Belangrijke zeldzame aardverbindingen: wat zijn de toepassingen van yttriumoxidepoeder?

Belangrijke zeldzame aardverbindingen: wat zijn de toepassingen van yttriumoxidepoeder?

Zeldzame aarde is een uiterst belangrijke strategische hulpbron en speelt een onvervangbare rol in de industriële productie. Autoglas, nucleaire magnetische resonantie, optische vezels, LCD-schermen, enz. zijn onlosmakelijk verbonden met de toevoeging van zeldzame aardmetalen. Onder hen is yttrium (Y) een van de zeldzame aardmetaalelementen en is een soort grijs metaal. Vanwege het hoge gehalte in de aardkorst is de prijs echter relatief goedkoop en wordt het veel gebruikt. In de huidige sociale productie wordt het voornamelijk gebruikt in de vorm van yttriumlegering en yttriumoxide.

Yttrium Metaal
Onder hen is yttriumoxide (Y2O3) de belangrijkste yttriumverbinding. Het is onoplosbaar in water en alkali, oplosbaar in zuur en ziet eruit als wit kristallijn poeder (de kristalstructuur behoort tot het kubieke systeem). Het heeft een zeer goede chemische stabiliteit en bevindt zich onder vacuüm. Lage vluchtigheid, hoge hittebestendigheid, corrosieweerstand, hoog diëlektricum, transparantie (infrarood) en andere voordelen, dus het is op veel gebieden toegepast. Wat zijn de specifieke? Laten we eens kijken.

De kristalstructuur van yttriumoxide

01 Synthese van yttriumgestabiliseerd zirkoniumoxidepoeder. De volgende faseveranderingen zullen optreden tijdens het afkoelen van zuiver ZrO2 van hoge temperatuur naar kamertemperatuur: kubische fase (c) → tetragonale fase (t) → monokliene fase (m), waarbij t zal optreden bij 1150°C →m faseverandering, gepaard met een volume-expansie van ongeveer 5%. Als het t → m-faseovergangspunt van ZrO2 echter wordt gestabiliseerd op kamertemperatuur, wordt de t → m-faseovergang geïnduceerd door spanning tijdens belasting. Vanwege het volume-effect dat wordt gegenereerd door de faseverandering, wordt een grote hoeveelheid breukenergie geabsorbeerd , zodat het materiaal een abnormaal hoge breukenergie vertoont, zodat het materiaal een abnormaal hoge breuktaaiheid vertoont, resulterend in fasetransformatietaaiheid, en hoge taaiheid en hoge slijtvastheid. seks.

Om de faseveranderingsharding van zirkoniumoxide-keramiek te bereiken, moet een bepaalde stabilisator worden toegevoegd en onder bepaalde bakomstandigheden verkrijgt de stabiele fase-tetragonale metastabilisatie bij hoge temperatuur naar kamertemperatuur een tetragonale fase die bij kamertemperatuur in fase kan worden getransformeerd. . Het is het stabiliserende effect van stabilisatoren op zirkonia. Y2O3 is tot nu toe de meest onderzochte zirkoniumoxidestabilisator. Het gesinterde Y-TZP-materiaal heeft uitstekende mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur, hoge sterkte, goede breuktaaiheid en de korrelgrootte van het materiaal in zijn geheel is klein en uniform, dus het heeft trok meer aandacht. 02 Sinterhulpmiddelen Voor het sinteren van veel speciale keramiek zijn sinterhulpmiddelen nodig. De rol van sinterhulpmiddelen kan in het algemeen in de volgende delen worden verdeeld: het vormen van een vaste oplossing met de sinter; het voorkomen van kristalvormtransformatie; remt de groei van kristalkorrels; vloeibare fase produceren. Bij het sinteren van aluminiumoxide wordt bijvoorbeeld vaak magnesiumoxide MgO toegevoegd als microstructuurstabilisator tijdens het sinterproces. Het kan de korrels verfijnen, het verschil in korrelgrensenergie aanzienlijk verminderen, de anisotropie van de korrelgroei verzwakken en de discontinue korrelgroei remmen. Omdat MgO bij hoge temperaturen zeer vluchtig is, wordt Yttriumoxide vaak gemengd met MgO om goede resultaten te bereiken. Y2O3 kan de kristalkorrels verfijnen en de sinterverdichting bevorderen. 03YAG poeder synthetisch yttrium aluminium granaat (Y3Al5O12) is een door de mens gemaakte verbinding, geen natuurlijke mineralen, kleurloos, Mohs-hardheid kan 8,5 bereiken, smeltpunt 1950 ℃, onoplosbaar in zwavelzuur, zoutzuur, salpeterzuur, fluorwaterstofzuur, enz. De vaste-fasemethode op hoge temperatuur is een traditionele methode voor het bereiden van YAG-poeder. Volgens de verhouding verkregen in het binaire fasediagram van yttriumoxide en aluminiumoxide, de twee poeders worden gemengd en gebakken bij hoge temperatuur, en YAG-poeder wordt gevormd door de vaste-fasereactie tussen de oxiden. Onder hoge temperatuuromstandigheden zullen bij de reactie van aluminiumoxide en yttriumoxide eerst de mesofasen YAM en YAP worden gevormd en uiteindelijk YAG.

De vaste-fasemethode bij hoge temperatuur voor het bereiden van YAG-poeder kent vele toepassingen. De Al-O-bindingsgrootte is bijvoorbeeld klein en de bindingsenergie is hoog. Onder invloed van elektronen worden de optische prestaties stabiel gehouden en kan de introductie van zeldzame aardelementen de luminescentieprestaties van de fosfor aanzienlijk verbeteren. En YAG kan fosfor worden door dotering met driewaardige zeldzame aardionen zoals Ce3+ en Eu3+. Bovendien heeft YAG-kristal een goede transparantie, zeer stabiele fysische en chemische eigenschappen, hoge mechanische sterkte en goede thermische kruipweerstand. Het is een laserkristalmateriaal met een breed scala aan toepassingen en ideale prestaties.

YAG crystal 04 transparant keramiek yttriumoxide is altijd de onderzoeksfocus geweest op het gebied van transparant keramiek. Het behoort tot het kubieke kristalsysteem en heeft de isotrope optische eigenschappen van elke as. Vergeleken met de anisotropie van transparant aluminiumoxide is het beeld minder vervormd, dus geleidelijk aan is het gewaardeerd en ontwikkeld door hoogwaardige lenzen of militaire optische vensters. De belangrijkste kenmerken van de fysische en chemische eigenschappen zijn: ① Hoog smeltpunt, de chemische en fotochemische stabiliteit is goed en het optische transparantiebereik is breed (0,23 ~ 8,0 μm); ②Bij 1050 nm is de brekingsindex maar liefst 1,89, waardoor het een theoretische transmissie heeft van meer dan 80%; ③Y2O3 heeft genoeg om de meeste te huisvesten. De bandafstand van de grotere geleidingsband naar de valentieband van het emissieniveau van driewaardige zeldzame aardionen kan effectief worden aangepast door de dotering van zeldzame aardionen. Om de multifunctionalisering van de toepassing ervan te realiseren ; ④De fononenergie is laag en de maximale fonon-afsnijfrequentie is ongeveer 550 cm-1. De lage fononenergie kan de waarschijnlijkheid van een niet-stralingsovergang onderdrukken, de waarschijnlijkheid van een stralingsovergang vergroten en de kwantumefficiëntie van de luminescentie verbeteren; ⑤ Hoge thermische geleidbaarheid, ongeveer 13,6 W/(m·K), hoge thermische geleidbaarheid is extreem

belangrijk omdat het een solide lasermediummateriaal is.

Yttriumoxide transparant keramiek ontwikkeld door het Japanse Kamishima Chemical Company

Het smeltpunt van Y2O3 is ongeveer 2690℃ en de sintertemperatuur bij kamertemperatuur is ongeveer 1700 ~ 1800℃. Om lichtdoorlatend keramiek te maken, kun je het beste heetpersen en sinteren. Vanwege de uitstekende fysische en chemische eigenschappen wordt Y2O3 transparant keramiek op grote schaal gebruikt en potentieel ontwikkeld, waaronder: infraroodramen en -koepels voor raketten, zichtbare en infrarode lenzen, hogedrukgasontladingslampen, keramische scintillatoren, keramische lasers en andere velden