Các hợp chất đất hiếm quan trọng: Công dụng của bột oxit yttrium là gì?
Đất hiếm là nguồn tài nguyên chiến lược cực kỳ quan trọng, có vai trò không thể thay thế trong sản xuất công nghiệp. Kính ô tô, cộng hưởng từ hạt nhân, cáp quang, màn hình tinh thể lỏng, v.v. không thể tách rời việc bổ sung đất hiếm. Trong số đó, yttrium (Y) là một trong những nguyên tố kim loại đất hiếm và là một loại kim loại màu xám. Tuy nhiên, do hàm lượng cao trong vỏ trái đất nên giá thành tương đối rẻ và được sử dụng rộng rãi. Trong sản xuất xã hội hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng ở trạng thái hợp kim yttri và oxit yttrium.
Yttri kim loại
Trong số đó, yttri oxit (Y2O3) là hợp chất yttrium quan trọng nhất. Nó không hòa tan trong nước và kiềm, hòa tan trong axit và có dạng bột tinh thể màu trắng (cấu trúc tinh thể thuộc hệ khối). Nó có độ ổn định hóa học rất tốt và ở trạng thái chân không. Độ bay hơi thấp, khả năng chịu nhiệt cao, chống ăn mòn, chất điện môi cao, độ trong suốt (hồng ngoại) và các ưu điểm khác nên đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Những cái cụ thể là gì? Chúng ta hãy xem.
Cấu trúc tinh thể của oxit yttri
01 Tổng hợp bột zirconia ổn định yttrium. Những thay đổi pha sau đây sẽ xảy ra trong quá trình làm lạnh ZrO2 nguyên chất từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ phòng: pha lập phương (c) → pha tứ giác (t) → pha đơn nghiêng (m), trong đó t sẽ xảy ra ở 1150°C →m thay đổi pha, kèm theo sự mở rộng khối lượng khoảng 5%. Tuy nhiên, nếu điểm chuyển pha t→m của ZrO2 được ổn định ở nhiệt độ phòng, thì quá trình chuyển pha t→m được gây ra bởi ứng suất trong quá trình tải. Do hiệu ứng âm lượng được tạo ra bởi sự thay đổi pha, một lượng lớn năng lượng đứt gãy được hấp thụ , do đó vật liệu có năng lượng đứt gãy cao bất thường, do đó vật liệu có độ bền đứt gãy cao bất thường, dẫn đến độ bền chuyển pha, độ bền cao và khả năng chống mài mòn cao. tình dục.
Để đạt được độ cứng thay đổi pha của gốm zirconia, phải thêm một chất ổn định nhất định và trong các điều kiện nung nhất định, quá trình ổn định meta pha-tứ giác ổn định ở nhiệt độ cao đến nhiệt độ phòng, thu được pha tứ giác có thể chuyển pha ở nhiệt độ phòng . Đó là tác dụng ổn định của chất ổn định trên zirconia. Y2O3 là chất ổn định oxit zirconium được nghiên cứu nhiều nhất cho đến nay. Vật liệu Y-TZP thiêu kết có các tính chất cơ học tuyệt vời ở nhiệt độ phòng, độ bền cao, độ bền gãy tốt và kích thước hạt của vật liệu trong tập thể của nó nhỏ và đồng đều, do đó nó có thu hút được nhiều sự chú ý hơn. 02 Chất hỗ trợ thiêu kết Quá trình thiêu kết của nhiều loại gốm sứ đặc biệt cần có sự tham gia của chất hỗ trợ thiêu kết. Vai trò của chất hỗ trợ thiêu kết nói chung có thể được chia thành các phần sau: tạo thành dung dịch rắn với chất thiêu kết;Ngăn chặn sự biến đổi dạng tinh thể; ức chế sự phát triển của hạt tinh thể; tạo ra pha lỏng. Ví dụ, trong quá trình thiêu kết alumina, magie oxit MgO thường được thêm vào làm chất ổn định cấu trúc vi mô trong quá trình thiêu kết. Nó có thể tinh chế các hạt, làm giảm đáng kể sự khác biệt về năng lượng biên của hạt, làm suy yếu tính dị hướng của sự phát triển của hạt và ức chế sự phát triển của hạt không liên tục. Vì MgO rất dễ bay hơi ở nhiệt độ cao nên để đạt được kết quả tốt người ta thường trộn Yttrium oxit với MgO. Y2O3 có thể tinh chế các hạt tinh thể và thúc đẩy quá trình cô đặc thiêu kết. 03YAG bột ngọc hồng lựu yttrium nhôm tổng hợp (Y3Al5O12) là hợp chất nhân tạo, không có khoáng chất tự nhiên, không màu, độ cứng Mohs có thể đạt tới 8,5, nhiệt độ nóng chảy 1950oC, không hòa tan trong axit sulfuric, axit clohydric, axit nitric, axit hydrofluoric, v.v. Phương pháp pha rắn ở nhiệt độ cao là phương pháp truyền thống để điều chế bột YAG. Theo tỷ lệ thu được trong sơ đồ pha nhị phân của yttri oxit và nhôm oxit, hai loại bột được trộn và nung ở nhiệt độ cao, và bột YAG được hình thành thông qua phản ứng pha rắn giữa các oxit. Trong điều kiện nhiệt độ cao, trong phản ứng của alumina và yttri oxit, các pha trung bình YAM và YAP sẽ được hình thành trước tiên, và cuối cùng là YAG sẽ được hình thành.
Phương pháp pha rắn ở nhiệt độ cao để điều chế bột YAG có nhiều ứng dụng. Ví dụ, kích thước liên kết Al-O của nó nhỏ và năng lượng liên kết cao. Dưới tác động của các điện tử, hiệu suất quang học được giữ ổn định và việc đưa vào các nguyên tố đất hiếm có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát quang của phốt pho. Và YAG có thể trở thành phốt pho bằng cách pha tạp các ion đất hiếm hóa trị ba như Ce3+ và Eu3+. Ngoài ra, tinh thể YAG có độ trong suốt tốt, tính chất vật lý và hóa học rất ổn định, độ bền cơ học cao và khả năng chống rão nhiệt tốt. Nó là vật liệu tinh thể laser có nhiều ứng dụng và hiệu suất lý tưởng.
YAG Crystal 04 gốm yttrium oxit trong suốt luôn là tâm điểm nghiên cứu trong lĩnh vực gốm sứ trong suốt. Nó thuộc hệ tinh thể lập phương và có tính chất quang đẳng hướng của mỗi trục. So với tính dị hướng của alumina trong suốt, hình ảnh ít bị méo hơn nên dần dần được đánh giá cao và phát triển bởi các thấu kính cao cấp hoặc cửa sổ quang học quân sự. Các đặc điểm chính của tính chất vật lý và hóa học của nó là: ①Điểm nóng chảy cao,Độ ổn định hóa học và quang hóa tốt và phạm vi trong suốt quang học rộng (0,23 ~ 8,0μm); ②Ở 1050nm, chỉ số khúc xạ của nó cao tới 1,89, khiến nó có độ truyền qua lý thuyết trên 80%; ③Y2O3 có đủ để đáp ứng hầu hết Khoảng cách dải từ dải dẫn lớn hơn đến dải hóa trị của mức phát xạ của các ion đất hiếm hóa trị ba có thể được điều chỉnh một cách hiệu quả bằng cách pha tạp các ion đất hiếm. Để nhận ra tính đa chức năng của ứng dụng của nó ; ④Năng lượng phonon thấp và tần số cắt phonon tối đa của nó là khoảng 550cm-1. Năng lượng phonon thấp có thể triệt tiêu xác suất chuyển tiếp không bức xạ, tăng xác suất chuyển tiếp bức xạ và cải thiện Hiệu suất lượng tử phát quang; ⑤Độ dẫn nhiệt cao, khoảng 13,6W/(m·K), độ dẫn nhiệt cao cực kỳ cao
quan trọng đối với nó như một vật liệu trung bình laser rắn.
Gốm sứ trong suốt oxit Yttri được phát triển bởi Công ty Hóa chất Kamishima của Nhật Bản
Điểm nóng chảy của Y2O3 là khoảng 2690oC và nhiệt độ thiêu kết ở nhiệt độ phòng là khoảng 1700 ~ 1800oC. Để làm gốm truyền ánh sáng, tốt nhất nên sử dụng phương pháp ép nóng và thiêu kết. Do đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời, gốm trong suốt Y2O3 được sử dụng rộng rãi và có tiềm năng phát triển, bao gồm: cửa sổ và mái vòm hồng ngoại tên lửa, thấu kính nhìn thấy và hồng ngoại, đèn phóng khí áp suất cao, máy phát sáng gốm, laser gốm và các lĩnh vực khác
Thời gian đăng: 25/11/2021