Vigtige sjældne jordforbindelser: Hvad er anvendelsen af ​​yttriumoxidpulver?

Vigtige sjældne jordforbindelser: Hvad er anvendelsen af ​​yttriumoxidpulver?

Sjælden jord er en ekstremt vigtig strategisk ressource, og den har en uerstattelig rolle i industriel produktion. Bilglas, nukleær magnetisk resonans, optisk fiber, flydende krystalvisning osv. Er uadskillelige fra tilsætning af sjælden jord. Blandt dem er Yttrium (Y) et af de sjældne jordmetalelementer og er en slags grå metal. På grund af dets høje indhold i jordens skorpe er prisen imidlertid relativt billig, og den er vidt brugt. I den aktuelle sociale produktion bruges det hovedsageligt i staten yttriumlegering og yttriumoxid.

Yttrium metalamong dem, yttriumoxid (Y2O3) er den vigtigste yttriumforbindelse. Det er uopløseligt i vand og alkali, opløselig i syre og har et udseende af hvidt krystallinsk pulver (krystalstrukturen hører til det kubiske system). Det har meget god kemisk stabilitet og er under vakuum. Lav volatilitet, høj varmemodstand, korrosionsmodstand, høj dielektrisk, gennemsigtighed (infrarød) og andre fordele, så det er blevet anvendt på mange områder. Hvad er de specifikke? Lad os tage et kig.

Krystalstrukturen af ​​yttriumoxid

01 Syntese af yttriumstabiliseret zirconia -pulver. Følgende faseændringer vil forekomme under afkøling af ren ZRO2 fra høj temperatur til stuetemperatur: kubisk fase (C) → tetragonal fase (T) → monoklinisk fase (M), hvor T vil forekomme ved 1150 ° C → m faseændring, ledsaget af en volumenudvidelse på ca. 5%. Hvis T → M -faseovergangspunktet for ZRO2 imidlertid er stabiliseret til stuetemperatur, induceres T → M -faseovergangen af ​​stress under belastning. slidstyrke. køn.

For at opnå faseændringen af ​​zirconia-keramik skal der tilsættes en bestemt stabilisator, og under visse fyringsbetingelser opnås den høje temperatur stabile fase-tetragonale metatabilisering til stuetemperatur, en tetragonal fase, der kan fase-transformeres ved stuetemperatur. Det er den stabiliserende virkning af stabilisatorer på zirconia. Y2O3 er det mest undersøgte zirconiumoxidstabilisator indtil videre. Det sintrede Y-TZP-materiale har fremragende mekaniske egenskaber ved stuetemperatur, høj styrke, god brudhøshed, og kornstørrelsen af ​​materialet i dets kollektive er lille og ensartet, så det har tiltrukket mere opmærksomhed. 02 Sintring AIDS Sintring af mange specielle keramik kræver deltagelse af sintringshjælpemidler. Sintringshjælpens rolle kan generelt opdeles i følgende dele: dannelse af en solid opløsning med sinteren; forhindre krystalformtransformation; inhiberer krystalkornsvækst; producere flydende fase. I sintring af aluminiumoxid tilsættes for eksempel Magnesiumoxid MgO ofte som en mikrostrukturstabilisator under sintringsprocessen. Det kan forfine kornene, reducere forskellen i korngrænseenergi kraftigt, svække anisotropien af ​​kornvækst og hæmme diskontinuerlig kornvækst. Da MGO er meget flygtigt ved høje temperaturer, for at opnå gode resultater, blandes yttriumoxid ofte med MgO. Y2O3 kan forfine krystalkornene og fremme sintring -fortætning. 03yag pulver syntetisk yttrium aluminium granat (y3al5o12) er en menneskeskabt forbindelse, ingen naturlige mineraler, farveløs, mohs hårdhed kan nå 8,5, smeltepunkt 1950 ℃, uopløselig i svovlsyre, saltmetod for præparativ Yag, snitresyre, hydrofluorisk syre osv. Pulver. I henhold til forholdet opnået i det binære fasediagram over yttriumoxid og aluminiumoxid blandes de to pulvere og fyres ved høj temperatur, og YAG-pulver dannes gennem fastfase-reaktionen mellem oxiderne. Under høje temperaturforhold, i reaktionen af ​​aluminiumoxid og yttriumoxid, dannes mesophaserne YAM og YAP først, og til sidst vil YAG blive dannet.

Højtemperaturen fastfase-metode til fremstilling af YAG-pulver har mange anvendelser. For eksempel er dens al-O-bindingsstørrelse lille, og bindingsenergien er høj. Under virkningen af ​​elektroner holdes den optiske ydeevne stabil, og introduktionen af ​​sjældne jordelementer kan markant forbedre luminescensens ydeevne af phosphoren. Og YAG kan blive fosfor ved doping med trivalente sjældne jord ioner, såsom Ce3+ og EU3+. Derudover har YAG Crystal god gennemsigtighed, meget stabile fysiske og kemiske egenskaber, høj mekanisk styrke og god termisk krybbestandighed. Det er et laserkrystallmateriale med en lang række applikationer og ideel ydelse.

YAG Crystal 04 Gennemsigtig keramisk yttriumoxid har altid været forskningsfokus inden for gennemsigtig keramik. Det hører til det kubiske krystalsystem og har de isotrope optiske egenskaber ved hver akse. Sammenlignet med anisotropien af ​​gennemsigtig aluminiumoxid er billedet mindre forvrænget, så gradvist er det værdsat og udviklet af avancerede linser eller militære optiske vinduer. De vigtigste egenskaber ved dets fysiske og kemiske egenskaber er: ①Høj smeltepunkt, den kemiske og fotokemiske stabilitet er god, og det optiske gennemsigtighedsområde er bredt (0,23 ~ 8,0 μm); ②at 1050nm er dets brydningsindeks så højt som 1,89, hvilket gør det til en teoretisk transmission på mere end 80%; ③Y2O3 har nok til at rumme det meste af båndgabet fra det større ledningsbånd til valensbåndet af emissionsniveauet for trivalente sjældne jordioner kan tilpasses effektivt ved doping af sjældne jordioner. Så at realisere multifunktionaliseringen af ​​dens anvendelse; ④ Phonon-energien er lav, og dens maksimale fononafskæringsfrekvens er ca. 550 cm-1. Den lave fononenergi kan undertrykke sandsynligheden for ikke-strålende overgang, øge sandsynligheden for strålingsovergang og forbedre luminescens-kvanteeffektiviteten; ⑤ Høj termisk ledningsevne, ca. 13,6W/(M · K), høj termisk ledningsevne er ekstremt

Vigtigt for det som et fast lasermediummateriale.

Yttriumoxid gennemsigtig keramik udviklet af Japans Kamishima Chemical Company

Smeltningspunktet for Y2O3 er omkring 2690 ℃, og sintringstemperaturen ved stuetemperatur er ca. 1700 ~ 1800 ℃. For at fremstille lysoverførende keramik er det bedst at bruge varm presning og sintring. På grund af dets fremragende fysiske og kemiske egenskaber er Y2O3 gennemsigtig keramik vidt brugt og potentielt udviklet, herunder: missilinfrarøde vinduer og kupler, synlige og infrarøde linser, højtryksgasudladningslamper, keramiske scintillatorer, keramiske lasere og andre felter