Hvad er indflydelsen af ​​sjældne jordarters oxider i keramiske belægninger?

Keramik, metalmaterialer og polymermaterialer er opført som de tre vigtigste faste materialer. Keramik har mange fremragende egenskaber, såsom modstandsdygtighed over for høj temperatur, korrosionsbestandighed, slidstyrke osv., fordi den atomare bindingsmåde for keramik er ionbinding, kovalent binding eller blandet ion-kovalent binding med høj bindingsenergi. Keramisk belægning kan ændre udseendet, strukturen og ydeevnen af ​​den ydre overflade af substratet, belægningssubstrat-komposit er foretrukket for sin nye ydeevne. Det kan organisk kombinere substratets originale egenskaber med egenskaberne ved høj temperaturbestandighed, høj slidstyrke og høj korrosionsbestandighed af keramiske materialer og give fuld spil til de omfattende fordele ved de to slags materialer, så det er meget udbredt i rumfart , luftfart, nationalt forsvar, kemisk industri og andre industrier.

Sjældne jordarter kaldes "skattehuset" af nye materialer på grund af dets unikke 4f ​​elektroniske struktur og fysiske og kemiske egenskaber. Men rene sjældne jordarters metaller bruges sjældent direkte i forskningen, og sjældne jordarters forbindelser bruges mest. De mest almindelige forbindelser er CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS og sjældne jordarters ferrosilicium. Disse sjældne jordarters forbindelser kan forbedre strukturen og egenskaberne af keramiske materialer og keramiske belægninger.

I anvendelse af sjældne jordarters oxider i keramiske materialer

Tilføjelse af sjældne jordarters elementer som stabilisatorer og sintrings-AIDS til forskellige keramik kan reducere sintringstemperaturen, forbedre styrken og sejheden af ​​nogle strukturelle keramik og dermed reducere produktionsomkostningerne. Samtidig spiller sjældne jordarters elementer også en meget vigtig rolle i halvledergassensorer, mikrobølgemedier, piezoelektrisk keramik og anden funktionel keramik. Forskningen fandt, at det er bedre at tilføje to eller flere sjældne jordarters oxider til aluminiumoxidkeramik end at tilføje et enkelt sjældne jordarters oxid til aluminiumoxidkeramik. Efter optimeringstest har Y2O3+CeO2 den bedste effekt. Når 0,2% Y2O3 + 0,2% CeO2 tilsættes ved 1490 ℃, kan den relative tæthed af sintrede prøver nå 96,2%, hvilket overstiger tætheden af ​​prøver med enhver sjælden jordartoxid Y2O3 eller CeO2 alene.

Effekten af ​​La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 til at fremme sintring er bedre end ved kun at tilføje La2O3, og slidstyrken er naturligvis forbedret. Det viser også, at blandingen af ​​to sjældne jordarters oxider ikke er en simpel tilføjelse, men der er en vekselvirkning mellem dem, hvilket er mere gavnligt for sintring og ydeevneforbedring af aluminiumoxidkeramik, men princippet mangler at blive undersøgt.

Derudover har det vist sig, at tilsætning af blandede sjældne jordarters metaloxider som sintrings-AIDS kan forbedre migrationen af ​​materialer, fremme sintringen af ​​MgO-keramik og forbedre densiteten. Men når indholdet af blandet metaloxid er mere end 15 %, falder den relative densitet, og den åbne porøsitet stiger.

For det andet indflydelsen af ​​sjældne jordarters oxider på egenskaberne af keramiske belægninger

Eksisterende forskning viser, at sjældne jordarters elementer kan forfine kornstørrelsen, øge tætheden, forbedre mikrostrukturen og rense grænsefladen. Det spiller en unik rolle i at forbedre styrken, sejheden, hårdheden, slidstyrken og korrosionsbestandigheden af ​​keramiske belægninger, hvilket forbedrer ydeevnen af ​​keramiske belægninger til en vis grad og udvider anvendelsesområdet for keramiske belægninger.

1

Forbedring af mekaniske egenskaber af keramiske belægninger med sjældne jordarters oxider

Oxider af sjældne jordarter kan markant forbedre hårdheden, bøjningsstyrken og trækstyrken af ​​keramiske belægninger. De eksperimentelle resultater viser, at belægningens trækstyrke effektivt kan forbedres ved at bruge Lao _ 2 som additiv i Al2O3+3% TiO _ 2-materiale, og trækbindingsstyrken kan nå 27,36 MPa, når mængden af ​​Lao _ 2 er 6,0 %. Tilsætning af CeO2 med en massefraktion på 3,0% og 6,0% til Cr2O3-materiale. Belægningens trækbindingsstyrke er mellem 18~25MPa, hvilket er større end de oprindelige 12~16MPa Men når indholdet af CeO2 er 9,0%, er trækstyrken bindingsstyrken falder til 12~15MPa.

2

Forbedring af modstandsdygtighed over for termisk chok af keramisk belægning af sjældne jordarter

Termisk stødmodstandstest er en vigtig test til kvalitativt at afspejle bindingsstyrken mellem belægning og substrat og tilpasningen af ​​termisk udvidelseskoefficient mellem belægning og substrat. Det afspejler direkte belægningens evne til at modstå afskalning, når temperaturen skifter skiftevis under brug, og afspejler også belægningens evne til at modstå mekanisk stødtræthed og bindingsevne med substrat fra siden. Derfor er det også nøglefaktoren at bedømme kvaliteten af ​​keramisk belægning.

Forskningen viser, at tilsætning af 3,0% CeO2 kan reducere porøsiteten og porestørrelsen i belægningen og reducere spændingskoncentrationen ved kanten af ​​porerne og dermed forbedre den termiske stødmodstand af Cr2O3 belægning. Imidlertid faldt porøsiteten af ​​Al2O3 keramisk belægning, og bindingsstyrken og termisk stødsvigt levetid af belægningen steg tydeligvis efter tilsætning af LaO2. Når tilsætningsmængden af ​​LaO2 er 6% (massefraktion), er belægningens termiske stødmodstand bedst, og levetiden for termisk stødsvigt kan nå 218 gange, mens levetiden for termisk stødsvigt for belægningen uden LaO2 kun er 163 gange.

3

Oxider af sjældne jordarter påvirker slidstyrken af ​​belægninger

De sjældne jordarters oxider, der bruges til at forbedre slidstyrken af ​​keramiske belægninger, er for det meste CeO2 og La2O3. Deres sekskantede lagstruktur kan vise god smørefunktion og opretholde stabile kemiske egenskaber ved høj temperatur, hvilket effektivt kan forbedre slidstyrken og reducere friktionskoefficienten.

Forskningen viser, at belægningens friktionskoefficient med den rette mængde CeO2 er lille og stabil. Det er blevet rapporteret, at tilsætning af La2O3 til plasmasprøjtet nikkelbaseret cermetbelægning naturligvis kan reducere friktionsslid og belægningens friktionskoefficient, og friktionskoefficienten er stabil med små udsving. Slidoverfladen af ​​beklædningslag uden sjældne jordarter viser alvorlig vedhæftning og skørt brud og afskalning, men belægningen, der indeholder sjældne jordarter, viser svag vedhæftning på den slidte overflade, og der er ingen tegn på store sprøde afskalninger. Mikrostrukturen af ​​sjælden jord-doteret belægning er tættere og mere kompakt, og porerne er reduceret, hvilket reducerer den gennemsnitlige friktionskraft båret af mikroskopiske partikler og reducerer friktion og slid Doping af sjældne jordarter kan også øge krystalplanafstanden af ​​cermets, Det fører til ændringen af ​​vekselvirkningskraften mellem de to krystalflader og reducerer friktionskoefficienten.

Oversigt:

Selvom oxider af sjældne jordarter har opnået store resultater i påføringen af ​​keramiske materialer og belægninger, som effektivt kan forbedre mikrostrukturen og de mekaniske egenskaber af keramiske materialer og belægninger, er der stadig mange ukendte egenskaber, især med hensyn til at reducere friktion og slid. styrke og slidstyrke af materialer samarbejder med deres smørende egenskaber er blevet en vigtig retning, der er værd at diskutere inden for tribologi.

Tlf.: +86-21-20970332E-mail:info@shxlchem.com