Yttrium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos de l’Yttrium

L’yttrium est un métal de transition argenté-métallique chimiquement similaire aux lanthanides et a souvent été classé comme un «élément de terre rare».

Résumé

Élément	Yttrium
Numéro atomique	39
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	4,472 g/cm3
Résistance à la traction ultime	115 MPa
Limite d’élasticité	50 MPa
Module de Young	63,5 GPa
Échelle de Mohs	N / A
Dureté Brinell	580 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	1526°C
Point d’ébullition	2930°C
Conductivité thermique	17,2 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	10,6 µm/mK
Chaleur spécifique	0,3 J/g·K
Température de fusion	11,4 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	363 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	596
Susceptibilité magnétique	+2,15e-6cm^3/mol

Applications de l’Yttrium

Les utilisations les plus importantes de l’yttrium sont les LED et les luminophores, en particulier les luminophores rouges dans les écrans à tube cathodique des téléviseurs. L’yttrium est également utilisé dans la production d’électrodes, d’électrolytes, de filtres électroniques, de lasers, de supraconducteurs, de diverses applications médicales et dans le traçage de divers matériaux pour améliorer leurs propriétés. De petites quantités d’yttrium (0,1 à 0,2 %) ont été utilisées pour réduire la taille des grains de chrome, de molybdène, de titane et de zirconium. L’yttrium est utilisé pour augmenter la résistance des alliages d’aluminium et de magnésium.

 

 

Production et prix de l’Yttrium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix de l’Yttrium pur se situaient autour de 2200 $/kg.

Commercialement, l’yttrium est raffiné à partir de sables de monazite et de bastnasite qui contiennent environ 3 % et 0,2 % respectivement. L’yttrium métal est produit commercialement par la réduction du fluorure avec du calcium métal, bien que d’autres techniques existent également.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques de l’Yttrium

Force de l’Yttrium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de l’Yttrium

La résistance à la traction ultime de l’yttrium est de 115 MPa.

Limite d’élasticité de l’Yttrium

La limite d’élasticité de l’yttrium est de 50 MPa.

Module de Young de l’Yttrium

Le module de Young de l’Yttrium est de 50 MPa.

Dureté de l’Yttrium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell de l’yttrium est d’environ 580 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers de l’yttrium est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

L’yttrium a une dureté d’environ N/A.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Yttrium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible de l’yttrium est une structure hexagonale compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline de l’Yttrium

Propriétés thermiques de l’Yttrium

Yttrium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion de l’Yttrium est de 1526°C.

Le point d’ébullition de l’Yttrium est de 2930°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Yttrium – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’ yttrium est de 17,2 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique de l’Yttrium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire de l’ yttrium est  de 10,6 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Yttrium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique de l’yttrium est de 0,3 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion de l’yttrium est de 11,4 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation de l’yttrium est de 363 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le  pΔV travail ). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Yttrium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique de l’Yttrium

La résistivité électrique de l’Yttrium est de 596 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont l’yttrium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique de l’Yttrium

La susceptibilité magnétique de l’yttrium est de +2,15e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation de l’yttrium en réponse à un champ magnétique appliqué.