 등의 장점을 갖고 있어 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 구체적인 내용은 무엇입니까? 살펴보겠습니다.

이트륨 산화물의 결정 구조

01 이트륨 안정화 지르코니아 분말 합성. 순수한 ZrO2를 고온에서 실온으로 냉각하는 동안 다음과 같은 상 변화가 발생합니다: 입방체 상(c) → 정방정계 상(t) → 단사정계 상(m), 여기서 t는 1150°C에서 발생 →m 상 변화, 약 5%의 볼륨 확장이 동반됩니다. 그러나 ZrO2의 t→m 상전이점이 상온으로 안정되면 Loading 시 응력에 의해 t→m 상전이가 유도되며, 상변화에 따른 부피효과로 인해 많은 양의 파괴에너지가 흡수된다. , 재료가 비정상적으로 높은 파괴 에너지를 나타내므로 재료가 비정상적으로 높은 파괴 인성을 나타내어 상 변태 인성이 높고 인성이 높으며 내마모성이 높습니다. 섹스.

지르코니아 세라믹의 상변화 강화를 달성하려면 특정 안정제를 첨가해야 하며 특정 소성 조건에서 실온까지 고온 안정 상-사방정 메타 안정화를 통해 상온에서 상변환이 가능한 정방정 상을 얻습니다. . 지르코니아에 대한 안정제의 안정화 효과입니다. Y2O3는 지금까지 가장 많이 연구된 산화지르코늄 안정제입니다. 소결된 Y-TZP 소재는 실온에서 우수한 기계적 성질, 고강도, 우수한 파괴 인성을 가지며, 집합체의 소재 입자 크기가 작고 균일하므로 더욱 주목을 끌었습니다. 02 소결조제 많은 특수 세라믹의 소결에는 소결조제의 참여가 필요합니다. 소결조제의 역할은 일반적으로 다음과 같은 부분으로 나눌 수 있다: 소결물과 고용체를 형성하는 것, 결정 형태 변형을 방지하는 것, 결정립 성장을 억제하고; 액상을 생성합니다. 예를 들어, 알루미나의 소결에서는 소결 과정에서 미세구조 안정제로 산화마그네슘 MgO를 첨가하는 경우가 많다. 결정립을 미세화하고 결정립계 에너지의 차이를 크게 줄이고 결정립 성장의 이방성을 약화시키며 불연속 결정립 성장을 억제할 수 있습니다. MgO는 고온에서 휘발성이 높기 때문에 좋은 결과를 얻기 위해 이트륨 산화물은 종종 MgO와 혼합됩니다. Y2O3는 결정립을 미세화하고 소결 치밀화를 촉진할 수 있습니다. 03YAG 분말 합성 이트륨 알루미늄 석류석 (Y3Al5O12)은 인공 화합물로 천연 광물이 없으며 무색이며 모스 경도는 8.5, 융점 1950 ℃, 황산, 염산, 질산, 불화 수소산 등에 불용성입니다. 고온 고상법은 YAG 분말을 제조하는 전통적인 방법입니다. 이트륨의 이원상 다이어그램에서 얻은 비율에 따르면 산화물과 산화알루미늄을 혼합하여 고온에서 소성하면, 산화물 간의 고상반응을 통해 YAG 분말이 형성됩니다. 고온 조건에서 알루미나와 이트륨 산화물의 반응에서는 중간상 YAM과 YAP가 먼저 형성되고 마지막으로 YAG가 형성됩니다.

YAG 분말을 제조하기 위한 고온 고체상 방법은 많은 응용 분야를 가지고 있습니다. 예를 들어, Al-O 결합 크기는 작고 결합 에너지는 높습니다. 전자의 영향으로 광학 성능이 안정적으로 유지되며 희토류 원소를 도입하면 형광체의 발광 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 그리고 YAG는 Ce3+, Eu3+와 같은 3가 희토류 이온을 도핑하여 형광체가 될 수 있습니다. 또한 YAG 결정은 우수한 투명성, 매우 안정적인 물리적, 화학적 특성, 높은 기계적 강도 및 우수한 열 크리프 저항성을 가지고 있습니다. 광범위한 응용 분야와 이상적인 성능을 갖춘 레이저 크리스탈 소재입니다.

YAG 크리스탈 04 투명 세라믹 이트륨 산화물은 항상 투명 세라믹 분야의 연구 초점이었습니다. 입방정계에 속하며 각 축의 등방성 광학 특성을 가지고 있습니다. 투명 알루미나의 이방성과 비교하여 이미지의 왜곡이 적기 때문에 점차적으로 고급 렌즈나 군용 광학창에서 가치를 인정받고 발전해 왔습니다. 물리적 및 화학적 특성의 주요 특징은 다음과 같습니다. ① 융점이 높고 화학적, 광화학적 안정성이 좋고 광학 투명도 범위가 넓습니다(0.23~8.0μm). ②1050nm에서 굴절률은 1.89로 높아 이론적 투과율이 80% 이상입니다. ③Y2O3는 대부분을 수용하기에 충분합니다. 3가 희토류 이온 방출 수준의 더 큰 전도대에서 가전자대까지의 밴드 갭은 희토류 이온을 도핑하여 효과적으로 조정할 수 있습니다. 응용 프로그램의 다기능화를 실현하기 위해 ; ④포논 에너지는 낮고 최대 포논 차단 주파수는 약 550cm-1입니다. 낮은 포논 에너지는 비방사 전이 확률을 억제하고, 방사선 전이 확률을 높이며, 발광 양자 효율을 향상시킬 수 있습니다. ⑤열전도율이 약 13.6W/(m·K)로 높아 열전도율이 매우 높습니다.

고체 레이저 매체 재료로서 중요합니다.

일본 카미시마화학(Kamishima Chemical Company)이 개발한 이트륨산화물 투명 세라믹

Y2O3의 녹는점은 약 2690℃이고, 상온에서 소결온도는 약 1700~1800℃이다. 투광성 세라믹을 만들려면 핫 프레싱과 소결을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 우수한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 Y2O3 투명 세라믹은 미사일 적외선 창 및 돔, 가시 및 적외선 렌즈, 고압 가스 방전 램프, 세라믹 신틸레이터, 세라믹 레이저 및 기타 분야를 포함하여 널리 사용되고 잠재적으로 개발됩니다.