Notkun sjaldgæfra jarðefna í samsettum efnum

Umsókn umSjaldgæf jarðefnií samsettum efnum
Sjaldgæf jarðefni hafa einstaka 4f rafeindabyggingu, stórt atómsegulmoment, sterka spunatengingu og aðra eiginleika. Þegar þau mynda fléttur með öðrum frumefnum getur samhæfingartala þeirra verið á bilinu 6 til 12. Sjaldgæf jarðefni hafa fjölbreytta kristalbyggingu. Sérstakir eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar sjaldgæfra jarðefna gera þau mikið notuð í bræðslu hágæða stáls og málma sem ekki eru járn, sérstöku gleri og hágæða keramik, varanlegum segulefnum, vetnisgeymsluefnum, ljósgeisla- og leysigeislaefnum, kjarnorkuefnum og öðrum sviðum. Með sífelldri þróun samsettra efna hefur notkun sjaldgæfra jarðefna einnig stækkað á sviði samsettra efna, sem hefur vakið mikla athygli á að bæta tengifletiseiginleika milli ólíkra efna.

Helstu notkunarform sjaldgæfra jarðefna við framleiðslu á samsettum efnum eru meðal annars: ① að bæta viðsjaldgæf jarðmálmartil samsettra efna; ② Bætið við í formisjaldgæf jarðefnaoxíð③ Fjölliður sem eru blandaðir eða tengdir sjaldgæfum jarðmálmum í fjölliðum eru notaðar sem grunnefni í samsettum efnum. Af þessum þremur gerðum sjaldgæfra jarðmálma sem hér að ofan eru tvær fyrstu gerðirnar aðallega notaðar í málmgrunnssamsettum efnum, sú þriðja aðallega í fjölliðugrunnssamsettum efnum og keramikgrunnssamsettum efnum er aðallega bætt við í seinni gerðinni.

Sjaldgæf jarðefniVirkar aðallega á málmgrunnefni og keramikgrunnefnissamsett efni í formi aukefna, stöðugleikaefna og sintrunaraukefna, sem bætir verulega afköst þeirra, lækkar framleiðslukostnað og gerir iðnaðarnotkun þeirra mögulega.

Viðbót sjaldgæfra jarðefna sem aukefna í samsettum efnum gegnir aðallega hlutverki í að bæta viðmótseiginleika samsettra efna og stuðla að hreinsun málmkorna. Verkunarháttur þeirra er sem hér segir.

① Bætið rakaþol milli málmgrindarinnar og styrkingarfasans. Rafdrægni sjaldgæfra jarðefna er tiltölulega lág (því minni sem rafdrægni málma er, því virkari er rafdrægni ómálma). Til dæmis er La 1,1, Ce 1,12 og Y 1,22. Rafdrægni venjulegs grunnmálms Fe er 1,83, Ni 1,91 og Al 1,61. Þess vegna munu sjaldgæf jarðefni frekar aðsogast á kornamörk málmgrindarinnar og styrkingarfasans meðan á bræðsluferlinu stendur, sem dregur úr snertifletisorku þeirra, eykur viðloðunarvinnu snertifletisins, minnkar rakahornið og þar með bætir rakaþol milli grindarinnar og styrkingarfasans. Rannsóknir hafa sýnt að viðbót La-þáttarins við álgrindina bætir rakaþol AlO og áls í vökvaformi á áhrifaríkan hátt og bætir örbyggingu samsettra efna.

② Stuðla að hreinsun málmgrindarkorna. Leysni sjaldgæfra jarðefna í málmkristalli er lítil, þar sem atómradíus sjaldgæfra jarðefna er stór og atómradíus málmgrindarinnar er tiltölulega lítill. Innkoma sjaldgæfra jarðefna með stærri radíus inn í grindargrindina veldur grindarröskun, sem eykur kerfisorkuna. Til að viðhalda lægstu frjálsu orku geta sjaldgæf jarðefnaatóm aðeins auðgað sig í átt að óreglulegum kornamörkum, sem að einhverju leyti hindrar frjálsan vöxt grindarkorna. Á sama tíma munu auðguðu sjaldgæfu jarðefnaefnin einnig aðsogast önnur málmblönduefni, sem eykur styrkhalla málmblönduefnisins, veldur staðbundinni undirkælingu íhluta og eykur ójöfnuð kjarnamyndunaráhrif fljótandi málmgrindarinnar. Að auki getur undirkælingin sem orsakast af aðskilnaði frumefna einnig stuðlað að myndun aðgreindra efnasambanda og orðið að áhrifaríkum ójöfnum kjarnamyndunarögnum, og þannig stuðlað að hreinsun málmgrindarkornanna.

③ Hreinsa kornamörk. Vegna sterkrar sækni milli sjaldgæfra jarðefna og frumefna eins og O, S, P, N, o.s.frv., er staðlaða frjálsa myndunarorka oxíða, súlfíða, fosfíða og nítríða lág. Þessi efnasambönd hafa hátt bræðslumark og lágan eðlisþyngd, en sum þeirra er hægt að fjarlægja með því að fljóta upp úr málmblönduvökvanum, en önnur dreifast jafnt innan kornanna, sem dregur úr aðskilnaði óhreininda á kornamörkunum, og hreinsar þannig kornamörkin og eykur styrk þeirra.

Það skal tekið fram að vegna mikillar virkni og lágs bræðslumarks sjaldgæfra jarðmálma þarf að stjórna sérstaklega snertingu þeirra við súrefni þegar þeim er bætt við málmblöndur.

Fjölmargar aðferðir hafa sannað að með því að bæta við sjaldgæfum jarðmálmoxíðum sem stöðugleikaefnum, sintrunarhjálparefnum og lyfjabreytum í mismunandi málmblöndur og keramikblöndur getur það aukið styrk og seiglu efna til muna, lækkað sintrunarhitastig þeirra og þar með dregið úr framleiðslukostnaði. Helsta verkunarháttur þess er sem hér segir.

① Sem sintrunaraukefni getur það stuðlað að sintrun og dregið úr gegndræpi í samsettum efnum. Með því að bæta við sintrunaraukefnum myndast fljótandi fasi við hátt hitastig, lækkar sintrunarhitastig samsettra efna, hindrar niðurbrot efna við hátt hitastig meðan á sintrunarferlinu stendur og fæst þétt samsett efni með fljótandi fasa sintrun. Vegna mikils stöðugleika, veikrar rokgjarnleika við hátt hitastig og hárs bræðslu- og suðumarks sjaldgæfra jarðefnaoxíða geta þau myndað glerfasa með öðrum hráefnum og stuðlað að sintrun, sem gerir þau að áhrifaríku aukefni. Á sama tíma getur sjaldgæft jarðefnaoxíð einnig myndað fasta lausn með keramikgrunninum, sem getur myndað kristalsgalla inni í sér, virkjað grindina og stuðlað að sintrun.

② Bæta örbyggingu og fínstilla kornastærð. Vegna þess að sjaldgæf jarðmálmaoxíð eru aðallega að finna á kornamörkum grunnefnisins og vegna mikils rúmmáls hafa sjaldgæf jarðmálmaoxíð mikla flutningsþol í uppbyggingunni og hindra einnig flutning annarra jóna, sem dregur úr flutningshraða kornamarka, hamlar kornavexti og hindrar óeðlilegan vöxt korna við háhitasintrun. Þau geta fengið lítil og einsleit korn, sem stuðlar að myndun þéttra uppbygginga; Hins vegar, með því að blanda sjaldgæfum jarðmálmaoxíðum inn í kornamörkglerfasa, sem bætir styrk glerfasans og nær þannig markmiðinu um að bæta vélræna eiginleika efnisins.

Sjaldgæf jarðefni í fjölliðuefni hafa aðallega áhrif á þau með því að bæta eiginleika fjölliðuefnisins. Oxíð sjaldgæfra jarðefna geta aukið hitauppbrotshita fjölliða, en karboxýlöt sjaldgæfra jarðefna geta bætt hitastöðugleika pólývínýlklóríðs. Blöndun pólýstýrens með sjaldgæfum jarðefnasamböndum getur bætt stöðugleika pólýstýrens og aukið verulega höggstyrk þess og beygjustyrk.