Nadir torpaq oksidlərinin keramika örtüklərinə təsiri nədir?

Keramika, metal materiallar və polimer materiallar üç əsas bərk material kimi qeyd olunur. Keramika yüksək temperatur müqaviməti, korroziyaya davamlılıq, aşınma müqaviməti və s. kimi bir çox əla xüsusiyyətlərə malikdir, çünki keramikanın atomik bağlanma rejimi ion bağı, kovalent bağ və ya yüksək rabitə enerjisi ilə qarışıq ion-kovalent bağdır. Seramik örtük substratın xarici səthinin görünüşünü, quruluşunu və performansını dəyişdirə bilər, Kaplama-substrat kompoziti yeni performansına görə üstünlük təşkil edir. Substratın orijinal xüsusiyyətlərini yüksək temperatur müqaviməti, yüksək aşınma müqaviməti və keramika materiallarının yüksək korroziyaya davamlılığı xüsusiyyətləri ilə üzvi şəkildə birləşdirə bilər və iki növ materialın hərtərəfli üstünlüklərinə tam oyun verə bilər, buna görə də aerokosmik sənayedə geniş istifadə olunur. , aviasiya, milli müdafiə, kimya sənayesi və digər sənaye sahələri.

Nadir torpaq unikal 4f elektron quruluşuna və fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə yeni materialların "xəzinə evi" adlanır. Bununla belə, tədqiqatlarda bilavasitə təmiz nadir torpaq metalları nadir hallarda istifadə olunur və nadir torpaq birləşmələri daha çox istifadə olunur. Ən çox yayılmış birləşmələr CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS və nadir torpaq ferrosilikondur. Bu nadir torpaq birləşmələri keramika materiallarının və keramika örtüklərinin strukturunu və xassələrini yaxşılaşdıra bilər.

I nadir torpaq oksidlərinin keramika materiallarında tətbiqi

Stabilizator kimi nadir torpaq elementlərinin əlavə edilməsi və müxtəlif keramikalara QİÇS-in sinterlənməsi sinterləmə temperaturunu azalda, bəzi struktur keramikaların möhkəmliyini və möhkəmliyini yaxşılaşdıra və beləliklə də istehsal xərclərini azalda bilər. Eyni zamanda, nadir torpaq elementləri də yarımkeçirici qaz sensorlarında, mikrodalğalı mühitlərdə, piezoelektrik keramikalarda və digər funksional keramikalarda çox mühüm rol oynayır. Tədqiqat göstərdi ki, alüminium oksidi keramikaya iki və ya daha çox nadir torpaq oksidinin əlavə edilməsi alüminium keramikasına tək nadir torpaq oksidi əlavə etməkdən daha yaxşıdır. Optimallaşdırma testindən sonra Y2O3+CeO2 ən yaxşı effekt verir. 1490 ℃ temperaturda 0,2% Y2O3 + 0,2% CeO2 əlavə edildikdə, sinterlənmiş nümunələrin nisbi sıxlığı 96,2% -ə çata bilər ki, bu da hər hansı nadir torpaq oksidi Y2O3 və ya CeO2 ilə nümunələrin sıxlığını üstələyir.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3-ün sinterləmənin təşviqində təsiri yalnız La2O3 əlavə etməkdən daha yaxşıdır və aşınma müqaviməti açıq şəkildə yaxşılaşdırılır. Bu, həm də onu göstərir ki, iki nadir torpaq oksidinin qarışdırılması sadə bir əlavə deyil, lakin onlar arasında qarşılıqlı təsir mövcuddur ki, bu da alüminium oksidi keramikasının sinterlənməsi və performansının yaxşılaşdırılması üçün daha faydalıdır, lakin prinsip hələ də öyrənilməlidir.

Bundan əlavə, aşkar edilmişdir ki, qarışıq nadir torpaq metal oksidlərinin sinterləmə QİÇS kimi əlavə edilməsi materialların miqrasiyasını yaxşılaşdıra, MgO keramikasının sinterlənməsini təşviq edə və sıxlığı yaxşılaşdıra bilər. Lakin qarışıq metal oksidin miqdarı 15%-dən çox olduqda nisbi sıxlıq azalır və açıq məsaməlilik artır.

İkincisi, nadir torpaq oksidlərinin keramika örtüklərinin xüsusiyyətlərinə təsiri

Mövcud tədqiqatlar göstərir ki, nadir torpaq elementləri taxıl ölçüsünü dəqiqləşdirə, sıxlığı artıra, mikrostrukturunu yaxşılaşdıra və interfeysi təmizləyə bilər. Keramika örtüklərinin möhkəmliyini, möhkəmliyini, sərtliyini, aşınmaya davamlılığını və korroziyaya davamlılığını artırmaqda unikal rol oynayır ki, bu da keramika örtüklərinin işini müəyyən dərəcədə yaxşılaşdırır və keramika örtüklərinin tətbiq dairəsini genişləndirir.

1

Nadir torpaq oksidləri ilə keramika örtüklərinin mexaniki xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması

Nadir torpaq oksidləri keramika örtüklərinin sərtliyini, əyilmə gücünü və dartılmaya bağlanma gücünü əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Eksperimental nəticələr göstərir ki, Lao _ 2-dən Al2O3+3% TiO _ 2 materialında əlavə olaraq istifadə etməklə örtüyün dartılma dayanımı effektiv şəkildə yaxşılaşdırıla bilər və Lao _ 2 miqdarı 6.0 olduqda dartılma bağlanma gücü 27.36MPa-a çata bilər. %. Kütləvi payı 3,0% və 6,0% olan CeO2-nin Cr2O3 materialına əlavə edilməsi, örtüyün dartılmaya bağlanma gücü 18~25MPa arasındadır ki, bu da orijinal 12~16MPa-dan çoxdur. bağlanma gücü 12~15MPa qədər azalır.

2

Nadir torpaqla keramika örtüyünün termal zərbəyə davamlılığının yaxşılaşdırılması

İstilik şokuna müqavimət testi örtük və substrat arasında bağlanma gücünü və örtük və substrat arasında istilik genişlənmə əmsalının uyğunluğunu keyfiyyətcə əks etdirmək üçün vacib bir testdir. İstifadə zamanı növbə ilə temperatur dəyişdikdə örtüyün soyulmaya qarşı dayanma qabiliyyətini birbaşa əks etdirir, həmçinin örtüyün mexaniki zərbəyə qarşı durma qabiliyyətini və yan tərəfdən substratla yapışma qabiliyyətini əks etdirir. keramika örtüyünün keyfiyyəti.

Tədqiqatlar göstərir ki, 3.0% CeO2 əlavəsi örtükdə məsaməlik və məsamə ölçüsünü azalda bilər və məsamələrin kənarında gərginlik konsentrasiyasını azalda bilər, beləliklə Cr2O3 örtüyünün termal şok müqavimətini yaxşılaşdırır. Bununla belə, Al2O3 keramika örtüyünün məsaməliliyi azaldı və LaO2 əlavə edildikdən sonra örtüyün yapışma gücü və termal şokun işləmə müddəti açıq şəkildə artdı. LaO2-nin əlavə miqdarı 6% (kütləvi pay) olduqda, örtükün termal şok müqaviməti ən yaxşısıdır və termal şokun uğursuzluq müddəti 218 dəfəyə çata bilər, LaO2 olmayan örtünün termal şokun uğursuzluq müddəti isə yalnız 163-dür. dəfə.

3

Nadir torpaq oksidləri örtüklərin aşınma müqavimətinə təsir göstərir

Keramika örtüklərinin aşınma müqavimətini artırmaq üçün istifadə edilən nadir torpaq oksidləri əsasən CeO2 və La2O3-dür. Onların altıbucaqlı laylı quruluşu yaxşı yağlama funksiyasını göstərə və yüksək temperaturda sabit kimyəvi xassələri saxlaya bilər, bu da aşınma müqavimətini effektiv şəkildə yaxşılaşdıra və sürtünmə əmsalını azalda bilər.

Tədqiqatlar göstərir ki, lazımi miqdarda CeO2 olan örtüyün sürtünmə əmsalı kiçik və sabitdir. Plazma ilə püskürtülmüş nikel əsaslı sermet örtüyə La2O3 əlavə edilməsinin sürtünmə aşınmasını və örtüyün sürtünmə əmsalını açıq şəkildə azalda biləcəyi və sürtünmə əmsalının kiçik dalğalanma ilə sabit olduğu bildirildi. Nadir torpaq olmayan üzlük təbəqəsinin aşınma səthi ciddi yapışma və kövrək qırılma və sıçrayış göstərir, lakin nadir torpaq olan örtük köhnəlmiş səthdə zəif yapışma göstərir və geniş ərazidə kövrək çatlama əlamətləri yoxdur. Nadir torpaq qatqılı örtüyün mikro strukturu daha sıx və yığcamdır və məsamələr azalır, bu da mikroskopik hissəciklərin çəkdiyi orta sürtünmə qüvvəsini azaldır və sürtünmə və aşınmanı azaldır Nadir torpaqla doping kerametlərin kristal müstəvi məsafəsini də artıra bilər. iki kristal üz arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsinin dəyişməsinə və sürtünmə əmsalını azaldır.

Xülasə:

Nadir torpaq oksidləri keramika materiallarının və örtüklərinin tətbiqində böyük nailiyyətlər əldə etsə də, keramika materiallarının və örtüklərinin mikrostrukturunu və mexaniki xassələrini effektiv şəkildə yaxşılaşdıra bilsələr də, xüsusilə sürtünmə və aşınmanın azaldılmasında hələ də bir çox naməlum xüsusiyyətlər mövcuddur. materialların möhkəmliyi və aşınma müqaviməti onların sürtkü xassələri ilə əməkdaşlıq edən tribologiya sahəsində müzakirəyə layiq mühüm istiqamətə çevrilmişdir.

Tel: +86-21-20970332E-poçt:info@shxlchem.com