Редки земни елементиса общ термин за 17 метални елемента, включително 15 елемента на лантанид искандийиИтриум. От края на 18 век те се използват широко в металургия, керамика, стъкло, нефтохимикали, печат и боядисване, селско стопанство и горско стопанство и други индустрии. Прилагането на редки земни елементи в керамичната индустрия на моята страна започва през 30 -те години на миналия век. През 70 -те години общата сума наРедки земиИзползваните в керамичните материали достигат 70т/година, което представлява около 2% до 3% от общото вътрешно производство. Понастоящем редките земи се използват главно в структурна керамика, функционална керамика, керамични глазури и други полета. С непрекъснатото разработване и прилагане на нови рядкоземни материали, редки земи се използват като добавки, стабилизатори и подпомагащи помощни средства в различни керамични материали, което значително подобрява тяхната работа, намалява производствените разходи и прави възможно тяхното индустриално приложение.
Прилагане на редки земни елементи в структурната керамика
■ Приложение вAL2O3Керамиката AL2O3 керамиката е най -широко използваната структурна керамика поради високата им якост, високата температурна устойчивост, добрата изолация, устойчивостта на износване, устойчивостта на корозия и добрите електромеханични свойства. Добавяне на редки земни оксиди катоY2O3, La2O3, SM2O3и т.н. може да подобри свойствата на намокряне на композитни материали Al2O3, да намали точката на топене на керамичните материали; намалете порьозността на материала и увеличете плътността; Пречи на миграцията на други йони, намалява скоростта на миграция на границите на зърното, инхибира растежа на зърното и улеснява образуването на плътни структури; Подобрете силата на стъклената фаза, като по този начин постигнете целта за подобряване на механичните свойства на Al2O3 керамиката.
■ Приложение вSi3n4Ceramicssi3N4 керамиката има отлични механични свойства, топлинни свойства и химическа стабилност и са най-обещаващите материали за структурна керамика с висока температура. Тъй като Si3N4 е силно ковалентно съединение на връзката, чистият Si3N4 не може да бъде уплътнен чрез конвенционално синтезаторно синтероване. Следователно, в допълнение към реакцията синтероване на директно нитридация на Si прах, трябва да се добави определено количество помощ за синтероване, за да се направи плътен материал. Понастоящем по -идеалните помощни средства за подготовка на Si3N4 керамика са редки земни оксиди катоY2O3, ND2O3иLa2O3. От една страна, тези редки земни оксиди реагират с Trace SiO2 на повърхността на Si3N4 на прах при висока температура, за да генерират азот-съдържащи високотемпературни стъклени фази, които ефективно насърчават синтерирането на Si3N4 керамика; От друга страна, те образуват Y-La-Si-On Glass Groundary с висока рефракторност и вискозитет, имат висока температурна якост на гъвкавост и добра устойчивост на окисляване и са лесни за утаяване на кристални съединения, съдържащи Y и LA с високи точки на топене при високи температурни условия, което подобрява високотемпературната счупване на материала.
■ Приложение вZro2Керамиката Zro2 керамиката има висока плътност, висока точка на топене и твърдост, особено висока якост на огъване и здравина на счупване, които са най -високите сред цялата керамика. Тъй като кристалната трансформация на Zro2 е придружена от очевидна промяна на обема, обхватът на директната употреба е ограничен. С задълбочаването на изследователската работа се установява, че добавянето на редки земни оксиди има по -добър инхибитор и стабилизиращ ефект върху фазовата промяна на ZRO2. Често използваните редки земни оксиди са главноY2O3,ND2O3и CE2O3. Техният йонен радиус е основно близо до този на ZR4+и те могат да образуват моноклинични, тетрагонални и кубични заместителни твърди разтвори със ZRO2. Този тип Zro2 керамичен материал има добри показатели за техническа ефективност. Например,CEO2може да образува фазов участък от тетрагонен разтвор на циркония в широк диапазон със ZRO2, който е добър твърд електролитен материал. Y2O3-стабилизираният ZRO2 (YSZ) е отличен кислороден йонна проводника, който се използва широко в горивни клетки от твърд оксид (SOFC), кислородни сензори и метални частични окислителни мембранни реактори.
■ Приложение вSicкерамикаСилициев карбидКерамиката е устойчива на високи температури, термичен шок, корозия, износване, добра термична проводимост и леко тегло и обикновено се използват структурна керамика с висока температура. Силните ковалентни свързващи характеристики наSicОпределете, че е трудно да се постигне уплътняване на синтероване при нормални условия. Обикновено е необходимо да се добавят помощни средства за синтероване или да се използват горещо пресоване и горещи изостатични процеси на натискане на синтероване. Производственият процес е сложен и цената е висока. Най-ефективното подпомагане на синтероване за безсилно синтероване на SIC е Al2O3-Y2O3; Sic-yag керамични композитни материали с Y3AL5O12 (YAG за кратко), тъй като основното подпомагане на синтероването може да постигне синтероване на уплътняване при по-ниска температура, така че те се считат за една от най-обещаващите керамични системи от силициев карбид.
■ Приложение вAlnкерамикаAlnе ковалентно съединение на връзката с висока точка на топене, висока топлопроводимост, ниска диелектрична константа и устойчивост на корозия на метали и сплави като желязо и алуминий. Той има отлична висока температурна устойчивост в специални атмосфери и е идеален мащабен интегрален кръг и опаковъчен материал. Тъй като ALN е ковалентна връзка, синтероването е много трудно, а еднократно подпомагане на синтероване може само да намали температурата на синтероване в ограничена степен, така че композитните помощни средства (редки земни метални оксиди и алкални земни метални оксиди) обикновено се използват като подпомагащи синтероване, за да образуват течна фаза за насърчаване на синтероването. В допълнение, СПИН за синтероване също може да реагира с кислородни примеси вAln, Намалете алуминиевите свободни работни места, причинени от частичен кислород, разтварящ се в решетката на Aln, и подобрете топлинната проводимост наAln.
■ Приложението в Sialon Ceramics Sialon Ceramics са вид Si-No-Al плътна поликристална нитридна керамика, разработена въз основа наSi3n4керамика. Те се образуват чрез частична подмяна на Si атоми и N атоми вSi3n4от Al атоми и O атоми в Al2O3. Тяхната сила, здравина и устойчивост на окисляване са по-добри от Si3N4 керамиката и те са особено подходящи за компоненти на керамичните двигатели и други устойчиви на износване керамични продукти. Материалите на Sialon не са лесни за синтероване. Въвеждането на редки земни оксиди е благоприятно за образуването на течна фаза при по -ниска температура, което ефективно насърчава синтероването. В същото време редките земни катиони могат да влязат в решетката на фазата α-Si3N4, да намалят съдържанието на стъклената фаза и да образуват гранична фаза на зърното, подобрявайки стайната температура и високотемпературната характеристика на материала. Проучванията показват, че добавянето на 1%Y2O3може да образува високотемпературна стъклена фаза, когато синтероване на Sialon Ceramics при високи температури, която не само насърчава синтероването, но също така подобрява нейната здравина на счупване. В допълнение, добавянето на малко количество Y2O3 също значително подобрява устойчивостта на окисляване.
Прилагане на редки земни елементи във функционалната керамика
Редки земиса тясно свързани с функционалната керамика. Добавяне на определеноРедки земни елементиЗа суровините на много функционални керамики не само могат да подобрят синтероването, плътността, силата и т.н. на керамиката, но по -важното е, че това може значително да подобри техните уникални функционални ефекти.
1Роля в свръхпроводящата керамика от 1987 г., когато материални учени от Китай, Япония, САЩ и други страни откриват, че оксидната керамикамеден оксид на итриев барий(YBCO) имат отлична високотемпературна свръхпроводимост (TC до 92K), хората са свършили много работа в изследванията на ефективността и развитието на приложенията на високотемпературната свръхпроводяща керамика с рядка земя и постигнаха много голям напредък. Японските проучвания показват, че след подмяна на Y в YBCO сЛеки редки земи(Ln) катоNd, Sm, EuиGd, критичната сила на магнитното поле на получения свръхпроводящ керамичен материал LNBCO е значително подобрена, а силата на магнитен поток също е значително подобрена, която е от голяма практическа стойност в електричеството, съхранението на енергия и транспортирането. Използван Пекински университетZro2като субстрат и го нагрява до около 200 ° C и се изпарява y (или другиРедки земи), BA оксиди и Cu върху субстрата в слоеве за дифузионна обработка и топлинната ги третират в температурния диапазон от 800-900 ° C. Получената свръхпроводяща керамика показа добър коефициент на температура на метално съпротивление над 100K. Добавя се университетът в Кагошима в Япониярядка земяLA до SR и NB оксиди за направата на керамичен филм, който проявява свръхпроводимост при 255k.
2 Приложение в пиезоелектрична керамика оловна титанат (PBTIO3) е типична пиезоелектрична керамика с механично енергийно-електрическо енергийно свързване. Той има висока температура на Кюри (490 ° С) и ниска диелектрична константа и е подходяща за приложение при висока температура и високочестотни условия. Въпреки това, по време на процеса на подготовка и охлаждане, микро пукнатини са склонни да се появят поради кубично-тетрагоналния фазов преход. За да се реши този проблем, за него се използват редки земи. След синтероване при 1150 ° C може да се получи повторна PBTIO3 керамика с относителна плътност 99%. Микроструктурата е значително подобрена и може да се използва за производство на масиви за преобразуватели, работещи при високочестотни условия от 75MHz. В оловен цирконат титанат (PZT) пиезоелектрична керамика с високи пиезоелектрични коефициенти, чрез добавяне на редки земни оксиди катоLa2O3, SM2O3иND2O3, Свойствата на синтероване на PZT керамиката могат да бъдат значително подобрени и могат да се получат стабилни електрически и пиезоелектрични свойства. В допълнение, ефективността на PZT керамиката може да бъде подобрена чрез добавяне на малко количество рядкоземен оксидCEO2. След добавяне на CEO2, обемното съпротивление на керамиката на PZT се увеличава, което е благоприятно за реализирането на поляризацията при висока температура и високо електрическо поле в процеса, и неговата устойчивост на стареене и стареене на температурата също се подобряват. PZT керамика, модифицирана отРедки земиса били широко използвани в генератори с високо напрежение, ултразвукови генератори, подводни акустични преобразуватели и други устройства.
3Приложение в проводима керамика итриум-стабилизирана циркония (YSZ) керамика сРедния земен оксид Y2O3Тъй като добавката имат добра термична и химическа стабилност при високи температури, са добри кислородни йонни проводници и имат видно положение в йонната проводима керамика. Керамичните сензори на YSZ успешно се използват за измерване на кислородното частично налягане в автомобилните изгорели газове, ефективно контролират съотношението въздух/гориво и имат значителни енергийно спестяващи ефекти. Те са широко използвани в промишлени котли, топене на пещи, изгаряне и друго оборудване на базата на горене. Въпреки това, YSZ керамиката показва висока йонна проводимост само когато температурата е по -висока от 900 ° C, така че приложението им все още е обект на определени ограничения. Съществуващите изследвания са установили, че добавянето на подходящо количество Y2O3 илиGD2O3 to BI2O3Керамиката с по-висока йонна проводимост може да стабилизира BI2O3 кубична фаза, ориентирана към лицето до стайна температура. В същото време рентгеновите дифракционни модели също показват, че (Bi2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 и (BI2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 са и стабилни кубични структури, центрирани с лице с висока кислородна проводимост. След покриване на страната на тази керамика със защитен филм от (ZRO2) 0.92 (Y2O3) 0.08, горивни клетки и кислородни сензори с висока йонна проводимост и добра стабилност, които могат да работят при средни температурни условия (500 ~ 800 ℃), могат да бъдат подготвени и сглобени, което води до решаване на трудниците, породени от високотемпературна технология.
4 Приложението в диелектричната керамика Диелектричната керамика се използва главно за направата на керамични кондензатори и микровълнови диелектрични компоненти. В диелектрична керамика катоTiO2, Mgtio3,Batio3и тяхната композитна диелектрична керамика, добавянеРедки земикато LA, ND и DY могат значително да подобрят своите диелектрични свойства. Например, при керамиката BATIO3 с висока диелектрична константа, добавянето на LA и ND редки земни съединения с диелектрична постоянна стойност ε = 30 ~ 60 може да поддържа диелектричната си постоянна стабилна в широк температурен диапазон, а експлоатационният живот на устройството е значително подобрен. В диелектричната керамика за кондензатори за термични компенсации, редките земи също могат да бъдат добавени по подходящ начин, ако е необходимо, за да се подобри или регулира диелектричната константа, температурната коефициент и качествения коефициент на керамиката, като по този начин разширява обхвата на приложението си. The thermally stable capacitor magnesium titanate ceramics are modified with La2O3, and the obtained MgO·TiO2-La2O3-TiO2 ceramics and CaTiO3-MgTiO3-La2TiO5 ceramics not only maintain the original characteristics of low dielectric loss and temperature coefficient, but also significantly improve their dielectricконстанта.
5 Приложението в чувствителната керамика чувствителната керамика е важен тип функционална керамика. Те се характеризират с чувствителни към определени външни условия като напрежение, газов състав, температура, влажност и др. Следователно те могат да наблюдават вериги, работни процеси или среди чрез реакцията или промяна на свързаните с тях параметри на електрическата производителност. Те се използват широко като сензорни елементи в контролните вериги, така че те се наричат още сензорна керамика. Съществува тясна връзка между редките Земя и изпълнението на този тип керамика.
(1) Електро-оптична керамика: чрез добавяне на рядък земно оксидLa2O3За PZT може да се получи прозрачна оловна лантан цирконат титанат (PLZT) електрооптична керамика. Оригиналният матричен материал PZT обикновено е непрозрачен поради наличието на пори, гранични фази на зърното и анизотропия, докато добавянето на LA2O3 прави неговата микроструктура равномерна, до голяма степен елиминира порите, отслабва анизотропията му и значително намалява разсейването на светлината, причинено от множество рефракции върху границите на зърното и разсейването на светлината, причинено от второто фаза. Следователно, PLZT има добра работа на светлинното предаване. PLZT се използва широко в очила за екраниране на радиация на ядрена експлозия, прозорци на тежки бомбардировачи, оптични комуникационни модулатори, холографски устройства за запис и др.
(2) Варисторска керамика: Техническият университет в Централния Южен университет изследва ефекта на редките земни елементи върху електрическите свойства на Zno варисторната керамика. След като Zno варистор керамиката беше легирана с рядък оксид на ЗемятаLa2O3, стойността на VLMA на тяхното напрежение на вариора се увеличи значително; Когато количеството допинг се увеличи от 0,1% на 10%, нелинейният коефициент α на керамиката намалява от 20 на 1 и всъщност няма варисторни свойства. Следователно, за ZnO керамика, допингът с нискоконцентрация на редките земни елементи може да увеличи стойността на напрежението на варистора, но има малък ефект върху нелинейния коефициент; и допингът с висока концентрация не показва характеристики на вариора.
(3), чувствителна към газ керамика: От 70-те години на миналия век хората са направили много изследвания за ролята на добавяне на редки земни оксиди към чувствителни към газ керамични материали като ZnO,SNO2иFe2O3, и са произвели ABO3 и A2BO4 Рядки земни композитни оксидни материали. Резултатите от изследванията показват, че добавянето на редки земни оксиди към ZnO може значително да подобри чувствителността му към пропилен; ДобавянеCEO2до SNO2 може да произведе синтерован елемент, който е чувствителен към етанола.
(4) Термисторна керамика: Бариев титанат (BATIO3) е най -проучената и широко използвана термисторна керамика. Когато следите редки земни елементи като LA, CE, SM, DY, Y и др. Се добавят към Batio3 (моларната атомна фракция се контролира на 0,2% до 0,3%), част от Ba2+ се заменя с RE3+ с радиус, подобен на Ba2+, генерирайки излишни положителни заряди и образуващи слабо свързани електрони през действието на действието на TI4+, така, така че съпротивлението на CERENES е значително червенокос; Ако обаче допинг количеството надвишава определена стойност, поради образуването на свободни работни места BA2+ и изчезването на проводимите носители, съпротивлението на керамиката се издига рязко и дори се превръща в изолатор.
(5) Чувствителна към влажността керамика: Сред различните видове чувствителни към влажността керамика, в момента добавените редки земи са главно Lanthanum и неговите оксиди, като SR1-XLAXSNO3 система, LA2O3-Tio2 система, LA2O3-Tio2-V2O5 система, SR0.95LA0.05SNO3 Pd0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)0.98O3-KH2PO3, etc. In order to further improve the sensitivity of humidity ceramics, in terms of realism and stability, and to enhance their practicality, it is also necessary to strengthen the research on the influence ofрядка земядобавяне върху съответните свойства на керамиката.
Ние сме специализирани в износа на продукти за рядка земя, за да купуваме продукт на редки земни, добре дошлисвързва се с нас
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Време за публикация: 06-2025 февруари