Kakav je utjecaj oksida rijetkih zemalja u keramičkim premazima?

Keramika, metalni materijali i polimerni materijali navedeni su kao tri glavna čvrsta materijala. Keramika ima mnoga odlična svojstva, kao što su otpornost na visoke temperature, otpornost na koroziju, otpornost na habanje, itd., jer je način atomskog vezivanja keramike jonska veza, kovalentna veza ili mješovita ionsko-kovalentna veza s visokom energijom veze. Keramički premaz može promijeniti izgled, strukturu i performanse vanjske površine podloge, kompozit premaz-podloga je favoriziran zbog svojih novih performansi. Može organski kombinovati originalne karakteristike podloge sa karakteristikama otpornosti na visoke temperature, visoke otpornosti na habanje i visoke otpornosti na koroziju keramičkih materijala, i dati punu igru ​​sveobuhvatnim prednostima dve vrste materijala, tako da se široko koristi u vazduhoplovstvu. , avijacije, nacionalne odbrane, hemijske industrije i drugih industrija.

Rijetku zemlju nazivaju "riznicom" novih materijala, zbog svoje jedinstvene 4f elektronske strukture i fizičkih i hemijskih svojstava. Međutim, čisti metali rijetkih zemalja rijetko se koriste direktno u istraživanju, a uglavnom se koriste spojevi rijetkih zemalja. Najčešći spojevi su CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS i ferosilicij rijetkih zemalja. Ova jedinjenja rijetkih zemalja mogu poboljšati strukturu i svojstva keramičkih materijala i keramičkih premaza.

I primjena oksida rijetkih zemalja u keramičkim materijalima

Dodavanje elemenata retkih zemalja kao stabilizatora i pomoćnih sredstava za sinterovanje različitoj keramici može smanjiti temperaturu sinterovanja, poboljšati čvrstoću i žilavost neke strukturalne keramike, a samim tim i smanjiti troškove proizvodnje. Istovremeno, elementi rijetkih zemalja također igraju vrlo važnu ulogu u poluvodičkim plinskim senzorima, mikrovalnim medijima, piezoelektričnoj keramici i drugoj funkcionalnoj keramici. Istraživanje je pokazalo da je dodavanje dva ili više oksida rijetkih zemalja gliničkoj keramici bolje nego dodavanje jednog oksida rijetkih zemalja gliničkoj keramici. Nakon optimizacijskog testa, Y2O3+CeO2 ima najbolji učinak. Kada se doda 0,2%Y2O3+0,2%CeO2 na 1490℃, relativna gustina sinterovanih uzoraka može dostići 96,2%, što premašuje gustinu uzoraka sa bilo kojim oksidom rijetkih zemalja Y2O3 ili samo CeO2.

Efekat La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 u promociji sinterovanja je bolji od efekta dodavanja samo La2O3, a otpornost na habanje je očigledno poboljšana. Također pokazuje da miješanje dva oksida rijetkih zemalja nije jednostavno dodavanje, već postoji interakcija između njih, što je korisnije za sinteriranje i poboljšanje performansi keramike od aluminijevog oksida, ali princip ostaje da se prouči.

Osim toga, utvrđeno je da dodavanje miješanih oksida rijetkih zemnih metala kao AIDS-a za sinteriranje može poboljšati migraciju materijala, promovirati sinteriranje MgO keramike i poboljšati gustoću. Međutim, kada je sadržaj miješanog metalnog oksida veći od 15%, relativna gustoća se smanjuje, a otvorena poroznost se povećava.

Drugo, utjecaj oksida rijetkih zemalja na svojstva keramičkih premaza

Postojeća istraživanja pokazuju da elementi rijetkih zemalja mogu poboljšati veličinu zrna, povećati gustoću, poboljšati mikrostrukturu i pročistiti međuprostor. Ima jedinstvenu ulogu u poboljšanju čvrstoće, žilavosti, tvrdoće, otpornosti na habanje i otpornosti na koroziju keramičkih premaza, što u određenoj mjeri poboljšava performanse keramičkih premaza i širi opseg primjene keramičkih premaza.

1

Poboljšanje mehaničkih svojstava keramičkih premaza oksidima rijetkih zemalja

Oksidi rijetkih zemalja mogu značajno poboljšati tvrdoću, čvrstoću na savijanje i vlačnu čvrstoću keramičkih premaza. Eksperimentalni rezultati pokazuju da se vlačna čvrstoća premaza može efikasno poboljšati upotrebom Lao_2 kao aditiva u materijalu Al2O3+3% TiO_2, a zatezna čvrstoća veze može dostići 27,36MPa kada je količina Lao_2 6,0 %. Dodavanje CeO2 sa masenim udjelom od 3,0% i 6,0% u Cr2O3 materijal, vlačna čvrstoća prevlake je između 18~25MPa, što je veće od originalnih 12~16MPa. Međutim, kada je sadržaj CeO2 9,0%, vlačna čvrstoća premaza jačina veze se smanjuje na 12~15MPa.

2

Poboljšanje otpornosti na termički udar keramičkog premaza rijetkim zemljom

Ispitivanje otpornosti na toplinski udar je važan test koji kvalitativno odražava snagu veze između premaza i podloge i podudarnost koeficijenta toplinskog širenja između premaza i podloge. On direktno odražava sposobnost premaza da se odupre ljuštenju kada se temperatura naizmjenično mijenja tokom upotrebe, a također odražava sposobnost premaza da se odupre zamoru od mehaničkih udara i sposobnost vezivanja sa podlogom sa strane. Stoga je to također ključni faktor za procjenu kvaliteta keramičkog premaza.

Istraživanje pokazuje da dodatak 3,0% CeO2 može smanjiti poroznost i veličinu pora u premazu, te smanjiti koncentraciju naprezanja na rubu pora, čime se poboljšava otpornost na termički udar Cr2O3 premaza. Međutim, poroznost Al2O3 keramičkog premaza se smanjila, a čvrstoća vezivanja i vek trajanja prevlake zbog termičkog šoka su se očigledno povećali nakon dodavanja LaO2. Kada je količina dodatka LaO2 6% (maseni udio), otpornost premaza na termalni udar je najbolja, a vijek trajanja kvara na termički šok može doseći 218 puta, dok je vijek trajanja prevlake bez LaO2 samo 163 puta. puta.

3

Oksidi rijetkih zemalja utiču na otpornost premaza na habanje

Oksidi rijetkih zemalja koji se koriste za poboljšanje otpornosti na habanje keramičkih premaza su uglavnom CeO2 i La2O3. Njihova šesterokutna slojevita struktura može pokazati dobru funkciju podmazivanja i održati stabilna hemijska svojstva na visokoj temperaturi, što može efikasno poboljšati otpornost na habanje i smanjiti koeficijent trenja.

Istraživanja pokazuju da je koeficijent trenja premaza sa odgovarajućom količinom CeO2 mali i stabilan. Prijavljeno je da dodavanje La2O3 plazma raspršenom cermetskom premazu na bazi nikla može očigledno smanjiti habanje trenjem i koeficijent trenja premaza, a koeficijent trenja je stabilan sa malim fluktuacijama. Pohabana površina sloja obloge bez rijetkih zemalja pokazuje ozbiljnu adheziju i krhko lomljenje i ljuštenje, međutim, premaz koji sadrži rijetku zemlju pokazuje slabo prianjanje na istrošenoj površini i nema znakova krtog lomljenja velike površine. Mikrostruktura premaza dopiranog rijetkim zemljom je gušća i kompaktnija, a pore su smanjene, što smanjuje prosječnu silu trenja koju nose mikroskopske čestice i smanjuje trenje i habanje Dopiranje rijetkih zemalja također može povećati udaljenost od kristalne ravnine kermeta. na promjenu sile interakcije između dvije kristalne površine i smanjuje koeficijent trenja.

sažetak:

Iako su oksidi rijetkih zemalja postigli velika dostignuća u primjeni keramičkih materijala i premaza, koji mogu efikasno poboljšati mikrostrukturu i mehanička svojstva keramičkih materijala i premaza, još uvijek postoje mnoga nepoznata svojstva, posebno u smanjenju trenja i habanja. Čvrstoća i otpornost na habanje materijala sarađuju sa njihovim svojstvima podmazivanja postala je važan pravac vrijedan rasprave u području tribologije.

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