热喷涂粉末制作详解原料稀土氧化钇Y2O

北京中科白癜风医院科学大讲堂 http://www.kstejiao.com/

“钇”的发现及元素名称的由来

钇是通过许多人的努力发现的。年,瑞典人KarlAxelArrhenius(-)在瑞典斯德哥尔摩附近的Ytterby村的一个采石场意外发现了致密而重的黑色矿石。Arrhenius将矿石命名为“Ytterbite”,以发现矿石的村庄的名称为矿物添加后缀“ite”,他委托几位科学家开始分析这里的矿石。

其中,芬兰化学家约翰·加多林(JohanGadolin,-)于年成功地从镱矿中分离出一种新的氧化物,并于年发表了这项研究的结果。

年,瑞典化学家安德斯·古斯塔夫·埃克伯格(AndersGustafEkeberg,-年)将这种新氧化物命名为钇。

原来,这世间出来的氧化钇并不是单一的纯物质,而是几种稀土元素结合在一起。年,德国化学家弗里德里希·沃勒(FriedrichWhler,-年)第一个从钇矿石中分离出“钇”元素。

年,在加多林的氧化钇中发现了全部十种新元素,占所有稀土元素的一半以上。

首次发现的稀土元素钇

“钇(Y,原子序数39)”,是一种首次发现的稀土元素,没错,人们发现的第一种稀土就是钇。它可以用作功能合金的添加剂和强大激光器的材料。

钇在纯净状态下具有闪亮的银白色金属外观,当制成粉末时会变成黑色。易与水反应生成氢气,溶于大多数强酸,不溶于碱。钇是一种银色的过渡金属,在空气中稳定,但粉碎后的钇在度以上的空气环境下会自燃并燃烧。

钇很少在自然状态下被发现。它在稀土矿和一些铀矿中都以化合物的形式存在。钇具有硬化金属并使其耐高温的作用,因此它是一种非常有用的元素,可通过向其他金属添加极少量的元素来制造“功能合金”。

“钇”有什么用?

钇有不同的用途,这取决于金属本身是钇还是氧化钇(Y2O3)。金属钇是一种“极好的添加剂”。当以极少量添加到其他金属中时,它会成为一种功能性合金。因此,它用于制造需要在高温下保持稳定的零件,例如火花塞、喷气发动机和导弹零件。此外,钇可以添加到玻璃中以增加强度和热稳定性,这就是为什么它也被用于制造对损坏敏感的高精度光学镜片。

最近,还兴起使用石榴石(也称为石榴石,YAG),一种钇、铝和氧的化合物可获得强大的激光。

YAG激光器是一种“强大的固态激光器”,应用于焊接、切割、孔加工、表面改性等各个领域。医用激光不仅具有切开作用,还具有止血和凝血作用。

氧化钇的特性

氧化钇(Y2O3)为白色粉末,氧化钇(Y2O3)的熔化温度非常高,为2,℃,在2,℃的温度下会发生从四方晶体结构到六方晶体结构的相变。(如下图)

尤其是氧化钇,在2,°C的温度下具有单斜晶结构,不存在相。因此被公认为具有优异的化学稳定性和1,°C以上高温的耐热性的代表性陶瓷材料。

由于这些特性,氧化钇已被广泛应用于耐高温腐蚀的基材、金属熔体净浇注的水口材料、高活性金属熔炼的容器材料。

它还可在AlN、SiC等液体烧结助剂、ZrO2稳定材料和耐等离子,主要用于半导体/显示设备等。常用作液相烧结槽的氧化钇加入Al2O3和AlN中形成铝酸钇液相,从而降低烧结温度,获得高密度烧结体。特别是,据报道,当添加到AlN中时,AlN中的氧原子会通过生成第二相而被去除,从而提高热导率。

此外,氧化钇作为氧化锆稳定化添加剂广为人知。氧化锆在低温下是高温单斜晶相,取决于温度。四方相发生相变,即准安全相此时因体积膨胀3~5%而产生内应力,材料寿命缩短。

当将氧化钇添加到这种氧化锆中时,一些Zr4+离子被Y3+取代。而不是4个O2离子,而是3个O2离子被替换,导致氧空位。由于这些氧空位,氧化钇稳定氧化锆具有O2-离子导电性,而且温度越高,导电性越好,这一特性主要用于在高温下运行的固体氧化物燃料电池。

氧化钇还因其优异的抗等离子体性而被用作半导体/显示器工艺部件的涂层材料。随着半导体工艺向超细线宽方向发展,在等离子体工艺中暴露出来的材料不仅会与化学上高活性的自由基发生反应,同时还会受到正离子的轰击,从而产生等离子体刻蚀和各种产生粒子。

为了解决这个问题,广泛使用了比石英、Al2O3、ZrO2、BN或SiC具有更好抗等离子体性的氧化钇材料。然而,尽管氧化钇具有如上所述的有用应用,但它被称为具有代表性的非烧结材料,因此可以生产完全致密的氧化钇。

氧化钇合成方法

一般来说,氧化钇的合成方法包括机械破碎和合金化、气相缩合反应、溶胶-凝胶法和燃烧合成法。每种合成方法都有优点和缺点:

机械合金化法容易造成杂质污染,而且由于气相前驱体必须在高温下进行,沉淀困难,需要较长的热处理和清洗时间。

溶胶-凝胶法在低温下相对容易改变孔的体积和大小等物理性质,容易获得均匀的多组分体系,但由于需要煅烧过程,不适合合成高纯度粉末。

燃烧合成法的合成发生在较低的温度下,因此无需单独的煅烧过程即可获得均匀的晶相,并且由于金属离子之间的键合是在分子基础上通过形成络合物进行的化合物、均匀的化学计量和所需的相和纯度。优点是可以形成高浓度的粉末。即,通过燃烧释放大量气体,可以容易且迅速地制造比表面积大、烧结性优异的氧化钇粉末。然而,过程控制复杂且困难。



转载请注明地址:http://www.1xbbk.net/jwbls/7966.html


  • 上一篇文章:
  • 下一篇文章:
  • 网站简介 广告合作 发布优势 服务条款 隐私保护 网站地图 版权声明
    冀ICP备19027023号-7