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稀土是一(yi)种极其(qi)重要的(de)(de)战略资(zi)源，在工(gong)业生产中有着无可替代的(de)(de)作用，汽车玻璃、核(he)磁(ci)共振、光纤(xian)、液晶显示屏(ping)等(deng)等(deng)都离不开(kai)稀土的(de)(de)加入。其(qi)中，钇(yi)(Y)是稀土金属元素之一，是一种灰色金属。但由于它在地壳中的含量较多，因此价格相对便宜，且应用广泛，在目前社会生产中主要以钇合金和氧化钇的状态应用。

金属钇

其中，氧(yang)化钇(yi)(Y₂O₃)是最重要的钇化(hua)合物，它不(bu)溶(rong)于水和碱，溶于(yu)酸，外观为白色结晶性(xing)粉(fen)末（晶(jing)体结构(gou)属立方晶(jing)系），拥有非常好的化(hua)学稳定性(xing)及真空下低(di)挥发性(xing)与高(gao)耐热(re)、耐腐蚀、高介电、透明（红外线）等(deng)优(you)点，因(yin)此在(zai)许多领(ling)域都(dou)得到了应用，具体有哪些呢？下面一(yi)起来看看。

氧化钇的晶体结构

1.钇(yi)稳定氧化锆粉合成

由于纯(chun)ZrO₂从高温冷却到(dao)室温的(de)过(guo)程中将发(fa)生如下相变：立方(fang)相(c)→四(si)方相(xiang)(t)→单斜相(m)，其中在1150℃会发生t→m相变，并伴随着约5%的体积膨胀。但如果将ZrO₂的(de)t→m相变点稳定(ding)到室温，使其在承载时(shi)由应(ying)力(li)诱发产生t→m相变，由于相变产生的体积效应而吸收大量的断裂能，从而使材料表现出异常高的断裂能，从而使材料表现出异常高的断裂韧度，产生相变增韧，获得高韧性、高耐磨性。

氧化锆陶瓷

要实(shi)现(xian)氧化(hua)锆的(de)相变增韧，必须添加一定的(de)稳定剂(ji)并在一定的(de)烧成(cheng)条(tiao)件下，将高温稳定相-四方亚稳定至室温，获得室温下可相变的四方相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作用。Y₂O₃是发展至今(jin)得到(dao)最多研究的氧(yang)化锆稳定剂，烧结出(chu)来的Y-TZP材(cai)料具(ju)有优良的(de)常温力学性能，强(qiang)度较高(gao)，具(ju)有良好(hao)的(de)断裂韧性，并(bing)且其(qi)集(ji)体中材(cai)料的(de)晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)细(xi)小而(er)均匀，因此获得(de)较多(duo)关注。

2.助烧(shao)结剂

许多特种陶瓷的烧结都(dou)需要助烧结剂(ji)的参(can)与，助烧结剂(ji)的作用一般可分为以下(xia)几个部分：与烧结物形成固溶体；阻止晶(jing)(jing)型转变；抑制晶(jing)(jing)粒长大；产(chan)生液(ye)相(xiang)。比如(ru)说氧(yang)化铝的烧结，往(wang)往(wang)会加入(ru)氧化(hua)镁MgO作为烧结过(guo)程中的显(xian)微结构稳定剂，它可以细化(hua)晶(jing)粒(li)，大大减小晶(jing)界(jie)能的差异，削弱晶(jing)粒(li)生长的各向异性，抑制(zhi)不连续(xu)的晶(jing)粒生长。由(you)于MgO高温挥发性较强，为了达到良好的效果，常将氧化钇同MgO混合引入，Y₂O₃可以起到细化晶粒，促进烧结致密(mi)化的作用。

3.YAG粉体合(he)成

钇铝石(shi)榴石(shi)（Y₃Al₅O₁₂）是人造化合物(wu)，没有(you)天然矿(kuang)物(wu)，无色，莫氏硬度可达到8.5，熔点为1950℃，不溶于硫酸、盐酸、硝酸氢氟酸等。高温固相法是制备YAG粉体的传统方法，按照氧化钇和氧化铝的二元相图中得到的比例混合两种粉体在高温下焙烧，通过氧化物之间的固相反应形成YAG粉体。在高温条件下，氧化铝和氧化钇的反应中，会先生成中间相YAM和YAP，最终形成YAG。

高温固相法制备YAG粉体流程图

YAG的应用很多，比如说它的Al-O键(jian)尺寸小，键(jian)能高(gao)(gao)，这(zhei)种(zhong)高(gao)(gao)键(jian)能恰好可以匹配荧光材(cai)料较高(gao)(gao)的(de)真空能，即在较高(gao)(gao)的(de)电子撞击下，保持其光学性(xing)能稳定，把稀(xi)土元素引入可使荧光粉的(de)发光性(xing)能有明显的(de)改善，而YAG通过掺杂Ce³⁺、Eu³⁺等三价稀(xi)土(tu)离子即可成(cheng)为(wei)荧光粉。另(ling)外(wai)YAG晶体(ti)具有(you)良(liang)好的(de)透明度、物理(li)化(hua)学性质非常稳定，机(ji)械强度高，具有(you)良(liang)好的(de)抗(kang)热蠕变性，是一(yi)种应用广泛、性(xing)能理想(xiang)的激光晶体(ti)材料。

YAG晶体(ti)

4.透明陶瓷

氧化钇一直是(shi)透明(ming)陶瓷(ci)领域中(zhong)的研(yan)究重点，它属立(li)方晶系，具有光学性能(neng)的各轴同向(xiang)性，与(yu)透光氧化铝的异方性相比影像较不失真，因此(ci)逐渐被(bei)高阶的镜头或(huo)是(shi)军事光学窗所(suo)重视与(yu)发展。其物(wu)理(li)化学性质的主要特(te)点是(shi)：

①熔点高，化(hua)学和光(guang)化(hua)学稳定性(xing)好，光(guang)学透明(ming)性(xing)范围较(jiao)宽（0.23～8.0μm）；

②在1050 nm处，其(qi)折射(she)率高达(da)1.89，使其(qi)具有80%以上(shang)的(de)理论(lun)透过(guo)率；

③Y₂O₃具有足以容纳大多(duo)数(shu)三价稀土离子发射能级的、较大的导带(dai)(dai)到价带(dai)(dai)的带(dai)(dai)隙(xi)，可以通过稀土离子的掺(chan)杂，实现(xian)发光性能的有效裁剪(jian)，从而(er)实现(xian)其应用的多(duo)功能化；

④声子能量(liang)低(di)，其(qi)最大声子截止频(pin)率大约为550 cm^–1，低的声子能量可以抑制无辐射(she)跃(yue)迁(qian)的几率，提(ti)高(gao)(gao)辐射(she)跃(yue)迁(qian)的几率，从(cong)而提(ti)高(gao)(gao)发光量子效率；

⑤热导率高，约为13.6 W/(m·K)，高的热导率对其(qi)作为固体激光介质材(cai)料极为重要。

日本神岛(dao)化(hua)学公司研制的氧(yang)化(hua)钇(yi)透明陶瓷

Y₂O₃的熔点约在2690℃，常温烧结(jie)温度约在1700~1800℃。若要做成透光陶(tao)瓷(ci)，最好是采热(re)压烧结。因优(you)异的(de)物(wu)理化(hua)学性质，Y₂O₃透明陶(tao)瓷被广泛应用并潜在开发，主(zhu)要包括(kuo)：导弹的(de)红外(wai)(wai)窗口(kou)和球(qiu)罩、可(ke)见和红外(wai)(wai)透(tou)镜、高压气(qi)体放(fang)电灯、陶(tao)瓷闪烁体以及陶(tao)瓷激光器等领域。

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