Иттрий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

[править] История

В 1787 году минералог-любитель Карл Аррениус нашёл в карьере около небольшого шведского городка Иттербю на острове Руслаген близ Стокгольма новый минерал, который назвали иттербитом. Впоследствии в нём обнаружили несколько новых элементов. Финский химик Юхан Гадолин в 1794 году обнаружил в этом минерале оксид одного из них. Швед Экеберг назвал его в 1797 году иттриевой землей (yttria). Позднее минерал переименовали в гадолинит, а содержащийся в нём элемент назвали иттрием.

[править] Происхождение названия

[править] Получение

[править] Физические свойства

Иттрий моноизотопный элемент(иттрий-89 100 %).

[править] Химические свойства

Металл неустойчив на воздухе.

[править] Применение

[править] Иттриевая керамика

[править] Керамика для нагревательных элементов

Хромит иттрия —это материал для лучших высокотемпературных нагревателей сопротивления способных эксплуатироватся в окислительной среде(воздух, кислород).

[править] ИК — керамика

«Иттрий-локс» — твердый раствор двуокиси тория в окиси иттрия. Для видимого света этот материал прозрачен, как стекло, но также он очень хорошо пропускает инфракрасное излучение, поэтому его используют для изготовления инфракрасных «окон» специальной аппаратуры и ракет, а также используют в качестве смотровых «глазков» высокотемпературных печей. Плавится «Иттрий-локс» лишь при температуре около 2207°C.

[править] Огнеупорные материалы

Оксид иттрия — чрезвычайно устойчивый к нагреву на воздухе огнеупор, упрочняется с ростом температуры (максимум при 900—1000°C), пригоден для плавки ряда высокоактивных металлов (в том числе и самого иттрия).Особую роль оксид иттрия играет при литье урана. Одной из наиболее важных и ответственных областей применения оксида иттрия в качестве жаропрочного огнеупорного материала является производство наиболее долговечных и качественных сталеразливочных стаканов(устройство для дозированного выпуска жидкой стали), в условиях контакта с движущимся потоком жидкой стали оксид иттрия наименее размываем. Единственным известным и превосходящим по стойкости оксид иттрия в контакте с жидкой сталью является оксид скандия, но он чрезвычайно дорог.

[править] Термоэлектрические материалы

Важным соединением иттрия является его теллурид. Имея малую плотность, высокую температуру плавления и прочность, теллурид иттрия имеет одну из самых больших термо-э.д.с среди всех теллуридов, а именно 921 мкВ/К(у теллурида висмута например 280 мкВ/К) и представляет интерес для производства термоэлектрогенераторов с повышенным КПД.

[править] Сверхпроводники

Один из компонентов иттрий бариевой керамики — перспективного высокотемпературного сверхпроводника.

Бериллид иттрия (равно как и бериллид скандия) является одним из лучших конструкционных материалов аэрокосмической техники и плавясь при температуре около 1920°C, начинает окислятся на воздухе при 1670°C (!). Удельная прочность такого материала весьма высока, и при использовании его в качестве матрицы для наполнения нитевидными кристаллами (усами) можно создать материалы, имеющие фантастические прочностные и упругие характеристики.

[править] Сплавы иттрия

Иттрий являтся металлом, обладающим рядом уникальных свойств, и эти свойства в значительной степени определяют очень широкое применение его в промышленности сегодня и, вероятно, ещё более широкое применение в будущем. Предел прочности на разрыв для нелегированного чистого иттрия около 300 Мпа (30 кг/мм). Очень важным качеством как металлического иттрия так и ряда его сплавов является то обстоятельство что будучи активным химически, иттрий при нагревании на воздухе покрывается пленкой оксида и нитрида предохраняющих его от дальнейшего окисления до 1000°C! Перспективными областями применения сплавов иттрия являются авиакосмическая промышленность, атомная техника, автомобилестроение. Очень важно то обстоятельство что иттрий, и его некоторые сплавы не взаимодействуют с расплавленным ураном и плутонием и их использование позволяет применить их в ядерном газофазном ракетном двигателе.

[править] Легирование

Легирование алюминия иттрием повышает на 7,5 % электропроводность изготовленных из него проводов.

Иттрий имеет высокие предел прочности и температуру плавления, поэтому способен создать значительную конкуренцию титану в любых областях применения последнего (ввиду того, что большинство сплавов иттрия обладает большей прочностью, чем сплавы титана, а кроме того у сплавов иттрия отсутствует «ползучесть» под нагрузкой, которая ограничивает области применения титановых сплавов).

Иттрий вводят в жаростойкие сплавы никеля с хромом(нихромы) с целью повысить температуру эксплуатации нагревательной проволоки или ленты и с целью в 2—3 раза увеличить срок службы нагревательных обмоток(спиралей) что имеет громадное экономическое значение(использование вместо иттрия скандия еще в несколько раз увеличивает срок службы сплавов).

[править] Магнитные материалы

Изучается перспективный магнитный сплав — неодим-иттрий-кобальт.

[править] Покрытия иттрием и его соединениями

Напыление (детонационное и плазменное) иттрия на детали двигателей внутреннего сгорания позволяет увеличить износостойкость деталей в 400—500 раз по сравнению с хромированием.

[править] Люминофоры

Окись и ванадат иттрия, легированные ионами европия, используются в производстве кинескопов цветных теолевизоров.

Оксосульфид иттрия, активированный европием, применяется для производства люминофоров в цветном телевидении (красная компонента), а активированный тербием — для черно-белого телевидения.

[править] Дуговая сварка

Добавлением иттрия в вольфрам резко снижают работу выхода(у чистого иттрия 3,3 эВ), что используется для производства иттрированных вольфрамовых электродов для аргонодуговой сварки и состовляет значительную статью расхода металлического иттрия.

Гексаборид иттрия имеет так же малую работу выхода(2,22 эВ) и применяется для производства катодов мощных электронных пушек(электроно-лучевая сварка и резка в вакууме).

[править] Другие сферы применения

Тетраборид иттрия находит применение в качестве материала для управления атомным реактором(имеет малое газовыделение по гелию и водороду).

Ортотанталат иттрия синтезируется и используется для производства рентгеноконтрастных покрытий.

Синтезированны иттрий-алюминиевые гранаты («сиграны»)(ИАГ), имеющие ценные физико-химические свойства, могут применяться и в ювелирном деле, и уже довольно давно применяемые в качестве технологичных и относительно дешевых твердотельных лазеров. Важным лазерным материалом является ИСГГ — иттрий-скандий-галлиевый гранат.

Феррит иттрия применяется для производства супер-ЭВМ, и хотя он уступает ферриту скандия в несколько раз, он дешевле.

Гидрид иттрия-железа применяют как аккумулятор водорода с высокой емкостью и достаточно дешевый.

[править] Цены на иттрий

чистотой 99—99,9 составляют в среднем 95—115 долл за 1 кг.

[править] Биологическая роль

[править] Ссылки

• Иттрий на Webelements
• Иттрий в Популярной библиотеке химических элементов