Иттрий, редкоземельный элемент, Минск

В 1794 финский химик Ю. Гадолин выделил из минерала иттербита оксид элемента и назвал его иттрием. Позже, в 1843 году, К.Г. Мосандер доказал, что этот оксид на самом деле является смесью оксидов иттрия, эрбия и тербия и выделил из этой смеси оксид Y2O3. Металлический иттрий , содержащий примеси эрбия, тербия и других лантаноидов, был получен в 1828 Ф. Велером.

Иттрий содержат свыше ста минералов. Среди них есть собственно иттриевые - ксенотим, фергюсонит, эвксенит, таленит и другие. Соединения иттрия получают из смесей с другими редкоземельными металлами экстракцией и ионным обменом. Металлический иттрий получают восстановлением безводных галогенидов иттрия литием или кальцием c последующей отгонкой примесей.

Иттрий - химический аналог лантана. Почти всегда содержится вместе с лантаноидами в минеральном сырье.

Иттрий - металл светло-серого цвета. На воздухе покрывается плотной защитной оксидной пленкой.

Как и многие лантаноиды, иттрий является довольно распространенным металлом. Важной особенностью как металлического иттрия, так и ряда его сплавов, является то, что будучи активным химически, иттрий при нагревании на воздухе покрывается пленкой оксида и нитрида, предохраняющих его от дальнейшего окисления до 1000 °C.

Иттрий является металлом, обладающим рядом уникальных свойств и особенностей, что способствует широкому применению его в промышленности и других отраслях.

Технологические свойства

Иттрий — металл достаточно пластичный. Поддается обработке давле­нием в горячем и холодном состояниях. Однако деформируемость его зависит от степени чистоты. Так, в холодном состоянии недостаточно чистый иттрий можно прокатать со степенью обжатия не более 10— 15 % за одни проход. Путем холодной прокатки с небольшими обжати­ями и промежуточными отжигами можно получить из иттрия ленту и фольгу толщиной 0,5—0,05 мм. Горячая прокатка, а также горячая ков­ка и прессование легко осуществляются при 800—850 °С. Однако выше 760 °С происходит интенсивное окисление иттрия, поэтому обработку его давлением прн высоких температурах следует проводить, принимая специальные меры против окисления и газонасыщения (вакуум, защит­ные оболочки, нейтральная атмосфера и др.).

Температура конца рекристаллизации технического иттрия 600°С, а дистиллированного 450—500 °С.

Иттрий легко обрабатывается резанием (обточка, фрезерование, сверление и др.), однако во избежание его возгорания скорости резания необходимо поддерживать минимальными, а также применять постоян­ное охлаждение эмульсией или маслом.

Иттрий легко сваривается дуговой сваркой с неплавящимся воль­фрамовым электродом в атмосфере инертного газа. При сварке иттрия с другими металлами оптимальные результаты достигаются при приме­нении присадочного материала (например, хрома для улучшения диффу­зии). Металлический иттрий, содержащий 0,1—0,3 % кислорода, отли­чается склонностью к растрескиванию в процессе сварки.

Области применения

В качестве основы сплавов иттрий применяют редко, но широко исполь­зуют для легирования и модифицирования.

В настоящее время наиболее широкие области применения иттрия, его соединений, сплавов и лигатур в промышленности следующие: производство легированной стали; модифицирование чугуна; производст­во сплавов на основе никеля, хрома, молибдена и других металлов — для повышения жаростойкости и жаропрочности; выплавка ванадия, тантала, вольфрама и молибдена и сплавов на их основе — для увеличения плас­тичности; производство медных, титановых, алюминиевых и магниевых сплавов; атомная энергетика; электроника — в качестве катодных ма­териалов (оксиды иттрия), а также для поглощения газов в электрова­куумных приборах; изготонление квантовых генераторов — лазеров; про­изводство тугоплавких и огнеупорных материалов; химия — в качестве катализаторов; производство стекла и керамики. Рафинирование метал­лов и сплавов от примесей (кислород, азот, водород и углерод), вызы­вающих хрупкость сплавов, что особенно важно для тугоплавких хлад­ноломких металлов с объемноцентрированной кубической решеткой, а также примесей, вызывающих хладноломкость (сера, фосфор, мышьяк в стали, хромоникелевых и никелевых сплавах; свинец и висмут в медных сплавах).