പ്രധാനപ്പെട്ട അപൂർവ ഭൂമി സംയുക്തങ്ങൾ: യട്രിയം ഓക്സൈഡ് പൊടിയുടെ ഉപയോഗങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

പ്രധാനപ്പെട്ട അപൂർവ ഭൂമി സംയുക്തങ്ങൾ: യട്രിയം ഓക്സൈഡ് പൊടിയുടെ ഉപയോഗങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

അപൂർവ ഭൂമി വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു തന്ത്രപരമായ വിഭവമാണ്, വ്യാവസായിക ഉൽപാദനത്തിൽ ഇതിന് പകരം വയ്ക്കാനാവാത്ത പങ്കുണ്ട്.ഓട്ടോമൊബൈൽ ഗ്ലാസ്, ന്യൂക്ലിയർ മാഗ്നറ്റിക് റെസൊണൻസ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ, ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഡിസ്പ്ലേ മുതലായവ അപൂർവ ഭൂമിയുടെ കൂട്ടിച്ചേർക്കലിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാനാവാത്തതാണ്.അവയിൽ, യട്രിയം (Y) അപൂർവ ഭൂമി ലോഹ മൂലകങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്, ഇത് ഒരുതരം ചാരനിറത്തിലുള്ള ലോഹമാണ്.എന്നിരുന്നാലും, ഭൂമിയുടെ പുറംതോടിലെ ഉയർന്ന ഉള്ളടക്കം കാരണം, വില താരതമ്യേന വിലകുറഞ്ഞതാണ്, അത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. നിലവിലെ സാമൂഹിക ഉൽപ്പാദനത്തിൽ, ഇത് പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത് യട്രിയം അലോയ്, യട്രിയം ഓക്സൈഡ് എന്നിവയുടെ അവസ്ഥയിലാണ്.

Yttrium Metal അവയിൽ യട്രിയം ഓക്സൈഡ് (Y2O3) ആണ് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട യട്രിയം സംയുക്തം.ഇത് വെള്ളത്തിലും ക്ഷാരത്തിലും ലയിക്കാത്തതും ആസിഡിൽ ലയിക്കുന്നതും വെളുത്ത ക്രിസ്റ്റലിൻ പൊടിയുടെ രൂപവുമുണ്ട് (ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന ക്യൂബിക് സിസ്റ്റത്തിൻ്റേതാണ്).ഇതിന് വളരെ നല്ല കെമിക്കൽ സ്ഥിരതയുണ്ട്, കൂടാതെ ശൂന്യതയിലാണ്.കുറഞ്ഞ അസ്ഥിരത, ഉയർന്ന താപ പ്രതിരോധം, നാശ പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന വൈദ്യുത, ​​സുതാര്യത (ഇൻഫ്രാറെഡ്) മറ്റ് ഗുണങ്ങൾ, അതിനാൽ ഇത് പല മേഖലകളിലും പ്രയോഗിച്ചു.എന്താണ് പ്രത്യേകം?നമുക്ക് നോക്കാം.

യട്രിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന

01 യട്രിയം സ്ഥിരതയുള്ള സിർക്കോണിയ പൗഡറിൻ്റെ സമന്വയം.ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ നിന്ന് മുറിയിലെ താപനിലയിലേക്ക് ശുദ്ധമായ ZrO2 തണുപ്പിക്കുമ്പോൾ ഇനിപ്പറയുന്ന ഘട്ട മാറ്റങ്ങൾ സംഭവിക്കും: ക്യൂബിക് ഘട്ടം (c) → ടെട്രാഗണൽ ഘട്ടം (t) → മോണോക്ലിനിക് ഘട്ടം (m), ഇവിടെ t 1150 ° C →m ഘട്ടം മാറ്റം, ഏകദേശം 5% വോളിയം വിപുലീകരണത്തോടൊപ്പമുണ്ട്.എന്നിരുന്നാലും, ZrO2-ൻ്റെ t→m ഫേസ് ട്രാൻസിഷൻ പോയിൻ്റ് മുറിയിലെ ഊഷ്മാവിൽ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, t→m ഘട്ടം പരിവർത്തനം ലോഡ് ചെയ്യുമ്പോൾ സമ്മർദ്ദത്താൽ പ്രേരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഘട്ടം മാറ്റം സൃഷ്ടിക്കുന്ന വോളിയം പ്രഭാവം കാരണം, വലിയ അളവിൽ ഫ്രാക്ചർ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. , അങ്ങനെ മെറ്റീരിയൽ അസാധാരണമായി ഉയർന്ന പൊട്ടൽ ഊർജ്ജം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അങ്ങനെ മെറ്റീരിയൽ അസാധാരണമായി ഉയർന്ന പൊട്ടൽ കാഠിന്യം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി ഘട്ടം പരിവർത്തന കാഠിന്യം, ഉയർന്ന കാഠിന്യവും ഉയർന്ന വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധവും.ലൈംഗികത.

സിർക്കോണിയ സെറാമിക്സിൻ്റെ ഘട്ടം മാറ്റത്തിൻ്റെ കാഠിന്യം കൈവരിക്കുന്നതിന്, ഒരു നിശ്ചിത സ്റ്റെബിലൈസർ ചേർക്കണം, ചില ഫയറിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഉയർന്ന താപനില സ്ഥിരതയുള്ള ഘട്ടം-ടെട്രാഗണൽ മെറ്റാ-സ്റ്റെബിലൈസേഷൻ, മുറിയിലെ താപനിലയിൽ ഘട്ടം ഘട്ടമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യാവുന്ന ഒരു ടെട്രാഗണൽ ഘട്ടം നേടുന്നു. .സിർക്കോണിയയിൽ സ്റ്റെബിലൈസറുകളുടെ സ്ഥിരതയുള്ള ഫലമാണിത്.ഇതുവരെ ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഗവേഷണം നടത്തിയ സിർക്കോണിയം ഓക്സൈഡ് സ്റ്റെബിലൈസറാണ് Y2O3. സിൻ്റർ ചെയ്ത Y-TZP മെറ്റീരിയലിന് ഊഷ്മാവിൽ മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഉയർന്ന ശക്തി, നല്ല വിള്ളൽ കാഠിന്യം, കൂടാതെ അതിൻ്റെ കൂട്ടത്തിലുള്ള മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ധാന്യ വലുപ്പം ചെറുതും ഏകീകൃതവുമാണ്, അതിനാൽ ഇത് കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു.02 സിൻ്ററിംഗ് എയ്‌ഡുകൾ പല പ്രത്യേക സെറാമിക്‌സിൻ്റെ സിൻ്ററിംഗിന് സിൻ്ററിംഗ് എയ്‌ഡുകളുടെ പങ്കാളിത്തം ആവശ്യമാണ്.സിൻ്ററിംഗ് എയ്‌ഡുകളുടെ പങ്ക് പൊതുവെ ഇനിപ്പറയുന്ന ഭാഗങ്ങളായി വിഭജിക്കാം: സിൻ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സോളിഡ് ലായനി ഉണ്ടാക്കുക;ക്രിസ്റ്റൽ രൂപ പരിവർത്തനം തടയുക;ക്രിസ്റ്റൽ ധാന്യ വളർച്ച തടയുക;ദ്രാവക ഘട്ടം ഉത്പാദിപ്പിക്കുക.ഉദാഹരണത്തിന്, അലുമിനയുടെ സിൻ്ററിംഗിൽ, സിൻ്ററിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ മഗ്നീഷ്യം ഓക്സൈഡ് MgO പലപ്പോഴും മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ സ്റ്റെബിലൈസറായി ചേർക്കുന്നു.ഇതിന് ധാന്യങ്ങളെ ശുദ്ധീകരിക്കാനും ധാന്യത്തിൻ്റെ പരിധിയിലെ ഊർജ്ജത്തിലെ വ്യത്യാസം വളരെ കുറയ്ക്കാനും ധാന്യ വളർച്ചയുടെ അനിസോട്രോപിയെ ദുർബലപ്പെടുത്താനും തുടർച്ചയായ ധാന്യ വളർച്ചയെ തടയാനും കഴിയും.ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ MgO വളരെ അസ്ഥിരമായതിനാൽ, നല്ല ഫലങ്ങൾ നേടുന്നതിന്, Yttrium ഓക്സൈഡ് പലപ്പോഴും MgO യുമായി കലർത്തുന്നു.Y2O3 ക്രിസ്റ്റൽ ധാന്യങ്ങളെ ശുദ്ധീകരിക്കാനും സിൻ്ററിംഗ് സാന്ദ്രത പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും കഴിയും.03YAG പൗഡർ സിന്തറ്റിക് ഇട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് (Y3Al5O12) ഒരു മനുഷ്യ നിർമ്മിത സംയുക്തമാണ്, പ്രകൃതിദത്ത ധാതുക്കൾ ഇല്ല, നിറമില്ലാത്ത, Mohs കാഠിന്യം 8.5 ൽ എത്താം, ദ്രവണാങ്കം 1950 ℃, സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്, ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്, ഹൈഡ്രോഫ്ലൂരിക് ആസിഡ് മുതലായവയിൽ ലയിക്കില്ല. YAG പൊടി തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പരമ്പരാഗത രീതിയാണ് ഉയർന്ന ഊഷ്മാവ് സോളിഡ് ഫേസ് രീതി. യട്രിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെയും അലുമിനിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെയും ബൈനറി ഫേസ് ഡയഗ്രാമിൽ ലഭിച്ച അനുപാതം അനുസരിച്ച്, രണ്ട് പൊടികളും കലർത്തി ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ വെടിവയ്ക്കുന്നു, കൂടാതെ YAG പൊടി രൂപം കൊള്ളുന്നു. -ഓക്സൈഡുകൾ തമ്മിലുള്ള ഘട്ട പ്രതികരണം.ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ, അലുമിനയുടെയും യട്രിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെയും പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ, മെസോഫേസുകൾ YAM, YAP എന്നിവ ആദ്യം രൂപപ്പെടുകയും ഒടുവിൽ YAG രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യും.

YAG പൊടി തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഉയർന്ന-താപനില സോളിഡ്-ഫേസ് രീതിക്ക് നിരവധി പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്.ഉദാഹരണത്തിന്, അതിൻ്റെ Al-O ബോണ്ട് വലുപ്പം ചെറുതും ബോണ്ട് ഊർജ്ജം ഉയർന്നതുമാണ്.ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ആഘാതത്തിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ പ്രകടനം സ്ഥിരത നിലനിർത്തുന്നു, കൂടാതെ അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങളുടെ ആമുഖം ഫോസ്ഫറിൻ്റെ ലുമിനസെൻസ് പ്രകടനത്തെ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തും. കൂടാതെ Ce3+, Eu3+ തുടങ്ങിയ ട്രിവാലൻ്റ് അപൂർവ എർത്ത് അയോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് YAG-ന് ഫോസ്ഫറാകാം.കൂടാതെ, YAG ക്രിസ്റ്റലിന് നല്ല സുതാര്യത, വളരെ സ്ഥിരതയുള്ള ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ, ഉയർന്ന മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി, നല്ല തെർമൽ ക്രീപ്പ് പ്രതിരോധം എന്നിവയുണ്ട്.വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും മികച്ച പ്രകടനവുമുള്ള ലേസർ ക്രിസ്റ്റൽ മെറ്റീരിയലാണിത്.

YAG ക്രിസ്റ്റൽ 04 സുതാര്യമായ സെറാമിക് യട്രിയം ഓക്സൈഡ് എല്ലായ്പ്പോഴും സുതാര്യമായ സെറാമിക്സ് മേഖലയിലെ ഗവേഷണ കേന്ദ്രമാണ്.ഇത് ക്യൂബിക് ക്രിസ്റ്റൽ സിസ്റ്റത്തിൽ പെടുന്നു, കൂടാതെ ഓരോ അക്ഷത്തിൻ്റെയും ഐസോട്രോപിക് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്.സുതാര്യമായ അലുമിനയുടെ അനിസോട്രോപ്പിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ചിത്രം കുറച്ച് വികലമാണ്, അതിനാൽ ക്രമേണ, ഹൈ-എൻഡ് ലെൻസുകളോ മിലിട്ടറി ഒപ്റ്റിക്കൽ വിൻഡോകളോ ഇത് വിലമതിക്കുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.അതിൻ്റെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളുടെ പ്രധാന സവിശേഷതകൾ ഇവയാണ്: ①ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം, കെമിക്കൽ, ഫോട്ടോകെമിക്കൽ സ്ഥിരത നല്ലതാണ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ സുതാര്യത ശ്രേണി വിശാലമാണ് (0.23~8.0μm);②1050nm-ൽ, അതിൻ്റെ റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക 1.89 വരെ ഉയർന്നതാണ്, ഇത് 80%-ത്തിലധികം സൈദ്ധാന്തിക സംപ്രേക്ഷണം ഉണ്ടാക്കുന്നു;③Y2O3 ന് ഭൂരിഭാഗവും ഉൾക്കൊള്ളാൻ പര്യാപ്തമാണ്, വലിയ ചാലക ബാൻഡിൽ നിന്ന് ട്രിവാലൻ്റ് അപൂർവ എർത്ത് അയോണുകളുടെ എമിഷൻ ലെവലിൻ്റെ വാലൻസ് ബാൻഡിലേക്കുള്ള ബാൻഡ് വിടവ് അപൂർവ എർത്ത് അയോണുകളുടെ ഡോപ്പിംഗ് വഴി ഫലപ്രദമായി ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും. ;④ ഫോണോൺ ഊർജ്ജം കുറവാണ്, അതിൻ്റെ പരമാവധി ഫോണോൺ കട്ട്-ഓഫ് ഫ്രീക്വൻസി ഏകദേശം 550cm-1 ആണ്.കുറഞ്ഞ ഫോണോൺ ഊർജ്ജം റേഡിയേഷൻ അല്ലാത്ത സംക്രമണത്തിൻ്റെ സംഭാവ്യതയെ അടിച്ചമർത്താനും, റേഡിയേഷൻ സംക്രമണത്തിൻ്റെ സംഭാവ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും, ലുമിനസെൻസ് ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും;⑤ഉയർന്ന താപ ചാലകത, ഏകദേശം 13.6W/(m·K), ഉയർന്ന താപ ചാലകത അങ്ങേയറ്റം

ഒരു സോളിഡ് ലേസർ മീഡിയം മെറ്റീരിയൽ എന്ന നിലയിൽ ഇതിന് പ്രധാനമാണ്.

ജപ്പാനിലെ കമിഷിമ കെമിക്കൽ കമ്പനി വികസിപ്പിച്ച യട്രിയം ഓക്സൈഡ് സുതാര്യമായ സെറാമിക്സ്

Y2O3 യുടെ ദ്രവണാങ്കം ഏകദേശം 2690℃ ആണ്, ഊഷ്മാവിൽ സിൻ്ററിംഗ് താപനില ഏകദേശം 1700~1800℃ ആണ്.ലൈറ്റ് ട്രാൻസ്മിറ്റിംഗ് സെറാമിക്സ് നിർമ്മിക്കാൻ, ചൂടുള്ള അമർത്തലും സിൻ്ററിംഗും ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് നല്ലത്.മികച്ച ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, Y2O3 സുതാര്യമായ സെറാമിക്‌സ് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുകയും വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.