Viktiga sällsynta jordartsmetaller: Vad är användningen av yttriumoxidpulver?
Sällsynta jordartsmetaller är en extremt viktig strategisk resurs, och den har en oersättlig roll i industriell produktion. Bilglas, kärnmagnetisk resonans, optisk fiber, flytande kristallskärm, etc. är oskiljaktiga från tillägget av sällsynta jordartsmetaller. Bland dem är yttrium (Y) ett av de sällsynta jordartsmetallerna och är en sorts grå metall. Men på grund av dess höga innehåll i jordskorpan är priset relativt billigt och det används flitigt. I den nuvarande sociala produktionen används det främst i tillståndet av yttriumlegering och yttriumoxid.
Yttrium metall
Bland dem är yttriumoxid (Y2O3) den viktigaste yttriumföreningen. Det är olösligt i vatten och alkali, lösligt i syra och har ett utseende av vitt kristallint pulver (kristallstrukturen tillhör det kubiska systemet). Den har mycket god kemisk stabilitet och är under vakuum. Låg flyktighet, hög värmebeständighet, korrosionsbeständighet, hög dielektrikum, transparens (infraröd) och andra fördelar, så det har använts inom många områden. Vilka är de specifika? Låt oss ta en titt.
Kristallstrukturen av yttriumoxid
01 Syntes av yttriumstabiliserat zirkoniumoxidpulver. Följande fasförändringar kommer att ske under kylningen av ren ZrO2 från hög temperatur till rumstemperatur: kubisk fas (c) → tetragonal fas (t) → monoklinisk fas (m), där t kommer att inträffa vid 1150°C →m fasförändring, åtföljs av en volymökning på ca 5 %. Men om t→m fasövergångspunkten för ZrO2 stabiliseras till rumstemperatur, induceras t→m fasövergången av stress under belastning. På grund av volymeffekten som genereras av fasändringen, absorberas en stor mängd brottenergi. , så att materialet uppvisar en onormalt hög brottenergi, så att materialet uppvisar en onormalt hög brottseghet, vilket resulterar i fasomvandlingsseghet och hög seghet och hög slitstyrka. sex.
För att uppnå fasförändringshärdningen av zirkoniumoxidkeramer måste en viss stabilisator tillsättas och under vissa bränningsförhållanden erhåller den högtemperaturstabila fas-tetragonala metastabiliseringen till rumstemperatur en tetragonal fas som kan fastransformeras vid rumstemperatur . Det är den stabiliserande effekten av stabilisatorer på zirkoniumoxid. Y2O3 är den mest undersökta zirkoniumoxidstabilisatorn hittills. Det sintrade Y-TZP-materialet har utmärkta mekaniska egenskaper vid rumstemperatur, hög hållfasthet, god brottseghet och kornstorleken på materialet i dess samling är liten och enhetlig, så det har väckte mer uppmärksamhet. 02 Sintringshjälpmedel Sintring av många specialkeramer kräver medverkan av sintringshjälpmedel. Rollen för sintringshjälpmedel kan generellt delas in i följande delar: bildande av en fast lösning med sintern;Förhindra kristallformomvandling; inhibera tillväxt av kristallkorn; producera flytande fas. Till exempel, vid sintring av aluminiumoxid tillsätts ofta magnesiumoxid MgO som en mikrostrukturstabilisator under sintringsprocessen. Det kan förfina kornen, kraftigt minska skillnaden i korngränsenergi, försvaga korntillväxtens anisotropi och hämma diskontinuerlig korntillväxt. Eftersom MgO är mycket flyktigt vid höga temperaturer, för att uppnå bra resultat, blandas Yttriumoxid ofta med MgO. Y2O3 kan förfina kristallkornen och främja sintringsförtätning. 03YAG pulver syntetisk yttrium aluminium granat (Y3Al5O12) är en konstgjord förening, inga naturliga mineraler, färglös, Mohs hårdhet kan nå 8,5, smältpunkt 1950 ℃, olöslig i svavelsyra, saltsyra, salpetersyra, fluorvätesyra, etc. hög temperatur fastfasmetoden är en traditionell metod för att framställa YAG-pulver. Enligt förhållande erhållet i det binära fasdiagrammet för yttriumoxid och aluminiumoxid, de två pulvren blandas och bränns vid hög temperatur, och YAG-pulver bildas genom fastfasreaktionen mellan oxiderna. Under höga temperaturförhållanden, i reaktionen av aluminiumoxid och yttriumoxid, kommer mesofaserna YAM och YAP att bildas först, och slutligen kommer YAG att bildas.
Högtemperaturfastfasmetoden för framställning av YAG-pulver har många applikationer. Till exempel är dess Al-O-bindningsstorlek liten och bindningsenergin är hög. Under påverkan av elektroner hålls den optiska prestandan stabil, och införandet av sällsynta jordartsmetaller kan avsevärt förbättra fosforns luminescensprestanda. Och YAG kan bli fosfor genom dopning med trevärda sällsynta jordartsmetalljoner som Ce3+ och Eu3+. Dessutom har YAG-kristallen god transparens, mycket stabila fysikaliska och kemiska egenskaper, hög mekanisk hållfasthet och god termisk krypbeständighet. Det är ett laserkristallmaterial med ett brett utbud av applikationer och idealisk prestanda.
YAG crystal 04 transparent keramisk yttriumoxid har alltid varit forskningsfokus inom området transparent keramik. Den tillhör det kubiska kristallsystemet och har de isotropiska optiska egenskaperna för varje axel. Jämfört med anisotropin hos transparent aluminiumoxid är bilden mindre förvrängd, så gradvis har den värderats och utvecklats av avancerade linser eller militära optiska fönster. De huvudsakliga egenskaperna hos dess fysikaliska och kemiska egenskaper är: ①Hög smältpunkt, den kemiska och fotokemiska stabiliteten är god, och det optiska transparensområdet är brett (0,23~8,0μm); ②Vid 1050nm är dess brytningsindex så högt som 1,89, vilket gör att den har en teoretisk transmittans på mer än 80 %; ③Y2O3 har tillräckligt för att rymma de flesta. Bandgapet från det större ledningsbandet till valensbandet för emissionsnivån för trivalenta sällsynta jordartsmetalljoner kan effektivt skräddarsys genom dopning av sällsynta jordartsmetalljoner. För att förverkliga multifunktionaliseringen av dess tillämpning ; ④ Fononenergin är låg och dess maximala fonongränsfrekvens är cirka 550 cm-1. Den låga fononenergin kan undertrycka sannolikheten för icke-strålningsövergång, öka sannolikheten för strålningsövergång och förbättra luminescenskvanteffektiviteten; ⑤Hög värmeledningsförmåga, cirka 13,6W/(m·K), hög värmeledningsförmåga är extremt
viktigt för det som ett fast lasermediummaterial.
Yttriumoxid transparent keramik utvecklad av Japans Kamishima Chemical Company
Smältpunkten för Y2O3 är cirka 2690 ℃, och sintringstemperaturen vid rumstemperatur är cirka 1700 ~ 1800 ℃. För att göra ljusgenomsläppande keramik är det bäst att använda varmpressning och sintring. På grund av dess utmärkta fysikaliska och kemiska egenskaper används Y2O3 transparent keramik i stor utsträckning och potentiellt utvecklad, inklusive: missil infraröda fönster och kupoler, synliga och infraröda linser, högtrycksgasurladdningslampor, keramiska scintillatorer, keramiska lasrar och andra områden
Posttid: 2021-nov-25