Dôležité zlúčeniny vzácnych zemín: Aké sú využitie prášku oxidu ytria?

Dôležité zlúčeniny vzácnych zemín: Aké sú využitie prášku oxidu ytria?

Vzácna zemina je mimoriadne dôležitá strategická surovina a v priemyselnej výrobe má nezastupiteľnú úlohu. Automobilové sklo, nukleárna magnetická rezonancia, optické vlákno, displej z tekutých kryštálov atď. sú neoddeliteľné od pridania vzácnych zemín. Medzi nimi je ytrium (Y) jedným z kovových prvkov vzácnych zemín a je to druh šedého kovu. Pre svoj vysoký obsah v zemskej kôre je však pomerne lacný a má široké využitie. V súčasnej spoločenskej výrobe sa používa najmä v stave zliatiny ytria a oxidu ytria.

Ytrium Metal
Spomedzi nich je najdôležitejšou zlúčeninou ytria oxid ytria (Y2O3). Je nerozpustný vo vode a zásadách, rozpustný v kyselinách a má vzhľad bieleho kryštalického prášku (kryštálová štruktúra patrí do kubickej sústavy). Má veľmi dobrú chemickú stabilitu a je vo vákuu. Nízka prchavosť, vysoká tepelná odolnosť, odolnosť proti korózii, vysoké dielektrikum, priehľadnosť (infračervené) a ďalšie výhody, takže sa používa v mnohých oblastiach. Aké sú konkrétne? Poďme sa na to pozrieť.

Kryštalická štruktúra oxidu ytria

01 Syntéza prášku zirkónia stabilizovaného ytriom. Počas ochladzovania čistého ZrO2 z vysokej teploty na izbovú teplotu nastanú nasledujúce fázové zmeny: kubická fáza (c) → tetragonálna fáza (t) → monoklinická fáza (m), kde t nastane pri 1150 °C → m fázová zmena, sprevádzané zväčšením objemu približne o 5 %. Ak je však bod fázového prechodu t→m ZrO2 stabilizovaný na izbovú teplotu, fázový prechod t→m je vyvolaný napätím počas zaťaženia. V dôsledku objemového efektu generovaného fázovou zmenou sa absorbuje veľké množstvo lomovej energie , takže materiál vykazuje abnormálne vysokú lomovú energiu, takže materiál vykazuje abnormálne vysokú lomovú húževnatosť, čo má za následok húževnatosť fázovej transformácie a vysokú húževnatosť a vysokú odolnosť proti opotrebovaniu. sex.

Na dosiahnutie fázového spevnenia zirkóniovej keramiky je potrebné pridať určitý stabilizátor a za určitých podmienok vypaľovania, vysokoteplotne stabilná fázovo-tetragonálna meta-stabilizácia na izbovú teplotu, získa tetragonálnu fázu, ktorá môže byť fázovo transformovaná pri izbovej teplote. . Ide o stabilizačný účinok stabilizátorov na oxid zirkoničitý. Y2O3 je doteraz najviac skúmaný stabilizátor oxidu zirkoničitého. Spekaný materiál Y-TZP má vynikajúce mechanické vlastnosti pri izbovej teplote, vysokú pevnosť, dobrú lomovú húževnatosť a zrnitosť materiálu v súhrne je malá a rovnomerná, takže má upútali viac pozornosti. 02 Pomôcky na spekanie Spekanie mnohých špeciálnych keramických materiálov si vyžaduje účasť spekacích pomôcok. Úlohu spekacích pomôcok možno vo všeobecnosti rozdeliť do nasledujúcich častí: tvorba tuhého roztoku s aglomerátom; zabránenie transformácii kryštálovej formy; inhibovať rast kryštálových zŕn; produkovať kvapalnú fázu. Napríklad pri spekaní oxidu hlinitého sa oxid horečnatý MgO často pridáva ako stabilizátor mikroštruktúry počas procesu spekania. Môže zjemniť zrná, výrazne znížiť rozdiel v energii na hranici zŕn, oslabiť anizotropiu rastu zŕn a inhibovať prerušovaný rast zŕn. Pretože MgO je pri vysokých teplotách veľmi prchavý, na dosiahnutie dobrých výsledkov sa oxid ytritý často mieša s MgO. Y2O3 môže zušľachťovať kryštálové zrná a podporovať zahusťovanie spekaním. 03YAG práškový syntetický ytriový hliníkový granát (Y3Al5O12) je umelo vyrobená zlúčenina, bez prírodných minerálov, bezfarebný, Mohsova tvrdosť môže dosiahnuť 8,5, bod topenia 1950 ℃, nerozpustný v kyseline sírovej, kyseline chlorovodíkovej, kyseline dusičnej, fluorovodíkovej atď. vysokoteplotná metóda tuhej fázy je tradičný spôsob prípravy prášku YAG.Podľa pomeru získaného v binárny fázový diagram oxidu ytria a oxidu hlinitého, dva prášky sa zmiešajú a vypália pri vysokej teplote a YAG prášok sa vytvorí reakciou v tuhej fáze medzi oxidmi. Za podmienok vysokej teploty pri reakcii oxidu hlinitého a oxidu ytria najskôr vzniknú mezofázy YAM a YAP a nakoniec vznikne YAG.

Vysokoteplotná metóda prípravy YAG prášku v pevnej fáze má mnoho aplikácií. Napríklad veľkosť väzby Al-O je malá a energia väzby je vysoká. Pod vplyvom elektrónov sa optický výkon udržiava stabilný a zavedenie prvkov vzácnych zemín môže výrazne zlepšiť luminiscenčný výkon fosforu. A YAG sa môže stať fosforom dopovaním trojmocnými iónmi vzácnych zemín, ako sú Ce3+ a Eu3+. Okrem toho má kryštál YAG dobrú transparentnosť, veľmi stabilné fyzikálne a chemické vlastnosti, vysokú mechanickú pevnosť a dobrú tepelnú odolnosť proti tečeniu. Ide o laserový kryštálový materiál so širokou škálou aplikácií a ideálnym výkonom.

Transparentná keramika YAG crystal 04 Oxid ytritý bol vždy stredobodom výskumu v oblasti transparentnej keramiky. Patrí do kubickej kryštálovej sústavy a má izotropné optické vlastnosti každej osi. V porovnaní s anizotropiou priehľadného oxidu hlinitého je obraz menej skreslený, preto ho postupne oceňovali a rozvíjali špičkové šošovky alebo vojenské optické okná. Hlavné charakteristiky jeho fyzikálnych a chemických vlastností sú: ① Vysoká teplota topenia, chemická a fotochemická stabilita je dobrá a rozsah optickej priehľadnosti je široký (0,23 ~ 8,0 μm); ②Pri 1050nm je jeho index lomu až 1,89, vďaka čomu má teoretickú priepustnosť viac ako 80%; ③Y2O3 má dostatok na prispôsobenie sa väčšine Pásmová medzera od väčšieho vodivého pásma k valenčnému pásmu úrovne emisií trojmocných iónov vzácnych zemín môže byť účinne prispôsobená dopovaním iónov vzácnych zemín. Aby sa realizovala multifunkčnosť jeho aplikácie ; ④Fonónová energia je nízka a jej maximálna medzná frekvencia fonónu je približne 550 cm-1. Nízka fonónová energia môže potlačiť pravdepodobnosť neradiačného prechodu, zvýšiť pravdepodobnosť prechodu žiarenia a zlepšiť kvantovú účinnosť luminiscencie; ⑤ Vysoká tepelná vodivosť, približne 13,6 W/(m·K), vysoká tepelná vodivosť je extrémne

dôležité pre to ako pevný materiál laserového média.

Transparentná keramika s oxidom ytritým vyvinutá japonskou spoločnosťou Kamishima Chemical Company

Teplota topenia Y2O3 je asi 2690 ℃ a teplota spekania pri izbovej teplote je asi 1700 ~ 1800 ℃. Na výrobu keramiky prepúšťajúcej svetlo je najlepšie použiť lisovanie za tepla a spekanie. Vďaka svojim vynikajúcim fyzikálnym a chemickým vlastnostiam je priehľadná keramika Y2O3 široko používaná a potenciálne vyvíjaná, vrátane: raketových infračervených okien a kupol, viditeľných a infračervených šošoviek, vysokotlakových plynových výbojok, keramických scintilátorov, keramických laserov a ďalších oblastí