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稀(xi)土是一种极(ji)其(qi)重要的(de)(de)(de)战(zhan)略资源，在工业生产中有着无可替代(dai)的(de)(de)(de)作用，汽车玻(bo)璃、核磁共振、光纤、液晶(jing)显示(shi)屏等(deng)等(deng)都离不(bu)开稀(xi)土的(de)(de)(de)加(jia)入。其(qi)中，钇(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，氧化钇(Y₂O₃)是(shi)最重(zhong)要的(de)钇化合物，它不溶(rong)于水和碱，溶于酸，外观为白色结晶性粉(fen)末（晶体(ti)结(jie)构属立(li)方晶系），拥(yong)有非常(chang)好的化学稳定性及真空下低挥发(fa)性与高耐(nai)热、耐(nai)腐蚀(shi)、高(gao)介电、透(tou)明（红外(wai)线(xian)）等优(you)点，因此在许多领域都得到了应用(yong)，具体有哪些呢？下面一起来看看。

氧化(hua)钇(yi)的(de)晶体结(jie)构

1.钇(yi)稳定氧化锆粉(fen)合成

由于纯ZrO₂从高温(wen)冷却到室温(wen)的(de)过程中将(jiang)发生如下相变：立(li)方(fang)相(c)→四方相(t)→单(dan)斜相(xiang)(m)，其中在1150℃会发生t→m相变，并伴随着约5%的体积膨胀。但(dan)如果将ZrO₂的(de)t→m相变点稳定到室温，使(shi)其在承(cheng)载时由(you)应力诱发产(chan)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(yang)化锆陶(tao)瓷(ci)

要实现(xian)氧化锆的(de)相(xiang)变增(zeng)韧，必须添加一定的(de)稳(wen)定剂(ji)并在一定的(de)烧成条(tiao)件(jian)下，将高温稳(wen)定相(xiang)-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(fa)展至(zhi)今得(de)到(dao)最多研(yan)究的氧化(hua)锆稳(wen)定剂，烧结出(chu)来(lai)的Y-TZP材料具有(you)优(you)良的(de)常(chang)温力学(xue)性能，强度较高，具有(you)良好的(de)断裂韧性，并且其集体(ti)中材料的(de)晶(jing)粒(li)尺(chi)寸细小而均匀，因此获得较(jiao)多(duo)关注。

2.助烧结剂(ji)

许多特(te)种陶瓷的(de)(de)烧结(jie)都需(xu)要助烧结(jie)剂(ji)的(de)(de)参与，助烧结(jie)剂(ji)的(de)(de)作(zuo)用一般可分为以下(xia)几个部分：与烧结(jie)物形(xing)成固溶(rong)体；阻止晶型转变；抑制晶粒(li)长大；产生液相。比如(ru)说(shuo)氧化铝的(de)(de)烧结(jie)，往往会加入氧化镁MgO作为烧(shao)结(jie)过(guo)程中的(de)显(xian)微结(jie)构(gou)稳定剂，它(ta)可以细化(hua)晶(jing)(jing)粒(li)，大(da)大(da)减小晶(jing)(jing)界能的(de)差异，削(xue)弱(ruo)晶(jing)(jing)粒(li)生长的(de)各向异性，抑制不连(lian)续的晶粒生长。由于(yu)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(ke)以(yi)起到细(xi)化晶粒(li)，促进烧结致密化的作用(yong)。

3.YAG粉体合成

钇铝石(shi)榴石(shi)（Y₃Al₅O₁₂）是人造化(hua)合(he)物(wu)，没有天然矿(kuang)物(wu)，无色，莫氏(shi)硬度可达到(dao)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(xiang)法制备YAG粉(fen)体(ti)流程图

YAG的应用很多(duo)，比如(ru)说它的Al-O键(jian)尺寸(cun)小，键(jian)能(neng)高(gao)，这种(zhong)高(gao)键(jian)能(neng)恰好可(ke)以(yi)匹配荧光(guang)材料(liao)较高(gao)的(de)真空(kong)能(neng)，即在较高(gao)的(de)电子撞击下，保持其光(guang)学(xue)性(xing)(xing)能(neng)稳定，把(ba)稀土元(yuan)素引入可(ke)使荧光(guang)粉的(de)发光(guang)性(xing)(xing)能(neng)有明显的(de)改善，而YAG通过(guo)掺(chan)杂Ce³⁺、Eu³⁺等(deng)三(san)价稀土离子即可成(cheng)为荧光粉(fen)。另外YAG晶体具(ju)(ju)有良好的(de)透明度、物理化(hua)学性(xing)质非常稳(wen)定，机械强(qiang)度高，具(ju)(ju)有良好的(de)抗热蠕(ru)变性(xing)，是一种应用广泛、性能理想的激光晶体(ti)材料。

YAG晶体

4.透明陶瓷

氧化钇一直是(shi)透(tou)明陶瓷领域中(zhong)的(de)研究重点，它属立(li)方晶系，具有光(guang)学(xue)性(xing)(xing)能的(de)各轴同(tong)向性(xing)(xing)，与透(tou)光(guang)氧化铝的(de)异方性(xing)(xing)相比影像较不失真，因此(ci)逐渐被高(gao)阶的(de)镜头或(huo)是(shi)军事光(guang)学(xue)窗所重视与发展。其物(wu)理(li)化学(xue)性(xing)(xing)质的(de)主要特点是(shi)：

①熔点高(gao)，化(hua)学(xue)和光(guang)化(hua)学(xue)稳定(ding)性(xing)好(hao)，光(guang)学(xue)透明性(xing)范围较宽（0.23～8.0μm）；

②在1050 nm处，其折射率(lv)高达1.89，使(shi)其具有80%以上的(de)理论透过率(lv)；

③Y₂O₃具有足以(yi)容纳大(da)(da)多数三价(jia)(jia)稀土(tu)离子发射能级的(de)、较(jiao)大(da)(da)的(de)导带到价(jia)(jia)带的(de)带隙，可以(yi)通过稀土(tu)离子的(de)掺杂，实(shi)(shi)现发光性(xing)能的(de)有效裁剪，从而实(shi)(shi)现其应(ying)用(yong)的(de)多功能化(hua)；

④声(sheng)子能量低，其最大(da)声(sheng)子截止频率大(da)约为550 cm^–1，低的(de)声子能(neng)量可(ke)以抑制(zhi)无辐(fu)射跃迁(qian)的(de)几(ji)(ji)率(lv)，提高(gao)辐(fu)射跃迁(qian)的(de)几(ji)(ji)率(lv)，从而提高(gao)发(fa)光(guang)量子效率(lv)；

⑤热导(dao)率高，约为(wei)13.6 W/(m·K)，高的热导(dao)率对其作为(wei)固体激光介质材料极为(wei)重要(yao)。

日本神岛化学(xue)公司研(yan)制的(de)氧(yang)化钇透明陶(tao)瓷

Y₂O₃的熔点约在(zai)2690℃，常温烧(shao)结温度约在1700~1800℃。若要(yao)做成(cheng)透光(guang)陶瓷(ci)，最(zui)好是采热压烧(shao)结。因优异的物(wu)理化学(xue)性(xing)质，Y₂O₃透明(ming)陶瓷(ci)被广泛应用(yong)并(bing)潜在开(kai)发，主(zhu)要包括：导(dao)弹的红外窗口(kou)和球(qiu)罩、可见和红外透(tou)镜、高压气(qi)体(ti)放电灯、陶(tao)瓷(ci)闪烁体(ti)以及陶(tao)瓷(ci)激光(guang)器(qi)等领域。

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