Svarīgi retzemju savienojumi: kādam nolūkam tiek izmantots itrija oksīda pulveris?

Svarīgi retzemju savienojumi: kādam nolūkam tiek izmantots itrija oksīda pulveris?

Retzemju zeme ir ārkārtīgi svarīgs stratēģisks resurss, un tai ir neaizvietojama loma rūpnieciskajā ražošanā. Automašīnu stikls, kodolmagnētiskā rezonanse, optiskā šķiedra, šķidro kristālu displejs u.c. nav atdalāmi no retzemju pievienošanas. Starp tiem itrijs (Y) ir viens no retzemju metālu elementiem un ir sava veida pelēks metāls. Tomēr, ņemot vērā tā augsto saturu zemes garozā, cena ir salīdzinoši lēta un tiek plaši izmantota. Pašreizējā sociālajā ražošanā to galvenokārt izmanto itrija sakausējuma un itrija oksīda stāvoklī.

Itrija metāls
No tiem itrija oksīds (Y2O3) ir vissvarīgākais itrija savienojums. Tas nešķīst ūdenī un sārmos, šķīst skābē, un tam ir balta kristāliska pulvera izskats (kristālu struktūra pieder kubiskajai sistēmai). Tam ir ļoti laba ķīmiskā stabilitāte un tas atrodas vakuumā. Zema nepastāvība, augsta karstumizturība, izturība pret koroziju, augsts dielektriskums, caurspīdīgums (infrasarkanais) un citas priekšrocības, tāpēc tas ir izmantots daudzās jomās. Kas ir konkrēti? Apskatīsim.

Itrija oksīda kristāliskā struktūra

01 Itrija stabilizēta cirkonija pulvera sintēze. Tīra ZrO2 atdzesēšanas laikā no augstas temperatūras līdz istabas temperatūrai notiks šādas fāzes izmaiņas: kubiskā fāze (c) → tetragonālā fāze (t) → monoklīniskā fāze (m), kur t notiks pie 1150°C → m fāzes maiņa, kopā ar tilpuma palielināšanos par aptuveni 5%. Taču, ja ZrO2 t→m fāzes pārejas punkts tiek stabilizēts līdz istabas temperatūrai, t→m fāzes pāreju slodzes laikā izraisa spriegums. Fāzes maiņas radītā tilpuma efekta dēļ tiek absorbēts liels daudzums lūzuma enerģijas. , lai materiālam būtu neparasti augsta lūzuma enerģija, tā ka materiālam ir neparasti augsta izturība pret lūzumiem, kā rezultātā rodas fāzes transformācijas stingrība un augsta stingrība un augsta nodilumizturība. sekss.

Lai panāktu cirkonija keramikas fāzu maiņu rūdīšanu, jāpievieno noteikts stabilizators un noteiktos apdedzināšanas apstākļos augstas temperatūras stabilā fāzes-tetragonālā metastabilizācija līdz istabas temperatūrai, iegūst tetragonālu fāzi, kuru var fāzē pārveidot istabas temperatūrā. . Tā ir stabilizatoru iedarbība uz cirkoniju. Y2O3 ir līdz šim visvairāk pētītais cirkonija oksīda stabilizators. Saķepinātajam Y-TZP materiālam ir lieliskas mehāniskās īpašības istabas temperatūrā, augsta izturība, laba izturība pret lūzumiem, kā arī materiāla graudu izmērs ir mazs un vienāds, tāpēc tam ir piesaistīja lielāku uzmanību. 02 Saķepināšanas palīglīdzekļi Daudzu speciālu keramikas izstrādājumu saķepināšanai ir nepieciešami saķepināšanas palīglīdzekļi. Saķepināšanas palīglīdzekļu lomu parasti var iedalīt šādās daļās: cieta šķīduma veidošana ar saķepināšanu; Novērst kristāla formas transformāciju; kavē kristāla graudu augšanu; rada šķidru fāzi. Piemēram, alumīnija oksīda saķepināšanas procesā magnija oksīds MgO bieži tiek pievienots kā mikrostruktūras stabilizators saķepināšanas procesā. Tas var rafinēt graudus, ievērojami samazināt graudu robeženerģijas atšķirību, vājināt graudu augšanas anizotropiju un kavēt nepārtrauktu graudu augšanu. Tā kā MgO ir ļoti gaistošs augstās temperatūrās, lai sasniegtu labus rezultātus, itrija oksīdu bieži sajauc ar MgO. Y2O3 var uzlabot kristāla graudus un veicināt saķepināšanas blīvēšanu. 03YAG pulvera sintētiskais itrija alumīnija granāts (Y3Al5O12) ir mākslīgs savienojums, bez dabīgiem minerāliem, bezkrāsains, Mosa cietība var sasniegt 8,5, kušanas temperatūra 1950 ℃, nešķīst sērskābē, sālsskābē, slāpekļskābē, fluorūdeņražskābē utt. augstas temperatūras cietās fāzes metode ir tradicionāla YAG pulvera sagatavošanas metode. Atbilstoši itrija oksīda un alumīnija oksīda binārajā fāzu diagrammā iegūtajai attiecībai abus pulverus sajauc un apdedzina augstā temperatūrā, un YAG pulveris veidojas caur cieto vielu. -fāzes reakcija starp oksīdiem. Augstas temperatūras apstākļos alumīnija oksīda un itrija oksīda reakcijā vispirms veidosies mezofāzes YAM un YAP, un visbeidzot veidosies YAG.

Augstas temperatūras cietās fāzes metodei YAG pulvera pagatavošanai ir daudz pielietojumu. Piemēram, tā Al-O saites izmērs ir mazs un saites enerģija ir augsta. Elektronu ietekmē optiskā veiktspēja tiek saglabāta stabila, un retzemju elementu ieviešana var ievērojami uzlabot fosfora luminiscences veiktspēju. Un YAG var kļūt par fosforu, dopingējot ar trīsvērtīgiem retzemju joniem, piemēram, Ce3+ un Eu3+. Turklāt YAG kristālam ir laba caurspīdīgums, ļoti stabilas fizikālās un ķīmiskās īpašības, augsta mehāniskā izturība un laba termiskā šļūdes pretestība. Tas ir lāzera kristāla materiāls ar plašu pielietojumu klāstu un ideālu veiktspēju.

YAG crystal 04 caurspīdīgs keramikas itrija oksīds vienmēr ir bijis pētniecības uzmanības centrā caurspīdīgās keramikas jomā. Tas pieder pie kubisko kristālu sistēmas, un tam ir katras ass izotropās optiskās īpašības. Salīdzinot ar caurspīdīga alumīnija oksīda anizotropiju, attēls ir mazāk kropļots, tāpēc to pakāpeniski novērtē un attīsta augstākās klases objektīvi vai militārie optiskie logi. Tās fizikālo un ķīmisko īpašību galvenie raksturlielumi ir: ①Augsta kušanas temperatūra, ķīmiskā un fotoķīmiskā stabilitāte ir laba, un optiskās caurspīdīguma diapazons ir plašs (0,23 ~ 8,0 μm); ②Pie 1050 nm tā refrakcijas indekss ir līdz 1,89, kas padara tā teorētisko caurlaidību vairāk nekā 80%; ③Y2O3 ir pietiekami daudz, lai pielāgotos lielākajai daļai. Joslas atstarpi no lielākās vadītspējas joslas līdz trīsvērtīgo retzemju jonu emisijas līmeņa valences joslai var efektīvi pielāgot, izmantojot retzemju jonu dopingu. Lai realizētu tās pielietojuma daudzfunkcionalizāciju. ; ④Fonona enerģija ir zema, un tā maksimālā fonona izslēgšanas frekvence ir aptuveni 550 cm-1. Zemā fonona enerģija var nomākt neradiatīvas pārejas varbūtību, palielināt starojuma pārejas varbūtību un uzlabot luminiscences kvantu efektivitāti; ⑤ Augsta siltumvadītspēja, aptuveni 13,6 W/(m · K), augsta siltumvadītspēja ir ārkārtīgi augsta

svarīgi tam kā cietam lāzera vidēja materiālam.

Itrija oksīda caurspīdīga keramika, ko izstrādājusi Japānas Kamishima Chemical Company

Y2O3 kušanas temperatūra ir aptuveni 2690 ℃, un saķepināšanas temperatūra istabas temperatūrā ir aptuveni 1700 ~ 1800 ℃. Lai izgatavotu gaismu caurlaidīgu keramiku, vislabāk ir izmantot karsto presēšanu un saķepināšanu. Pateicoties izcilajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, Y2O3 caurspīdīgā keramika tiek plaši izmantota un potenciāli attīstīta, tostarp: raķešu infrasarkanie logi un kupoli, redzamās un infrasarkanās lēcas, augstspiediena gāzizlādes spuldzes, keramikas scintilatori, keramikas lāzeri un citi lauki.