Иттрий ИтМ-1

Иттрий — редкоземельный металл серебристо-серого цвета с атомным номером 39 (Y). Элемент занимает промежуточное положение между лёгкими и тяжёлыми лантаноидами и обладает сочетанием высокой температуры плавления, малой плотности и хорошей обрабатываемости. Металлический иттрий марок ИтМ выпускается в виде слитков и кусков и находит широкое применение в металлургии, электронике и специальной технике. Поставляем иттрий ИтМ-1 и других марок под заказ.

Физические свойства иттрия

Иттрий — пластичный металл, легко поддающийся механической обработке. По плотности он занимает промежуточное положение между алюминием и титаном, что делает его привлекательным для применений, где важна удельная прочность.

Иттрий — моноизотопный элемент; в природе представлен единственным стабильным нуклидом ⁸⁹Y. На воздухе при комнатной температуре поверхность металла покрывается тонкой оксидной плёнкой, которая замедляет дальнейшее окисление. При нагреве выше 400 °C окисление ускоряется.

Марки иттрия металлического по ТУ 48-4-208-72

Металлический иттрий выпускается в нескольких марках, различающихся содержанием примесей. Обозначение «ИтМ» расшифровывается как «иттрий металлический», цифра после дефиса указывает на группу чистоты — чем меньше номер, тем выше чистота.

Химический состав марок ИтМ (массовая доля примесей, %, не более)

Марка ИтМ-1 — наиболее чистая (основа иттрия не менее 99,9 %). Марка ИтМ-5 допускает повышенное содержание редкоземельных и других примесей. Химический анализ проводится по методикам серии ГОСТ 23862. По соглашению сторон допускается корректировка допустимых долей элементов.

Формы поставки иттрия

Иттрий поставляется в нескольких товарных формах, выбор которых определяется условиями конкретного технологического процесса:

Слитки и куски упаковываются в герметичные полиэтиленовые пакеты для защиты от влаги. Каждая партия сопровождается сертификатом с данными химического анализа.

Применение иттрия в металлургии

Основная доля потребления металлического иттрия приходится на металлургическую отрасль. Иттрий используется как легирующая добавка, повышающая эксплуатационные свойства сталей и сплавов.

Легирование чёрных и цветных металлов

Добавка иттрия к стали и чугуну улучшает их структуру: связывает серу и кислород, рафинирует расплав, повышает ударную вязкость. При легировании никелевых, кобальтовых и хромовых жаропрочных сплавов иттрий повышает их стойкость к окислению при высоких температурах, формируя защитную оксидную плёнку на поверхности. Введение иттрия в тугоплавкие сплавы на основе вольфрама, молибдена, циркония и тантала увеличивает их прочность и пластичность.

Лигатуры с иттрием

Для удобства легирования иттрий вводят в расплав в составе лигатур — промежуточных сплавов с контролируемым содержанием компонентов. Распространённые лигатуры: иттрий-никелевая (ИтН-1 и другие) и алюминий-иттриевая. Применение лигатур снижает потери иттрия при легировании и обеспечивает более равномерное распределение элемента в расплаве. Подробнее о никелевых лигатурах — на соответствующей странице.

Применение иттрия в электронике и специальной технике

Железо-иттриевый гранат (ЖИГ) в СВЧ-устройствах

Железо-иттриевый гранат Y₃Fe₅O₁₂ (ЖИГ) — ферримагнитный материал со структурой граната. Монокристаллы ЖИГ обладают рекордно узкой линией ферромагнитного резонанса и минимальными магнитными потерями среди всех ферритов. Благодаря этим свойствам ЖИГ-резонаторы используются в перестраиваемых генераторах и фильтрах СВЧ-диапазона, преселекторах приёмников и анализаторах спектра. Добротность ЖИГ-резонаторов достигает 2000–3000.

Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) в лазерной технике

Иттрий-алюминиевый гранат Y₃Al₅O₁₂ (ИАГ, англ. YAG) — один из наиболее распространённых лазерных кристаллов. Легированный неодимом (Nd:YAG), он применяется в твердотельных лазерах ближнего инфракрасного диапазона. Кристаллы ИАГ используются также в оптических элементах, работающих в диапазоне 250–5000 нм.

Высокотемпературные сверхпроводники

Иттрий является одним из компонентов керамики YBa₂Cu₃O_7−δ — высокотемпературного сверхпроводника с температурой перехода около 90 К (−183 °C). Этот материал применяется в экспериментальных сверхпроводящих кабелях, магнитах и электронных устройствах.

Люминофоры и оксидная керамика

Оксид иттрия Y₂O₃ используется как компонент люминофоров для электронно-лучевых трубок и светодиодов (например, Y₂O₃:Eu — красный люминофор). Кроме того, оксид иттрия служит стабилизатором циркониевой керамики (ZrO₂ + Y₂O₃), повышая её механическую прочность и термостойкость. Такая керамика применяется в качестве огнеупорного материала и в составе кислородных датчиков.

Иттрированный вольфрам в сварочных электродах

Вольфрамовые электроды с добавкой оксида иттрия (WY20 — содержание Y₂O₃ 1,8–2,2 %) применяются в аргонодуговой сварке (TIG/WIG). Оксид иттрия повышает стабильность дуги, снижает эрозию электрода и улучшает зажигание на переменном и постоянном токе. Такие электроды отличаются высокой долговечностью по сравнению с чисто вольфрамовыми. Страница вольфрамовых электродов содержит дополнительную техническую информацию.

Получение металлического иттрия

Иттрий не встречается в природе в свободном виде. Его получают из минералов (ксенотим, эвксенит, гадолинит и др.), содержащих смесь редкоземельных элементов. Разделение РЗЭ осуществляется методами жидкостной экстракции и ионного обмена. Металлический иттрий производят восстановлением безводного фторида иттрия YF₃ кальцием (кальциетермия) при высокой температуре. Для получения иттрия повышенной чистоты слитки подвергают вакуумной дистилляции, которая позволяет удалить избыточный кислород, азот и металлические примеси.

Хранение и упаковка

Металлический иттрий хранят в сухих закрытых помещениях, защищённых от влаги. Слитки и куски упаковываются в запаянные полиэтиленовые пакеты, которые помещаются в металлические или деревянные тару. Мелкодисперсный порошок иттрия пирофорен и требует хранения в инертной атмосфере. При работе с порошкообразными формами необходимо соблюдать правила обращения с горючими металлическими порошками.