1 东北大学冶金学院，沈阳 110819
2 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
坩埚耐火材料对钛合金熔炼的质量非常重要，为开发高性能新型坩埚材料，以工业Y2O3和Al2O3-MgO-CaO系粉末(AMC)为原料，制备出Y2O3-Al2O3-MgO-CaO系复合耐火材料，研究了烧结温度(1 500 ℃、1 600 ℃)和AMC含量(0、25%、50%、75%和100%，质量分数)对所制备耐火材料的物相组成、烧结性能(线收缩率、体积收缩率、显气孔率、体积密度)、常温耐压强度、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明：相对于Y2O3和AMC材料，复合材料的性能均有所提高；提高烧结温度，其性能更佳；且随着AMC含量的提高，复合材料的线收缩率、体积收缩率、体积密度和常温耐压强度随之增大，显气孔率降低；当AMC的质量含量为75%时，1 500 ℃烧结3 h制得复合材料的综合性能最优，其显气孔率为4.37%，常温耐压强度为274.99 MPa，3次水冷热震后残余强度为161.60 MPa，残余强度保持率为58.78%。
复合耐火材料 氧化钇 钙镁铝酸盐 烧结温度 原料配比 composite refractories yttrium oxide calcium magnesium aluminate sintering temperature raw material ratio
1 广东省科学院新材料研究所，现代材料表面工程技术国家工程实验室，广东省现代表面工程技术重点实验室，广州 510650
2 西南交通大学材料科学与工程学院，成都 610031
3 华南理工大学环境与能源学院，广州 510006
金属支撑型固体氧化物燃料电池极具应用前景，但缺少高性价比制备技术。采用高效率、低成本大气等离子喷涂(APS)在金属基体上制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)电解质，研究加热基体条件下沉积粒子形貌与涂层结构间的联系，并评估电解质的力学性能和电池性能。结果表明：加热后的基体上，YSZ沉积粒子铺展充分，片层内存在微裂纹，导致结构中除未结合区域外还存在垂直裂纹，涂层孔隙率为7.16%，YSZ纳米压痕硬度和弹性模量分别为(13.0±1.0) GPa和(188.5±2.6) GPa。受电解质不致密的影响，APS沉积的YSZ单电池最高开路电压为0.97 V，致密度还需进一步提高，但电池输出性能可观，900 ℃峰功率密度为850 mW/cm2。随着设备迭代优化或结合后处理工艺，APS有望实现致密YSZ电解质的大规模低成本制备。
固体氧化物燃料电池 氧化钇稳定氧化锆 大气等离子喷涂 电解质 solid oxide fuel cell yttria stabilized zirconia atmospheric plasma spraying electrolyte
中国建筑材料科学研究总院瑞泰科技股份有限公司, 北京 100024
铝-锆-硅(AZS)材料是玻璃工业窑炉中关键的砌筑材料, 其显微结构和ZrO2晶相的稳定性对材料的抗钠钙玻璃液侵蚀性能具有显著影响。本文采用化学分析、高温X射线衍射分析、抗玻璃液侵蚀试验及电子显微镜等测试分析方法, 研究了配加少量Y2O3的熔铸41#AZS材料的理化性能。结果表明: 配加少量Y2O3, 可以起到稳定剂的作用, 可改善该材料的显微结构, Y2O3主要赋存于首先结晶的ZrO2晶体及枝晶中, 致使这些结晶相的颗粒变细, 而且ZrO2相变温度范围变小, 相变程度降低, 改善了ZrO2晶体及共晶体的稳定性, 从而显著提高该材料的抗玻璃液侵蚀性能。
耐火材料 熔铸AZS材料 氧化钇 稳定剂 抗侵蚀 玻璃窑炉 refractory fused-cast AZS material yttrium oxide stabilizer corrosion resistance glass furnace
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心, 上海 201800
2 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
3 合肥知常光电科技有限公司, 安徽 合肥 230088
4 中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室, 上海 201800
针对氧化钇透明陶瓷在制备过程中产生的气孔、杂质等缺陷难以实现定量化无损检测、评估的问题,本研究团队提出了基于光热热透镜效应的扫描成像测量方法,建立了氧化钇透明陶瓷表面和体内不同区域的光热吸收信号与气孔、杂质等缺陷之间的关联。根据吸收幅值的统计分布特征,采用以E+3σ(E和σ分别为吸收的平均值和标准差)为阈值对扫描图像进行分割的方法来表征缺陷的分布。与光学显微镜观测等方法相比,该方法具有灵敏度高、可准确表征缺陷的吸收等优点,可以为缺陷对材料吸收特性和热学特性的影响提供评判依据,进一步为氧化钇透明陶瓷制备工艺的改进提供重要支撑。
材料 氧化钇透明陶瓷 缺陷 光热扫描成像 光学吸收 中国激光
2021, 48(23): 2303001
先进光学与光电子学研究中心, 汕头大学理学院, 广东 汕头 515063
稀土掺杂荧光薄膜的发光性能与薄膜所经历的后退火处理密切相关。 为了解退火对磁控溅射制备的Y2O3:Eu3+薄膜发光性能的影响, 在三种不同的工艺条件下, 采用射频磁控溅射方法制备了三组厚度100多纳米的Y2O3:Eu3+薄膜样品, 并在氧气气氛和常压条件下对每组的四个样品分别进行室温、 700、 900和1 100 ℃的2 h退火处理。 样品的X射线衍射谱(XRD)、 电子能量色散谱(EDS)、 光致发光(PL)及其激发光谱的测量结果表明, 虽然薄膜是在不同条件下溅射得到的, 但经相同的退火处理后, 它们的发光和结构却都呈现出相同的变化规律。 首先, 薄膜荧光的主激发机制不受退火温度的影响, 都是波长为252 nm的电荷转移激发。 其次, 700 ℃退火处理仍不能有效地改变薄膜的弱发光性能; 当退火温度达到900 ℃时, 伴随着薄膜中立方相晶粒的增大, 发光强度也得以显著提升, 薄膜在252 nm光激发下发射出中心位于612 nm的立方相特征主峰; 当薄膜经历1 100 ℃退火处理后, 膜内发生了从立方相到单斜相为主的结构相变, 此时, 膜中Eu对Y的原子数含量比被明显降低至0.05%左右, 但光发射效率和强度却得以提高, 发射光谱呈现出以5D0→7F2电偶极跃迁的623 nm为主峰的单斜相强发光特征, 同时, 5D0→7F1磁偶极跃迁的发光也比立方相的明显增强。 这些结果可归因于发光中心Eu3+在单斜结构中占据了更多的非中心对称格位, 以及高温退火导致薄膜较好的结晶度。 另外还发现, 立方相Y2O3:Eu3+的 5D0→7F0电偶极跃迁581 nm发光峰很弱, 而单斜相Y2O3:Eu3+在该处的发光却相当明显, 此特征可以作为薄膜中单斜相形成的一个提示信号。 这个工作展示了磁控溅射制备的Y2O3:Eu3+薄膜的退火效应, 提供了一种制备具有更好的红光发射性能的纳米单斜相Y2O3:Eu3+薄膜的实验方法, 并揭示了这种薄膜从纳米立方相到单斜相转变时PL谱的一些演变特征及其结构根源。
掺铕氧化钇 光致发光 退火 单斜相 磁控溅射 Y2O3:Eu3+ Photoluminescence Annealing Monoclinic Sputtering 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3336
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南洛阳471009
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海201800
针对未来高超音速飞行器的发展趋势，阐述了红外窗口材料所面临的技术挑战。从高温透过范围、红外辐射系数、高温力学性能以及抗热冲击等角度分析比较了几种常见的中波红外材料，基于此认为Y2O3陶瓷是未来高超音速中波红外窗口/整流罩的最佳候选材料，该材料能够适应多色、多模复合，超视距、宽视角，以及隐身化和抗电磁干扰等需求。
材料 红外窗口 透明陶瓷 辐射系数 氧化钇 激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091601
以微米级普通商业粉为原料, 采用CO2激光烧结技术获得可见光区透光率约60%、红外区透光率可达80%的Nd:Y2O3陶瓷。经1250°C预烧后的平均粉径约400 nm的原料粉素坯, 在~292 W/cm2的激光功率密度下烧结200～300s, 可以得到气孔率低, 透光度较好的透明陶瓷。采用X射线衍射, 扫描电镜分析了陶瓷的物相和显微结构, 探讨了激光烧结透明陶瓷的透光机理。激光烧结透明陶瓷过程短, 可控性强, 对透明陶瓷烧结技术地发展具有十分重要的意义。
激光烧结 氧化钇 透明陶瓷 laser sintering yttria transparent ceramics
1 南京工业大学材料科学与工程学院, 江苏 南京210009
2 南京工业大学江苏省无机及其复合新材料重点实验室, 江苏 南京210009
采用溶胶凝胶燃烧合成法制备了稀土掺杂Y2O3粉体, 考察了煅烧温度、 Er3+浓度和Yb3+浓度对粉体发光性能的影响。 研究结果表明, 在800 ℃的温度下可以得到结晶良好的单相Y2O3粉体; 随着煅烧温度的升高, 样品结晶度越高, 其上转换发光强度变强; 在900 ℃的煅烧温度下, 样品的粒径大约为l μm左右, 颗粒尺寸分布较均匀; 当Er3+掺杂浓度达到1 mol%时, 绿光发射强度达到最大值, 而对于红光发射, 其发射强度的最大值出现在4 mol%的掺杂浓度; 当Yb3+与Er3+掺杂比例达到4∶1时, 绿光发射强度达到最大值, 而红光发射强度随着Yb3+浓度的增加一直增强。
溶胶凝胶燃烧合成法 上转换发光 氧化钇 稀土掺杂 Sol-gel combustion synthesis Up-conversion luminescence Yttrium oxide Rare earth doping 光谱学与光谱分析
2010, 30(11): 2906
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Mechanical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China
2 Department of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjingare 210016, China
Optical grade thick diamond films are polished on two sides by electron discharge machining (EDM) are with a mechanical method. The infrared transmittivities of Y2O3/diamond films are investigated in detail. Results indicate that the average infrared transmittivity is improved from 68.82% to 82.42% after deposition of Y2O3 at 10-μm central wavelength, and from 67.98% to 82.45% at 8–12-μm wave-band. The coated films meet the demands of infrared window applications. Therefore, the performance of the optical-class diamond thick films used in an actual infrared window can provide reliable application for basic research.
抛光的金刚石厚膜 氧化钇涂层 红外透射率 160.4760 Optical properties 240.0310 Thin films 240.6700 Surfaces 310.6860 Thin films, optical properties Chinese Optics Letters
2010, 8(s1): 130
用微波水热法制备化学计量比为(Y0.94-x,Eu0.06, Bix)2O3(x=0, 0.01~0.06 )的铋铕共掺杂氧化钇磷光粉。用XRD、SEM、EDS、荧光光谱及HRTEM等进行表征。结果表明：该系统由于铋的加入使(211)晶面的生长受到抑制；在激发波长346 nm时，由于铋的掺入使发光增强；随铋掺杂量的增加，其发光先增强后减弱，并在x=0.03时有最大值；因此该系统可作为320~375 nm的近紫外(如白光LED及高压汞灯)激发用磷光粉。该系统在激发波长为254 nm时，铋的加入使发光强度减弱；因此该系统不适合用于低压汞灯。
微波水热 铋铕共掺杂氧化钇 荧光粉 敏化 microwave hydrothermal Bi and Eu-codoped Y2O3 phosphor powder sensitization
