Önemli nadir toprak bileşikleri: İtriyum oksit tozunun kullanım alanları nelerdir?

Önemli nadir toprak bileşikleri: İtriyum oksit tozunun kullanım alanları nelerdir?

Nadir toprak son derece önemli bir stratejik kaynaktır ve endüstriyel üretimde yeri doldurulamaz bir role sahiptir. Otomobil camı, nükleer manyetik rezonans, fiber optik, sıvı kristal ekran vb. nadir toprak ilavesinden ayrılamaz. Bunlar arasında itriyum (Y) nadir toprak metal elementlerinden biri olup bir tür gri metaldir. Ancak yerkabuğundaki yüksek içeriği nedeniyle fiyatı nispeten ucuzdur ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Mevcut toplumsal üretimde ağırlıklı olarak itriyum alaşımı ve itriyum oksit halinde kullanılmaktadır.

İtriyum Metal
Bunlar arasında itriyum oksit (Y2O3) en önemli itriyum bileşiğidir. Suda ve alkalide çözünmez, asitte çözünür ve beyaz kristal toz görünümündedir (kristal yapısı kübik sisteme aittir). Çok iyi kimyasal stabiliteye sahiptir ve vakum altındadır. Düşük uçuculuk, yüksek ısı direnci, korozyon direnci, yüksek dielektrik, şeffaflık (kızılötesi) ve diğer avantajları nedeniyle birçok alanda uygulanmıştır. Spesifik olanlar nelerdir? Gelin bir göz atalım.

İtriyum oksidin kristal yapısı

01 İtriyumla stabilize edilmiş zirkonya tozunun sentezi. Saf ZrO2'nin yüksek sıcaklıktan oda sıcaklığına soğutulması sırasında aşağıdaki faz değişiklikleri meydana gelecektir: kübik faz (c) → tetragonal faz (t) → monoklinik faz (m), burada 1150°C'de t oluşacak →m faz değişimi, yaklaşık %5'lik bir hacim genişlemesi eşlik eder. Ancak ZrO2'nin t→m faz geçiş noktası oda sıcaklığına sabitlenirse yükleme sırasındaki stres nedeniyle t→m faz geçişi uyarılır. Faz değişiminin oluşturduğu hacim etkisi nedeniyle büyük miktarda kırılma enerjisi emilir. böylece malzeme anormal derecede yüksek bir kırılma enerjisi sergiler, böylece malzeme anormal derecede yüksek bir kırılma dayanıklılığı sergiler, bu da faz dönüşüm dayanıklılığı ve yüksek dayanıklılık ve yüksek aşınma direnciyle sonuçlanır. seks.

Zirkonya seramiklerinin faz değişimiyle sertleşmesini sağlamak için belirli bir stabilizatörün eklenmesi gerekir ve belirli pişirme koşulları altında, oda sıcaklığına kadar yüksek sıcaklıkta stabil faz-dörtgen meta-stabilizasyon, oda sıcaklığında faz dönüştürülebilen bir tetragonal faz elde eder . Stabilizatörlerin zirkonya üzerindeki stabilize edici etkisidir. Y2O3 şimdiye kadar en çok araştırılan zirkonyum oksit stabilizatörüdür. Sinterlenmiş Y-TZP malzemesi oda sıcaklığında mükemmel mekanik özelliklere, yüksek mukavemete, iyi kırılma tokluğuna sahiptir ve kolektifindeki malzemenin tane boyutu küçük ve tekdüzedir, bu nedenle daha fazla ilgi gördü. 02 Sinterleme yardımcıları Birçok özel seramiğin sinterlenmesi, sinterleme yardımcılarının katılımını gerektirir. Sinterleme yardımcılarının rolü genel olarak aşağıdaki bölümlere ayrılabilir: Sinter ile katı bir çözelti oluşturmak; Kristal form dönüşümünü önlemek; kristal tanecik büyümesini engeller; sıvı faz üretir. Örneğin, alüminanın sinterlenmesinde, sinterleme işlemi sırasında mikro yapı stabilizatörü olarak sıklıkla magnezyum oksit MgO eklenir. Taneleri rafine edebilir, tane sınırı enerjisindeki farkı büyük ölçüde azaltabilir, tane büyümesinin anizotropisini zayıflatabilir ve Süreksiz tane büyümesini engelleyebilir. MgO yüksek sıcaklıklarda oldukça uçucu olduğundan, iyi sonuçlar elde etmek için İtriyum oksit sıklıkla MgO ile karıştırılır. Y2O3 kristal tanelerini rafine edebilir ve sinterleme yoğunlaşmasını destekleyebilir. 03YAG toz sentetik itriyum alüminyum garnet (Y3Al5O12) insan yapımı bir bileşiktir, doğal mineraller içermez, renksiz, Mohs sertliği 8.5'e ulaşabilir, erime noktası 1950 ° C, sülfürik asit, hidroklorik asit, nitrik asit, hidroflorik asit vb. içinde çözünmez. yüksek sıcaklıkta katı faz yöntemi, YAG tozu hazırlamak için geleneksel bir yöntemdir. İkili faz diyagramında elde edilen orana göre itriyum oksit ve alüminyum oksit, iki toz karıştırılır ve yüksek sıcaklıkta ateşlenir ve oksitler arasındaki katı faz reaksiyonu yoluyla YAG tozu oluşturulur. Yüksek sıcaklık koşullarında alümina ve itriyum oksitin reaksiyonunda önce YAM ve YAP mezofazları oluşacak, son olarak YAG oluşacaktır.

YAG tozunun hazırlanmasına yönelik yüksek sıcaklıkta katı faz yönteminin birçok uygulaması vardır. Örneğin Al-O bağ boyutu küçüktür ve bağ enerjisi yüksektir. Elektronların etkisi altında optik performans sabit tutulur ve nadir toprak elementlerinin eklenmesi, fosforun lüminesans performansını önemli ölçüde artırabilir. Ve YAG, Ce3+ ve Eu3+ gibi üç değerlikli nadir toprak iyonlarıyla katkılanarak fosfor haline gelebilir. Ek olarak, YAG kristali iyi şeffaflığa, çok kararlı fiziksel ve kimyasal özelliklere, yüksek mekanik dayanıklılığa ve iyi termal sürünme direncine sahiptir. Çok çeşitli uygulamalara ve ideal performansa sahip bir lazer kristal malzemesidir.

YAG kristal 04 şeffaf seramik itriyum oksit her zaman şeffaf seramik alanında araştırma odağı olmuştur. Kübik kristal sistemine aittir ve her eksenin izotropik optik özelliklerine sahiptir. Şeffaf alüminanın anizotropisi ile karşılaştırıldığında görüntü daha az bozulur, bu nedenle giderek üst düzey lensler veya askeri optik pencereler tarafından değerlendi ve geliştirildi. Fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ana özellikleri şunlardır: ①Yüksek erime noktası, Kimyasal ve fotokimyasal stabilite iyidir ve optik şeffaflık aralığı geniştir (0,23 ~ 8,0μm); ②1050nm'de kırılma indisi 1,89 kadar yüksektir, bu da teorik geçirgenliğin %80'den fazla olmasını sağlar; ③Y2O3 çoğuna uyum sağlamak için yeterlidir. Üç değerlikli nadir toprak iyonlarının emisyon seviyesinin daha büyük iletim bandından valans bandına kadar olan bant aralığı, nadir toprak iyonlarının katkılanmasıyla etkili bir şekilde uyarlanabilir. Böylece uygulamasının çok işlevli hale getirilmesi sağlanır. ; ④Fonon enerjisi düşüktür ve maksimum fonon kesme frekansı yaklaşık 550cm-1'dir. Düşük fonon enerjisi, ışınımsız geçiş olasılığını bastırabilir, ışınım geçişi olasılığını artırabilir ve lüminesans kuantum Verimliliğini artırabilir; ⑤Yüksek ısı iletkenliği, yaklaşık 13,6W/(m·K), yüksek ısı iletkenliği son derece

katı bir lazer ortamı malzemesi olarak bunun için önemlidir.

Japonya'nın Kamishima Chemical Company tarafından geliştirilen itriyum oksit şeffaf seramikler

Y2O3'ün erime noktası yaklaşık 2690°C'dir ve oda sıcaklığında sinterleme sıcaklığı yaklaşık 1700~1800°C'dir. Işık geçiren seramikler yapmak için sıcak presleme ve sinterleme kullanmak en iyisidir. Mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı, Y2O3 şeffaf seramikleri yaygın olarak kullanılmakta ve potansiyel olarak geliştirilmektedir: füze kızılötesi pencereleri ve kubbeleri, görünür ve kızılötesi lensler, yüksek basınçlı gaz deşarj lambaları, seramik sintilatörler, seramik lazerler ve diğer alanlar