Prvky vzácných zeminjsou obecným termínem pro 17 kovových prvků, včetně 15 lanthanidových prvků aSkandiumayttrium. Od konce 18. století se široce používají v metalurgii, keramice, sklenici, petrochemikáliích, tisku a barvením, zemědělství a lesnictví a dalších průmyslových odvětvích. Aplikace prvků vzácných zemin v keramickém průmyslu mé země začala ve 30. letech 20. století. V 70. letech 20. století celková částkavzácné zeminyPoužívá se v keramických materiálech dosaženo 70T/rok, což představuje asi 2% až 3% z celkové domácí produkce. V současné době se vzácné zeminy používají hlavně ve strukturální keramice, funkční keramice, keramické glazury a dalších oborech. S nepřetržitým vývojem a aplikací nových materiálů vzácných zemin se vzácné zeminy používají jako přísady, stabilizátory a slinovací pomůcky v různých keramických materiálech, které výrazně zlepšují jejich výkon, snižují výrobní náklady a umožňují jejich průmyslovou aplikaci.
Aplikace prvků vzácných zemin ve strukturální keramice
■ Aplikace vAl2O3Ceramika keramiky AL2O3 je nejpoužívanější strukturální keramika díky jejich vysoké pevnosti, odolnosti proti vysoké teplotě, dobré izolaci, odolnosti proti opotřebení, odolnost proti korozi a dobrým elektromechanickým vlastnostem. Přidávání oxidů vzácných zemin, jako jeY2O3, LA2O3, SM2O3a atd. Může zlepšit smáčení vlastností kompozitních materiálů AL2O3, snížit bod tání keramických materiálů; Snižte porozitu materiálu a zvyšte hustotu; bránit migraci jiných iontů, snižují migrační rychlost hranic zrn, inhibují růst zrna a usnadňují tvorbu hustých struktur; Zlepšete sílu skleněné fáze, čímž se dosáhnete účelu zlepšení mechanických vlastností keramiky AL2O3.
■ Aplikace vSI3N4Ceramicssi3N4 keramika má vynikající mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti a chemickou stabilitu a jsou nejslibnějšími materiály pro strukturální keramiku vysokoteplotních. Protože SI3N4 je silná sloučenina kovalentní vazby, čistý SI3N4 nelze zhustit konvenčním slinem pevné fáze. Proto, kromě reakčního slinování přímé nitridace SI prášku, musí být přidáno určité množství slinovací pomoci, aby se vytvořil hustý materiál. V současné době jsou ideálně více slizovací pomůcky pro přípravu keramiky SI3N4, jako jsou oxidy vzácných zeminY2O3, ND2O3, aLA2O3. Na jedné straně tyto oxidy vzácných zemin reagují s TRACE SIO2 na povrchu prášku SI3N4 při vysoké teplotě za vzniku vysokoteplotních skleněných fází obsahujících dusík, které účinně podporují slinování keramiky SI3N4; Na druhé straně tvoří hranice zrna Y-si-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-o na sklenicích s vysokou refraktorií a viskozitou, mají vysokou pevnost v ohybu s vysokou teplotou a dobrou oxidační rezistenci a jsou snadno sraženy krystalické sloučeniny obsahující Y a LA s vysokou teplotou tání za podmínek s vysokou teplotou, což zlepšuje vysokou temperaturní tlustotu materiálu.
■ Aplikace vZro2Ceramika keramiky Zro2 má vysokou hustotu, vysokou teplotu tání a tvrdost, zejména vysoká pevnost ohybu a ohybová houževnatost, které jsou nejvyšší ze všech keramiky. Protože krystalová transformace Zro2 je doprovázena zjevnou změnou objemu, rozsah přímého použití je omezený. Při prohloubení výzkumných prací se zjistí, že přidání oxidů vzácných zemin má lepší inhibiční a stabilizační účinek na fázovou změnu Zro2. Běžně používané oxidy vzácných zemin jsou hlavněY2O3,ND2O3a CE2O3. Jejich iontový poloměr je v podstatě blízko poloměru ZR4+a mohou tvořit monoklinické, tetragonální a kubické substituční pevné roztoky ZRO2. Tento typ keramického materiálu Zro2 má dobré ukazatele technického výkonu. Například,CEO2může tvořit fázovou oblast tetragonálního zirkonia pevného roztoku v širokém rozmezí s Zro2, což je dobrý pevný elektrolytový materiál. Y2O3 stabilizovaný Zro2 (YSZ) je vynikající materiál kyslíkového iontového vodiče, který se široce používá v palivových článcích s oxidovým oxidovým oxidem (SOFC), kyslíkových senzory a metanové oxidační membránové reaktory.
■ Aplikace vSickeramikaKřemíkový karbidKeramika je odolná vůči vysokým teplotám, tepelnému šoku, korozi, opotřebení, dobré tepelné vodivosti a nízké hmotnosti a běžně se používají vysokoteplotní strukturální keramika. Silné charakteristiky kovalentních vazebSicZjistěte, že za normálních podmínek je obtížné dosáhnout slizovacího zhuštění. Obvykle je nutné přidat slizovací pomůcky nebo používat horké lisování a horké izostatické lisovací procesy slinování. Proces výroby je komplikovaný a náklady jsou vysoké. Nejúčinnější slizovací pomůcky pro bezprostřední slinování sic je Al2O3-Y2O3; SIC-YAG keramické kompozitní materiály s Y3AL5O12 (zkráceně YAG), protože hlavní slinovací pomůcka může dosáhnout slinování zhušťování při nižší teplotě, takže jsou považovány za jeden z nejslibnějších keramických systémů karbidu křemíku.
■ Aplikace vALNkeramikaALNje sloučenina kovalentní vazby s vysokým bodem tání, vysokou tepelnou vodivostí, nízkou dielektrickou konstantou a odolností vůči korozi kovů a slitin, jako je železo a hliník. Má vynikající odolnost proti vysoké teplotě ve speciálních atmosférách a je ideálním rozsáhlým integrovaným substrátem obvodu a balicího materiálu. Protože ALN je kovalentní vazba, slinování je velmi obtížné a jediná slintingová pomůcka může snížit teplotu slinování pouze v omezeném rozsahu, takže kompozitní pomůcky (oxidy vzácných zemských kovů a oxidy alkalických zemských kovů) se obvykle používají jako pomůcky pro vytvoření kapalné fáze, aby podpořily slinování. Kromě toho mohou slinovací AIDS reagovat také s nečistotami kyslíkuALN, snižte volná místa hliníku způsobená částečným kyslíkem rozpuštěným do aln mřížky a zlepšujte tepelnou vodivostALN.
■ Aplikace v keramice Sialon keramics Sialon je druh hustého polykrystalického nitridového keramiky si-no-alSI3N4keramika. Jsou tvořeny částečným nahrazením atomů SI a n atomů vSI3N4atomy Al a O atomy v AL2O3. Jejich síla, houževnatost a oxidační odolnost jsou lepší než keramika SI3N4 a jsou zvláště vhodné pro komponenty keramického motoru a další keramické výrobky odolné vůči opotřebení. Materiály Sialonu nejsou snadné slinter. Zavedení oxidů vzácných zemin vede k tvorbě kapalné fáze při nižší teplotě, což účinně podporuje slinování. Současně mohou kationty vzácných zemin vstoupit do mřížky fáze a-Si3N4, snížit obsah skleněné fáze a vytvořit fázi hraniční hranice zrna, což zlepší teplotu místnosti a vysokou teplotu materiálu. Studie ukázaly, že přidání 1%Y2O3může tvořit vysokoteplotní skleněnou fázi při slinování sialonské keramiky při vysokých teplotách, což nejen podporuje slinování, ale také zlepšuje jeho lomovou houževnatost. Kromě toho přidání malého množství Y2O3 také výrazně zlepšuje jeho oxidační odolnost.
Aplikace prvků vzácných zemin ve funkční keramice
Vzácné zeminyjsou úzce spojeny s funkční keramikou. Přidání určitéhoPrvky vzácných zeminPro suroviny mnoha funkční keramiky může nejen zlepšit slinování, hustotu, sílu atd. keramiky, ale co je důležitější, může výrazně zlepšit jejich jedinečné funkční účinky.
1Role v supravodivé keramice od roku 1987, kdy materiální vědci z Číny, Japonska, Spojených států a dalších zemí zjistili, že oxidová keramikaoxid mědi Yttrium(YBCO) mají vynikající vysokoteplotní supravodivost (TC až 92k), lidé odvedli hodně práce ve výkonu a vývoji aplikací vysokoteplotní supramické keramiky s vysokou teplotou a dosáhli mnoho zásadního pokroku. Japonské studie ukázaly, že po nahrazení Y v YBCO slehké vzácné zeminy(Ln) jako jeNd, Sm, Eu, aGd, Kritická síla magnetického pole výsledného supravodivého keramického materiálu LNBCO se významně zlepšuje a síla připínání magnetického toku je také výrazně vylepšena, což má velkou praktickou hodnotu při elektřině, skladování energie a přepravě. Použila pekingská univerzitaZro2jako substrát a zahříval jej na asi 200 ° C a odpadil se y (nebo jinévzácné zeminy), Oxidy BA a Cu na substrátu ve vrstvách pro difúzní ošetření a tepelně se ošetřovaly v teplotním rozmezí 800-900 ° C. Výsledná supravodivá keramika vykázala dobrý koeficient teploty kovové rezistence nad 100k. Kagoshima University v Japonsku přidalavzácná ZeměLA až SR a NB oxidy za vzniku keramického filmu, který vykazoval supravodivost při 255 k.
2 Aplikace v piezoelektrické keramice olovo Titanate (PBTIO3) je typická piezoelektrická keramika s mechanickou energetickou energetickou vazebnou energií. Má vysokou teplotu Curie (490 ° C) a nízkou dielektrickou konstantu a je vhodná pro aplikaci za podmínek vysoké teploty a vysokých frekvencí. Během procesu přípravy a chlazení se však mikro trhliny objeví v důsledku přechodu krychlového tetragonu. Za účelem vyřešení tohoto problému se k jeho úpravě používají vzácné zeminy. Po slinování při 1150 ° C lze získat keramiku Re-PBTIO3 s relativní hustotou 99%. Mikrostruktura je významně vylepšena a může být použita k výrobě polí převodníků pracujících za vysokofrekvenčních podmínek 75 MHz. V olověném zirkonate titanátu (PZT) piezoelektrická keramika s vysokými piezoelektrickými koeficienty přidáním oxidů vzácných zemin, jako je například oxidy vzácných zemin, jako jsouLA2O3, SM2O3, aND2O3, slinovací vlastnosti keramiky PZT mohou být významně vylepšeny a lze získat stabilní elektrické a piezoelektrické vlastnosti. Kromě toho může být výkon keramiky PZT vylepšen přidáním malého množství oxidu vzácných zeminCEO2. Po přidání CEO2 se zvyšuje objemový odpor keramiky PZT, což vede k realizaci polarizace při vysoké teplotě a vysokém elektrickém poli v procesu, a její odolnost vůči stárnutí času a stárnutí teploty se také zlepšuje. PZT keramika upravená podlevzácné zeminybyly široce používány ve vysokopěťových generátorech, ultrazvukových generátorech, podvodních akustických převodnících a dalších zařízeních.
3Aplikace ve vodivé keramice yttrium stabilizované zirkonia (YSZ) keramika soxid vzácné země Y2O3Vzhledem k tomu, že aditiva má dobrou tepelnou a chemickou stabilitu při vysokých teplotách, jsou dobrými kyslíkovými iontovými vodiči a mají významnou polohu v iontové vodivé keramice. Keramické senzory YSZ byly úspěšně použity k měření částečného tlaku kyslíku u automobilových výfukových plynů, účinně kontrolují poměr vzduchu/paliva a mají významné účinky na úsporu energie. Byly široce používány v průmyslových kotlích, tavících pecích, spalovenstvích a jiných zařízeních založených na spalování. Keramika YSZ však vykazuje vysokou iontovou vodivost, pokud je teplota vyšší než 900 ° C, takže jejich použití je stále podrobena určitým omezením. Stávající výzkum zjistil, že přidání vhodného množství Y2O3 neboGD2O3 to BI2O3Keramika s vyšší iontovou vodivostí může stabilizovat kubickou fázi zaměřenou na obličej BI2O3 k teplotě místnosti. Současně rentgenové difrakční vzorce také ukázaly, že (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 a (BI2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 jsou stabilní kubické struktury zaměřené na obličej s vysokou kyslíkovou iontovou vodivostí. Po potažení strany této keramiky ochranným filmem (Zro2) 0,92 (Y2O3) 0,08, palivové buňky a kyslíkové senzory s vysokou iontovou vodivostí a dobrou stabilitou, která může fungovat za podmínek střední teploty (500 ~ 800 ℃), mohou být připraveny a přinášejí se k řešení problémů s vysokou teplotou technologie.
4 Aplikace v dielektrické keramice Dielektrická keramika se používá hlavně k výrobě keramických kondenzátorů a mikrovlnných dielektrických složek. V dielektrické keramice, jako jeTiO2, Mgtio3,Batio3a jejich kompozitní dielektrická keramika, přidánívzácné zeminyjako jsou LA, ND a DY, mohou výrazně zlepšit své dielektrické vlastnosti. Například v keramice Batio3 s vysokou dielektrickou konstantou, přidávání sloučenin vzácné zeminy s dielektrickou konstantní hodnotou ε = 30 ~ 60 může udržet svou dielektrickou konstantní stabilní v širokém teplotním rozsahu a životnost zařízení se výrazně zlepšuje. V dielektrické keramice pro kondenzátory s tepelnou kompenzací lze vzácné zeminy také přidat podle potřeby pro zlepšení nebo úpravu dielektrické konstanty, teplotního koeficientu a kvalitního faktoru keramiky, čímž se rozšíří jeho aplikační rozsah. Tepelně stabilní kondenzátor Magnesium Titanate keramika je modifikována s LA2O3 a získaná keramika MGO2-la2o3-TiO2 a keramika catio3-mgtio3-la2tio5 nejen udržuje původní charakteristiky nízké dielektrické ztráty a teplotního koeficientu, ale také významně zlepšuje jejich dielektrikukonstantní.
5 Aplikace v citlivé keramice citlivé keramiky je důležitým typem funkční keramiky. Vyznačují se citlivými na určité vnější podmínky, jako je napětí, složení plynu, teplota, vlhkost atd. Proto mohou monitorovat obvody, provozní procesy nebo prostředí prostřednictvím reakce nebo změny jejich souvisejících parametrů elektrického výkonu. Oni se široce používají jako snímací prvky v ovládacích obvodech, takže se také nazývají senzorová keramika. Existuje úzký vztah mezi vzácnými zeminami a výkonem tohoto typu keramiky.
(1) Elektrooptická keramika: přidáním oxidu vzácných zeminLA2O3Na PZT lze získat transparentní olovo lanthanum zirkonate titanátu (PLZT) elektrooptickou keramiku. PZT původní matricový materiál PZT je obecně neprůhledný kvůli přítomnosti pórů, fází hranic zrn a anizotropie, zatímco přidání LA2O3 způsobuje, že jeho mikrostruktura je uniforma, do značné míry eliminuje póry, což oslabuje jeho anizotropii a výrazně snižuje rozptyl světla způsobené vícenásobnými retrakcemi na hranici zrna a světla způsobená druhou fází. Proto má PLZT dobrý výkon přenosu světla. PLZT se široce používá v brýlích pro stínění jaderného výbuchu, okna těžkých bombardérů, optické komunikační modulátory, holografické záznamové zařízení atd.
(2) Varistorová keramika: Střední South University of Technology studovala vliv prvků vzácných zemin na elektrické vlastnosti keramiky varistorové keramiky ZnO. Poté, co byla varistorová keramika ZnO dotována oxidem vzácných zemíLA2O3, jejich varistorová napěťová hodnota VLMA se významně zvýšila; Když se množství dopingu zvýšilo z 0,1% na 10%, nelineární koeficient a keramiky se snížil z 20 na 1 a v podstatě neměl žádné varistorové vlastnosti. Proto pro ZnO keramiku může doping prvku s nízkým koncentračním prvkem vzácné zeminy zvýšit hodnotu varistoru napětí, ale má malý vliv na nelineární koeficient; a doping s vysokou koncentrací nevykazuje charakteristiky varistorů.
(3) Keramika citlivá na plyn: Od 70. let provedli lidé mnoho výzkumů o roli přidávání oxidů vzácných zemin do keramických materiálů citlivých na plyn, jako je ZnO,SNO2aFe2O3, a vytvořily oxidové oxidové oxidové materiály ABO3 a A2BO4. Výsledky výzkumu ukazují, že přidání oxidů vzácných zemin do ZnO může výrazně zlepšit jeho citlivost na propylen; přidáníCEO2SNO2 může produkovat slinovaný prvek, který je citlivý na ethanol.
(4) Termistorové keramika: Titanát barria (Batio3) je nejstudovanější a široce používanou termistorovou keramikou. Když jsou do Batio3 přidány prvky vzácné zeminy, jako jsou LA, CE, SM, DY, Y, atd. (Molární atomová frakce je kontrolována na 0,2% až 0,3%), část BA2+ je nahrazena re3+ s poloměrem podobným poloměru, která je výrazně snížena; Pokud však dopingové množství překročí určitou hodnotu, v důsledku tvorby volných pracovních míst BA2+ a zmizení vodivých nosičů, odpor keramiky prudce stoupá a dokonce se stává izolátorem.
(5) Keramika citlivá na vlhkost: Mezi různými typy keramiky citlivé na vlhkost jsou v současné době přidávány vzácné zeminy hlavně Lanthanum a jeho oxidy, jako je systém SR1-Xlaxsno3, systém LA2O3-TIO2, systém LA2O3-TIO2-V2O5, Sr0.95LA0.05SNO3 a PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0,35) 0,98O3-KH2PO3 atd. Aby se dále zlepšila citlivost keramiky vlhkosti, z hlediska realismu a stability a zvýšení jejich praktičnosti, je také nutné posílit výzkum vlivu o vlivu na vlivvzácná ZeměPřidání příslušných vlastností keramiky.
Specializujeme se na vývozní výrobky pro vzácné zeminy, na nákup produktu vzácných zemin, vítejteKontaktuje nás
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Čas příspěvku: únor-06-2025