Hver eru áhrif sjaldgæfra jarðefnaoxíða í keramikhúðun?

Keramik, málmefni og fjölliðuefni eru talin upp sem þrjú helstu föstu efnin. Keramik hefur marga framúrskarandi eiginleika, svo sem háan hitaþol, tæringarþol, slitþol o.s.frv., vegna þess að atómtengisaðferð keramiks er jónatengi, samgild tengi eða blandað jón-samgild tengi með mikilli bindingarorku. Keramikhúðun getur breytt útliti, uppbyggingu og virkni ytra yfirborðs undirlagsins, og samsett húðun og undirlag er vinsæl vegna nýrra eiginleika sinna. Það getur á lífrænan hátt sameinað upprunalega eiginleika undirlagsins við eiginleika keramikefna eins og háan hitaþol, mikla slitþol og mikla tæringarþol og nýtt til fulls alla kosti þessara tveggja gerða efna, þannig að það er mikið notað í geimferðum, flugi, þjóðarvörnum, efnaiðnaði og öðrum atvinnugreinum.

Sjaldgæf jarðmálmur er kallaður „fjársjóður“ nýrra efna vegna einstakrar 4f rafeindabyggingar sinnar og eðlis- og efnafræðilegra eiginleika. Hins vegar eru hreinir sjaldgæfir jarðmálmar sjaldan notaðir beint í rannsóknum og aðallega eru notaðir sjaldgæfir jarðmálmasambönd. Algengustu efnasamböndin eru CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS og sjaldgæfur jarðmálmur úr kísiljárni. Þessir sjaldgæfu jarðmálmasambönd geta bætt uppbyggingu og eiginleika keramikefna og keramikhúðana.

Notkun sjaldgæfra jarðefnaoxíða í keramikefnum

Með því að bæta sjaldgæfum jarðefnum við sem stöðugleika og sintrunarhjálparefni í mismunandi keramik getur það lækkað sintrunarhitastig, bætt styrk og seiglu sumra byggingarkeramíka og þar með dregið úr framleiðslukostnaði. Á sama tíma gegna sjaldgæf jarðefni einnig mjög mikilvægu hlutverki í hálfleiðara gasskynjurum, örbylgjumiðlum, piezoelektrískum keramik og öðrum hagnýtum keramikum. Rannsóknin leiddi í ljós að það er betra að bæta tveimur eða fleiri sjaldgæfum jarðoxíðum saman við áloxíðkeramik en að bæta einu sjaldgæfu jarðoxíði við áloxíðkeramik. Eftir hagræðingarpróf hefur Y2O3+CeO2 bestu áhrifin. Þegar 0,2%Y2O3+0,2%CeO2 er bætt við við 1490℃ getur hlutfallslegur eðlisþyngd sintraðra sýna náð 96,2%, sem er umfram eðlisþyngd sýna með hvaða sjaldgæfu jarðoxíði sem er Y2O3 eða CeO2 einu sér.

Áhrif La2O3+Y2O3 og Sm2O3+La2O3 til að stuðla að sintrun eru betri en að bæta aðeins La2O3 við, og slitþolið batnar greinilega. Það sýnir einnig að blöndun tveggja sjaldgæfra jarðefnaoxíða er ekki einföld viðbót, heldur er víxlverkun á milli þeirra, sem er gagnlegra fyrir sintrun og bætta afköst áloxíðkeramiksins, en meginreglan er enn órannsökuð.

Að auki hefur komið í ljós að viðbót blandaðra sjaldgæfra jarðmálmaoxíða sem sintunarhjálparefni getur bætt flutning efna, stuðlað að sintrun MgO keramik og bætt eðlisþyngdina. Hins vegar, þegar innihald blandaðs málmoxíðs er meira en 15%, minnkar hlutfallslegur eðlisþyngdin og opið gegndræpi eykst.

Í öðru lagi, áhrif sjaldgæfra jarðefnaoxíða á eiginleika keramikhúðunar

Rannsóknir sýna að sjaldgæf jarðefni geta fínpússað kornastærð, aukið þéttleika, bætt örbyggingu og hreinsað viðmótið. Þau gegna einstöku hlutverki í að bæta styrk, seiglu, hörku, slitþol og tæringarþol keramikhúðunar, sem bætir afköst keramikhúðunar að vissu marki og víkkar notkunarsvið keramikhúðunar.

1

Bæting á vélrænum eiginleikum keramikhúðunar með sjaldgæfum jarðefnaoxíðum

Oxíð úr sjaldgæfum jarðefnum geta bætt hörku, beygjustyrk og togstyrk keramikhúðana verulega. Tilraunaniðurstöður sýna að togstyrk húðunarinnar er hægt að bæta á áhrifaríkan hátt með því að nota Lao-2 sem aukefni í Al2O3+3% TiO-2 efninu, og togstyrkurinn getur náð 27,36 MPa þegar magn Lao-2 er 6,0%. Með því að bæta CeO2 við Cr2O3 efnið með massahlutfalli upp á 3,0% og 6,0%. Togstyrkur húðunarinnar er á bilinu 18~25 MPa, sem er meira en upphaflega 12~16 MPa. Hins vegar, þegar CeO2 innihaldið er 9,0%, minnkar togstyrkurinn í 12~15 MPa.

2

Bæting á hitaáfallsþoli keramikhúðunar með sjaldgæfum jarðefnum

Hitaþolpróf er mikilvægt próf til að meta eigindlega styrk límingar milli húðunar og undirlags og samræmi hitaþenslustuðuls milli húðunar og undirlags. Það endurspeglar beint getu húðunar til að standast flögnun þegar hitastig breytist til skiptis við notkun, og endurspeglar einnig getu húðunar til að standast vélræna höggþreytu og getu til að bindast undirlaginu frá hliðinni. Þess vegna er það einnig lykilþáttur til að meta gæði keramikhúðunar.

Rannsóknir sýna að viðbót 3,0% CeO2 getur minnkað gegndræpi og stærð poranna í húðuninni og dregið úr spennuþéttni við brún poranna, og þannig bætt hitaáfallsþol Cr2O3 húðunarinnar. Hins vegar minnkaði gegndræpi Al2O3 keramikhúðunarinnar og límstyrkur og endingartími hitaáfallsbrots húðunarinnar jókst verulega eftir að LaO2 var bætt við. Þegar viðbótarmagn LaO2 er 6% (massahlutfall) er hitaáfallsþol húðunarinnar best og endingartími hitaáfallsbrots getur orðið 218 sinnum, en endingartími hitaáfallsbrots húðunar án LaO2 er aðeins 163 sinnum.

3

Sjaldgæf jarðefni hafa áhrif á slitþol húðunar

Sjaldgæfu jarðefnaoxíðin sem notuð eru til að bæta slitþol keramikhúðunar eru aðallega CeO2 og La2O3. Sexhyrnd lagskipt uppbygging þeirra getur sýnt góða smurvirkni og viðhaldið stöðugum efnafræðilegum eiginleikum við háan hita, sem getur á áhrifaríkan hátt bætt slitþol og dregið úr núningstuðlinum.

Rannsóknir sýna að núningstuðull húðarinnar með réttu magni af CeO2 er lítill og stöðugur. Greint hefur verið frá því að með því að bæta La2O3 við plasmasprautað nikkel-byggða keramíkshúðun geti það greinilega dregið úr núningsliti og núningstuðli húðarinnar, og núningstuðullinn er stöðugur með litlum sveiflum. Slitflötur klæðningarlagsins án sjaldgæfra jarðefna sýnir mikla viðloðun og brothætt brot og flögnun. Hins vegar sýnir húðun sem inniheldur sjaldgæfa jarðefna veika viðloðun á slitnu yfirborði og engin merki eru um brothætt flögnun á stóru svæði. Örbygging sjaldgæfra jarðefnablönduðrar húðunar er þéttari og þéttari og svigrúm hennar eru minni, sem dregur úr meðalnúningskrafti sem smásæjar agnir bera og dregur úr núningi og sliti. Blöndun sjaldgæfra jarðefna getur einnig aukið fjarlægðina milli kristalfletis keramíksins, sem leiðir til breytinga á víxlverkunarkraftinum milli kristalflatanna tveggja og dregur úr núningstuðlinum.

Yfirlit:

Þó að sjaldgæf jarðmálmoxíð hafi náð miklum árangri í notkun keramikefna og húðunar, sem geta á áhrifaríkan hátt bætt örbyggingu og vélræna eiginleika keramikefna og húðunar, eru enn margir óþekktir eiginleikar, sérstaklega í að draga úr núningi og sliti. Hvernig á að láta styrk og slitþol efna vinna saman við smureiginleika þeirra hefur orðið mikilvæg stefna sem vert er að ræða á sviði þríffræði.

Sími: +86-21-20970332Tölvupóstur：info@shxlchem.com