Compuși importanți de pământuri rare: care sunt utilizările pulberii de oxid de ytriu?
Pământul rare este o resursă strategică extrem de importantă și are un rol de neînlocuit în producția industrială. Sticla auto, rezonanța magnetică nucleară, fibra optică, afișajul cu cristale lichide etc. sunt inseparabile de adăugarea pământului rare. Printre acestea, ytriul (Y) este unul dintre elementele de metal cu pământuri rare și este un fel de metal gri. Cu toate acestea, datorită conținutului său ridicat în scoarța terestră, prețul este relativ ieftin și este utilizat pe scară largă. În producția socială actuală, este utilizat în principal în stare de aliaj de ytriu și oxid de ytriu.
ytriu metal
Dintre acestea, oxidul de ytriu (Y2O3) este cel mai important compus de ytriu. Este insolubil în apă și alcali, solubil în acid și are un aspect de pulbere cristalină albă (structura cristalină aparține sistemului cubic). Are stabilitate chimică foarte bună și este sub vid. Volatilitate scăzută, rezistență ridicată la căldură, rezistență la coroziune, dielectric ridicat, transparență (infraroșu) și alte avantaje, așa că a fost aplicat în multe domenii. Care sunt cele specifice? Să aruncăm o privire.
Structura cristalină a oxidului de ytriu
01 Sinteza pulberii de zirconiu stabilizat cu ytriu. Următoarele schimbări de fază vor avea loc în timpul răcirii ZrO2 pur de la temperatură ridicată la temperatura camerei: fază cubică (c) → faza tetragonală (t) → faza monoclinică (m), unde t va apărea la 1150°C →m schimbare de fază, însoțită de o extindere a volumului de aproximativ 5%. Totuși, dacă punctul de tranziție de fază t→m al ZrO2 este stabilizat la temperatura camerei, tranziția de fază t→m este indusă de stres în timpul încărcării. Datorită efectului de volum generat de schimbarea de fază, este absorbită o cantitate mare de energie de rupere. , astfel încât materialul să prezinte o energie de rupere anormal de mare, astfel încât materialul să prezinte o duritate anormal de mare la rupere, rezultând o tenacitate la transformare de fază și o tenacitate ridicată și rezistență ridicată la uzură. sex.
Pentru a obține întărirea prin schimbare de fază a ceramicii din zirconiu, trebuie adăugat un anumit stabilizator și, în anumite condiții de ardere, metastabilizarea fază-tetragonală stabilă la temperatură înaltă la temperatura camerei, obține o fază tetragonală care poate fi transformată în fază la temperatura camerei . Este efectul stabilizator al stabilizatorilor asupra zirconiei. Y2O3 este cel mai cercetat stabilizator de oxid de zirconiu de până acum. Materialul sinterizat Y-TZP are proprietăți mecanice excelente la temperatura camerei, rezistență ridicată, duritate bună la rupere, iar dimensiunea granulelor materialului din colectivul său este mică și uniformă, deci are a atras mai multă atenție. 02 Ajutoare de sinterizare Sinterizarea multor ceramice speciale necesită participarea unor ajutoare de sinterizare. Rolul ajutoarelor de sinterizare poate fi, în general, împărțit în următoarele părți: formarea unei soluții solide cu sinterizarea; Prevenirea transformării formei de cristal; inhibă creșterea granulelor de cristal; produce fază lichidă. De exemplu, în sinterizarea aluminei, oxidul de magneziu MgO este adesea adăugat ca stabilizator de microstructură în timpul procesului de sinterizare. Poate rafina boabele, poate reduce foarte mult diferența de energie a graniței, poate slăbi anizotropia creșterii cerealelor și poate inhiba creșterea discontinuă a cerealelor. Deoarece MgO este foarte volatil la temperaturi ridicate, pentru a obține rezultate bune, oxidul de ytriu este adesea amestecat cu MgO. Y2O3 poate rafina granulele de cristal și poate promova densificarea prin sinterizare. 03YAG pulbere sintetică ytriu aluminiu granat (Y3Al5O12) este un compus artificial, fără minerale naturale, incolor, duritatea Mohs poate ajunge la 8,5, punct de topire 1950 ℃, insolubil în acid sulfuric, acid clorhidric, acid azotic, acid fluorhidric etc. metoda fază solidă la temperatură înaltă este o metodă tradițională de preparare a pulberii YAG.Conform la raportul obținut în diagrama de fază binară dintre oxidul de ytriu și oxidul de aluminiu, cele două pulberi sunt amestecate și arse la temperatură ridicată, iar pulberea YAG se formează prin reacția în fază solidă dintre oxizi. În condiții de temperatură ridicată, în reacția dintre alumină și oxid de ytriu, se vor forma mai întâi mezofazele YAM și YAP, iar în final se vor forma YAG.
Metoda în fază solidă la temperatură înaltă pentru prepararea pulberii YAG are multe aplicații. De exemplu, dimensiunea legăturii sale Al-O este mică și energia de legătură este mare. Sub impactul electronilor, performanța optică este menținută stabilă, iar introducerea elementelor de pământuri rare poate îmbunătăți semnificativ performanța de luminiscență a fosforului. Și YAG poate deveni fosfor prin dopare cu ioni trivalenți de pământuri rare, cum ar fi Ce3+ și Eu3+. În plus, cristalul YAG are o bună transparență, proprietăți fizice și chimice foarte stabile, rezistență mecanică ridicată și rezistență bună la fluaj termic. Este un material cristal laser cu o gamă largă de aplicații și performanță ideală.
YAG crystal 04 ceramică transparentă oxidul de ytriu a fost întotdeauna punctul central al cercetării în domeniul ceramicii transparente. Aparține sistemului cristalin cubic și are proprietățile optice izotrope ale fiecărei axe. În comparație cu anizotropia aluminei transparente, imaginea este mai puțin distorsionată, așa că, treptat, a fost apreciată și dezvoltată de lentile de ultimă generație sau ferestre optice militare. Principalele caracteristici ale proprietăților sale fizice și chimice sunt: ①Punctul de topire ridicat, stabilitatea chimică și fotochimică este bună, iar intervalul de transparență optică este larg (0,23 ~ 8,0 μm); ②La 1050nm, indicele său de refracție este de până la 1,89, ceea ce îl face să aibă o transmitanță teoretică de peste 80%; ③Y2O3 are suficient pentru a găzdui cele mai multe. Intervalul de bandă de la banda de conducție mai mare la banda de valență a nivelului de emisie a ionilor de pământuri rare trivalenți poate fi adaptat în mod eficient prin doparea ionilor de pământuri rare. Pentru a realiza multi-funcționalizarea aplicării sale ; ④ Energia fononului este scăzută, iar frecvența maximă de tăiere a fononului este de aproximativ 550 cm-1. Energia scăzută a fononului poate suprima probabilitatea tranziției non-radiative, crește probabilitatea tranziției la radiație și poate îmbunătăți eficiența cuantică a luminiscenței; ⑤Conductivitate termică ridicată, aproximativ 13,6 W/(m·K), conductivitate termică ridicată este extrem de
important pentru acesta ca material solid mediu cu laser.
Ceramica transparentă cu oxid de ytriu dezvoltat de compania chimică Kamishima din Japonia
Punctul de topire al Y2O3 este de aproximativ 2690 ℃, iar temperatura de sinterizare la temperatura camerei este de aproximativ 1700 ~ 1800 ℃. Pentru a face ceramică care transmite lumina, cel mai bine este să utilizați presarea la cald și sinterizarea. Datorită proprietăților sale fizice și chimice excelente, ceramica transparentă Y2O3 este utilizată pe scară largă și potențial dezvoltată, inclusiv: ferestre și domuri cu infraroșu pentru rachete, lentile vizibile și infraroșii, lămpi cu descărcare în gaz de înaltă presiune, scintilatoare ceramice, lasere ceramice și alte domenii.
Ora postării: 25-nov-2021