Muhim noyob tuproq birikmalari: itriy oksidi kukuni qanday maqsadlarda qo'llaniladi?

Muhim noyob tuproq birikmalari: itriy oksidi kukuni qanday maqsadlarda qo'llaniladi?

Noyob tuproq nihoyatda muhim strategik resurs bo‘lib, sanoat ishlab chiqarishida ajralmas o‘ringa ega. Avtomobil oynasi, yadro magnit rezonansi, optik tola, suyuq kristall displey va boshqalar noyob tuproq qo'shilishidan ajralmasdir. Ular orasida itriy (Y) nodir tuproq metall elementlaridan biri bo'lib, kulrang metallning bir turi hisoblanadi. Biroq, yer qobig'ida yuqori tarkibga ega bo'lganligi sababli, narxi nisbatan arzon va u keng qo'llaniladi.Hozirgi ijtimoiy ishlab chiqarishda u asosan itriy qotishmasi va itriy oksidi holatida qo'llaniladi.

Itriy metall
Ular orasida itriy oksidi (Y2O3) eng muhim itriy birikmasidir. U suvda va ishqorda erimaydi, kislotada eriydi va oq kristall kukun ko'rinishiga ega (kristal strukturasi kubik tizimga tegishli). U juda yaxshi kimyoviy barqarorlikka ega va vakuum ostida. Past uchuvchanlik, yuqori issiqlikka chidamlilik, korroziyaga chidamlilik, yuqori dielektrik, shaffoflik (infraqizil) va boshqa afzalliklar, shuning uchun u ko'plab sohalarda qo'llaniladi. Aniqlari nima? Keling, ko'rib chiqaylik.

Itriy oksidining kristall tuzilishi

01 yttrium stabillashgan zirkoniya kukunining sintezi. Sof ZrO2 ni yuqori haroratdan xona haroratiga sovutish jarayonida quyidagi faza o'zgarishlari sodir bo'ladi: kub faza (c) → tetragonal faza (t) → monoklinik faza (m), bu erda t 1150 ° C da sodir bo'ladi → m faza o'zgarishi, taxminan 5% hajmning kengayishi bilan birga. Biroq, ZrO2 ning t→m fazaga o‘tish nuqtasi xona haroratiga barqarorlashsa, t→m fazaga o‘tish yuklanish vaqtida kuchlanish natijasida yuzaga keladi.Faza o‘zgarishi natijasida hosil bo‘lgan hajm effekti tufayli katta miqdorda sinish energiyasi so‘riladi. , shuning uchun material g'ayritabiiy darajada yuqori sinish energiyasini namoyon qiladi, shuning uchun material g'ayritabiiy darajada yuqori sinish chidamliligini namoyon qiladi, natijada fazali transformatsiyaning qattiqligi va yuqori bo'ladi. qattiqlik va yuqori aşınma qarshilik. jinsiy aloqa.

Zirkonli keramika fazasining o'zgarishini kuchaytirishga erishish uchun ma'lum bir stabilizator qo'shilishi kerak va ma'lum bir pishirish sharoitida xona haroratiga yuqori haroratli barqaror faza-tetragonal meta-stabilizatsiya xona haroratida fazaga aylantirilishi mumkin bo'lgan tetragonal fazani oladi. . Bu stabilizatorlarning zirkoniyaga barqarorlashtiruvchi ta'siri. Y2O3 hozirgi kunga qadar eng ko'p o'rganilgan zirkonyum oksidi stabilizatoridir. Sinterlangan Y-TZP materiali xona haroratida mukammal mexanik xususiyatlarga ega, yuqori quvvatga ega, yaxshi sinish chidamliligi va uning kollektividagi materialning don hajmi kichik va bir xil, shuning uchun u ko'proq e'tiborni tortdi. 02 Sinterlash vositalari Ko'pgina maxsus keramikalarni sinterlashda sinterlash vositalarining ishtiroki talab qilinadi. Sinterlash vositalarining rolini odatda quyidagi qismlarga bo'lish mumkin: sinter bilan qattiq eritma hosil qilish;Kristal shakli o'zgarishini oldini olish; kristall don o'sishini inhibe qilish; suyuq faza hosil qiladi. Misol uchun, aluminani sinterlashda magniy oksidi MgO ko'pincha sinterlash jarayonida mikro tuzilma stabilizatori sifatida qo'shiladi. Bu donalarni tozalashi, don chegarasi energiyasidagi farqni sezilarli darajada kamaytirishi, don o'sishi anizotropiyasini zaiflashtirishi va uzluksiz don o'sishini inhibe qilishi mumkin. MgO yuqori haroratlarda juda uchuvchan bo'lganligi sababli, yaxshi natijalarga erishish uchun itriy oksidi ko'pincha MgO bilan aralashtiriladi. Y2O3 kristall donalarini tozalashi va sinterlash zichligini oshirishi mumkin. 03YAG kukuni sintetik itriyum alyuminiy granatasi (Y3Al5O12) sun'iy birikma bo'lib, tabiiy minerallar yo'q, rangsiz, Mohs qattiqligi 8,5 ga yetishi mumkin, erish nuqtasi 1950 ℃, sulfat kislota, xlorid kislota, nitrat kislota, gidroflorik kislota va boshqalarda erimaydi. yuqori haroratli qattiq faza usuli YAGni tayyorlashning an'anaviy usuli hisoblanadi kukun.Ytriy oksidi va alyuminiy oksidining ikkilik fazali diagrammasida olingan nisbatga ko'ra, ikkita kukun aralashtiriladi va yuqori haroratda pishiriladi va oksidlar orasidagi qattiq fazali reaktsiya orqali YAG kukuni hosil bo'ladi. Yuqori harorat sharoitida alumina va itriy oksidi reaksiyasida birinchi navbatda YAM va YAP mezofazalari, oxirida esa YAG hosil bo'ladi.

YAG kukunini tayyorlash uchun yuqori haroratli qattiq fazali usul ko'plab ilovalarga ega. Misol uchun, uning Al-O bog'lanish hajmi kichik va bog'lanish energiyasi yuqori. Elektronlarning ta'siri ostida optik ishlash barqaror saqlanadi va noyob tuproq elementlarining kiritilishi fosforning luminesans ko'rsatkichlarini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.Va YAG Ce3 + va Eu3 + kabi uch valentli noyob tuproq ionlari bilan doping orqali fosforga aylanishi mumkin. Bundan tashqari, YAG kristalli yaxshi shaffoflik, juda barqaror jismoniy va kimyoviy xususiyatlarga ega, yuqori mexanik kuch va yaxshi termal o'rmalanish qarshiligiga ega. Bu keng ko'lamli ilovalar va ideal ishlashga ega bo'lgan lazer kristalli materialdir.

YAG kristalli 04 shaffof keramik itriy oksidi har doim shaffof keramika sohasida tadqiqot markazi bo'lib kelgan. U kubik kristall tizimiga tegishli va har bir o'qning izotropik optik xususiyatlariga ega. Shaffof alumina anizotropiyasi bilan solishtirganda, tasvir kamroq buzilgan, shuning uchun Asta-sekin, u yuqori darajadagi linzalar yoki harbiy optik oynalar tomonidan baholangan va ishlab chiqilgan. Uning fizik va kimyoviy xossalarining asosiy xarakteristikalari quyidagilardir: ①Yuqori erish nuqtasi, Kimyoviy va fotokimyoviy barqarorlik yaxshi va optik shaffoflik diapazoni keng (0,23 ~ 8,0 mikron); ②1050nm da uning sinishi ko'rsatkichi 1,89 ga teng, bu esa nazariy o'tkazuvchanlikni 80% dan ortiq qiladi; ③Y2O3 ko'p sig'imga ega. Kattaroq o'tkazuvchanlik zonasidan uch valentli noyob tuproq ionlarining emissiya darajasining valentlik bandigacha bo'lgan tarmoqli bo'shlig'i noyob tuproq ionlarini doping qilish orqali samarali tarzda moslashtirilishi mumkin. ; ④Fonon energiyasi past va uning maksimal fononni kesish chastotasi taxminan 550 sm-1. Kam fonon energiyasi radiatsiyaviy bo'lmagan o'tish ehtimolini bostirishi, radiatsiya o'tish ehtimolini oshirishi va luminesans kvant samaradorligini oshirishi mumkin; ⑤Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, taxminan 13,6 Vt/(m·K), yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi juda yuqori

uning uchun qattiq lazerli o'rta material sifatida muhim ahamiyatga ega.

Yaponiyaning Kamishima Chemical kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan itriy oksidli shaffof keramika

Y2O3 ning erish nuqtasi taxminan 2690 ℃ va xona haroratida sinterlash harorati taxminan 1700 ~ 1800 ℃. Yorug'lik o'tkazuvchi keramika tayyorlash uchun issiq presslash va sinterlashdan foydalanish yaxshidir. Ajoyib jismoniy va kimyoviy xossalari tufayli Y2O3 shaffof keramika keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladi va potentsial ravishda ishlab chiqiladi, jumladan: raketa infraqizil oynalari va gumbazlari, ko'rinadigan va infraqizil linzalar, yuqori bosimli gaz deşarj lampalari, keramik sintillyatorlar, keramik lazerlar va boshqa sohalar