Ważne związki metali ziem rzadkich: Jakie są zastosowania proszku tlenku itru?
Ziemia rzadka jest niezwykle ważnym zasobem strategicznym i odgrywa niezastąpioną rolę w produkcji przemysłowej. Szkło samochodowe, jądrowy rezonans magnetyczny, światłowód, wyświetlacz ciekłokrystaliczny itp. są nierozerwalnie związane z dodatkiem pierwiastków ziem rzadkich. Wśród nich itr (Y) jest jednym z pierwiastków ziem rzadkich i jest rodzajem szarego metalu. Jednak ze względu na dużą zawartość w skorupie ziemskiej cena jest stosunkowo tania i ma szerokie zastosowanie. W bieżącej produkcji społecznej stosowany jest głównie w stanie stopu itru i tlenku itru.
Itr metaliczny
Wśród nich najważniejszym związkiem itru jest tlenek itru (Y2O3). Jest nierozpuszczalny w wodzie i zasadach, rozpuszczalny w kwasie i ma wygląd białego krystalicznego proszku (struktura krystaliczna należy do układu sześciennego). Ma bardzo dobrą stabilność chemiczną i znajduje się w próżni. Niska lotność, wysoka odporność na ciepło, odporność na korozję, wysoka dielektryk, przezroczystość (podczerwień) i inne zalety, dzięki czemu znalazła zastosowanie w wielu dziedzinach. Jakie są konkretne? Przyjrzyjmy się.
Struktura krystaliczna tlenku itru
01 Synteza proszku tlenku cyrkonu stabilizowanego itrem. Podczas chłodzenia czystego ZrO2 z wysokiej temperatury do temperatury pokojowej będą zachodzić następujące zmiany fazowe: faza sześcienna (c) → faza tetragonalna (t) → faza jednoskośna (m), gdzie t nastąpi w temperaturze 1150°C →m zmiana fazowa, towarzyszy wzrost wolumenu o około 5%. Jeśli jednak punkt przejścia fazowego t → m ZrO2 ustabilizuje się do temperatury pokojowej, przejście fazowe t → m jest indukowane przez naprężenie podczas ładowania. Ze względu na efekt objętościowy generowany przez zmianę fazową, pochłaniana jest duża ilość energii pękania , tak że materiał wykazuje nienormalnie wysoką energię pękania, tak że materiał wykazuje nienormalnie wysoką odporność na pękanie, co skutkuje odpornością na przemianę fazową oraz wysoką ciągliwością i wysoką odpornością na zużycie. seks.
Aby uzyskać hartowanie ze zmianą fazy ceramiki cyrkonowej, należy dodać pewien stabilizator i w pewnych warunkach wypalania, stabilna w wysokiej temperaturze metastabilizacja fazowo-tetragonalna do temperatury pokojowej, otrzymuje fazę tetragonalną, która może ulegać przemianie fazowej w temperaturze pokojowej . Jest to stabilizujące działanie stabilizatorów na tlenku cyrkonu. Y2O3 to jak dotąd najlepiej zbadany stabilizator tlenku cyrkonu. Spiekany materiał Y-TZP charakteryzuje się doskonałymi właściwościami mechanicznymi w temperaturze pokojowej, dużą wytrzymałością, dobrą odpornością na pękanie, a wielkość ziaren materiału w jego zbiorze jest mała i jednolita, dzięki czemu ma przyciągnął większą uwagę. 02 Dodatki do spiekania Spiekanie wielu ceramiki specjalnej wymaga udziału środków do spiekania. Rolę środków pomocniczych do spiekania można ogólnie podzielić na następujące części: tworzenie stałego roztworu ze spiekem; zapobieganie przemianie w formę krystaliczną; hamują wzrost ziaren kryształów; wytworzyć fazę ciekłą. Na przykład podczas spiekania tlenku glinu często dodaje się tlenek magnezu MgO jako stabilizator mikrostruktury podczas procesu spiekania. Może udoskonalić ziarna, znacznie zmniejszyć różnicę w energii granicy ziaren, osłabić anizotropię wzrostu ziaren i zahamować nieciągły wzrost ziaren. Ponieważ MgO jest bardzo lotny w wysokich temperaturach, aby osiągnąć dobre wyniki, tlenek itru często miesza się z MgO. Y2O3 może udoskonalić ziarna kryształów i sprzyjać zagęszczaniu spiekania. 03YAG proszek syntetyczny granat itrowo-glinowy (Y3Al5O12) to związek sztuczny, niezawierający naturalnych minerałów, bezbarwny, twardość w skali Mohsa może osiągnąć 8,5, temperatura topnienia 1950 ℃, nierozpuszczalny w kwasie siarkowym, kwasie solnym, kwasie azotowym, kwasie fluorowodorowym itp. Metoda wysokotemperaturowej fazy stałej to tradycyjna metoda wytwarzania proszku YAG. Zgodnie ze stosunkiem uzyskanym na binarnym diagramie fazowym tlenku itru i tlenku glinu, oba proszki miesza się i wypala w wysokiej temperaturze, a proszek YAG tworzy się przez ciało stałe -reakcja fazowa pomiędzy tlenkami. W warunkach wysokiej temperatury, w reakcji tlenku glinu i tlenku itru, najpierw utworzą się mezofazy YAM i YAP, a na końcu YAG.
Wysokotemperaturowa metoda wytwarzania proszku YAG w fazie stałej ma wiele zastosowań. Na przykład wielkość wiązania Al-O jest niewielka, a energia wiązania wysoka. Pod wpływem elektronów parametry optyczne pozostają stabilne, a wprowadzenie pierwiastków ziem rzadkich może znacznie poprawić działanie luminescencji luminescencji. YAG może stać się fosforem poprzez domieszkowanie trójwartościowych jonów metali ziem rzadkich, takich jak Ce3+ i Eu3+. Ponadto kryształ YAG ma dobrą przezroczystość, bardzo stabilne właściwości fizyczne i chemiczne, wysoką wytrzymałość mechaniczną i dobrą odporność na pełzanie termiczne. Jest to laserowy materiał krystaliczny o szerokim spektrum zastosowań i idealnych parametrach.
Przezroczysty ceramiczny tlenek itru YAG crystal 04 zawsze był przedmiotem badań w dziedzinie przezroczystej ceramiki. Należy do sześciennego układu kryształów i ma izotropowe właściwości optyczne każdej osi. W porównaniu z anizotropią przezroczystego tlenku glinu obraz jest mniej zniekształcony, dlatego stopniowo został doceniony i opracowany przez wysokiej klasy obiektywy lub wojskowe okna optyczne. Główne cechy jego właściwości fizycznych i chemicznych to: ①Wysoka temperatura topnienia, stabilność chemiczna i fotochemiczna jest dobra, a zakres przezroczystości optycznej jest szeroki (0,23 ~ 8,0 μm); ②Przy 1050 nm jego współczynnik załamania światła wynosi aż 1,89, co sprawia, że jego teoretyczna przepuszczalność przekracza 80%; ③Y2O3 ma wystarczająco dużo, aby pomieścić większość. Pasmo wzbronione od większego pasma przewodnictwa do pasma walencyjnego poziomu emisji trójwartościowych jonów pierwiastków ziem rzadkich można skutecznie dostosować poprzez domieszkowanie jonów pierwiastków ziem rzadkich. Aby zrealizować wielofunkcyjność jego zastosowania ; ④Energia fononów jest niska, a maksymalna częstotliwość odcięcia fononów wynosi około 550cm-1. Niska energia fononów może tłumić prawdopodobieństwo przejścia niepromienistego, zwiększać prawdopodobieństwo przejścia radiacyjnego i poprawiać wydajność kwantową luminescencji; ⑤Wysoka przewodność cieplna, około 13,6 W/(m·K), wysoka przewodność cieplna jest niezwykle
ważne dla niego jako stały materiał nośnika laserowego.
Przezroczysta ceramika z tlenku itru opracowana przez japońską firmę Kamishima Chemical Company
Temperatura topnienia Y2O3 wynosi około 2690 ℃, a temperatura spiekania w temperaturze pokojowej wynosi około 1700 ~ 1800 ℃. Aby wytworzyć ceramikę przepuszczającą światło, najlepiej zastosować prasowanie na gorąco i spiekanie. Ze względu na doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne, przezroczysta ceramika Y2O3 jest szeroko stosowana i potencjalnie rozwijana, w tym: okna i kopuły rakietowe na podczerwień, soczewki widzialne i podczerwone, wysokoprężne lampy wyładowcze, scyntylatory ceramiczne, lasery ceramiczne i inne pola
Czas publikacji: 25 listopada 2021 r