Lutetiumoxidist aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und niedrigen Phononenenergie ein vielversprechendes feuerfestes Material. Darüber hinaus spielt es aufgrund seiner homogenen Beschaffenheit, keinem Phasenübergang unterhalb des Schmelzpunkts und seiner hohen Strukturtoleranz eine wichtige Rolle in katalytischen Materialien, magnetischen Materialien, optischem Glas, Laser, Elektronik, Lumineszenz, Supraleitung und hochenergetischer Strahlung Erkennung. Im Vergleich zu traditionellen MaterialformenLutetiumoxidFasermaterialien weisen Vorteile wie ultrastarke Flexibilität, höhere Laserzerstörschwelle und größere Übertragungsbandbreite auf. Sie haben breite Anwendungsaussichten in den Bereichen Hochenergielaser und Hochtemperatur-Strukturmaterialien. Allerdings ist der Durchmesser langLutetiumoxidMit herkömmlichen Methoden gewonnene Fasern sind oft größer (>75 μm). Die Flexibilität ist relativ schlecht und es gibt keine Berichte über eine hohe LeistungLutetiumoxidEndlosfasern. Aus diesem Grund verwendeten Professor Zhu Luyi und andere von der Shandong-UniversitätLutetiummit organischen Polymeren (PALu) als Vorläufer, kombiniert mit Trockenspinnen und anschließenden Wärmebehandlungsprozessen, um den Engpass bei der Herstellung hochfester und flexibler Lutetiumoxid-Endlosfasern mit kleinem Durchmesser zu überwinden und eine kontrollierbare Herstellung von Hochleistungsfasern zu erreichenLutetiumoxidEndlosfasern.
Abbildung 1 Trockenspinnprozess von kontinuierlichLutetiumoxidFasern
Diese Arbeit konzentriert sich auf die strukturelle Schädigung von Vorläuferfasern während des Keramikprozesses. Ausgehend von der Regulierung der Zersetzungsform der Vorläufer wird eine innovative Methode zur druckunterstützten Wasserdampfvorbehandlung vorgeschlagen. Durch die Anpassung der Vorbehandlungstemperatur zur Entfernung organischer Liganden in Form von Molekülen wird eine Beschädigung der Faserstruktur während des Keramikprozesses weitgehend vermieden und so die Kontinuität gewährleistetLutetiumoxidFasern. Zeigt hervorragende mechanische Eigenschaften. Untersuchungen haben ergeben, dass Vorläufer bei niedrigeren Vorbehandlungstemperaturen eher Hydrolysereaktionen eingehen, was zu Oberflächenfalten auf den Fasern führt, was zu mehr Rissen auf der Oberfläche von Keramikfasern und einer direkten Pulverisierung auf Makroebene führt; Eine höhere Vorbehandlungstemperatur führt dazu, dass der Vorläufer direkt kristallisiertLutetiumoxidDies führt zu einer ungleichmäßigen Faserstruktur, was zu einer größeren Sprödigkeit der Fasern und einer kürzeren Länge führt. Nach der Vorbehandlung bei 145 °C ist die Faserstruktur dicht und die Oberfläche relativ glatt. Nach der Hochtemperatur-Wärmebehandlung entsteht ein makroskopisch nahezu transparentes EndlosmaterialLutetiumoxidFaser mit einem Durchmesser von etwa 40 μ M wurde erfolgreich erhalten.
Abbildung 2 Optische Fotos und REM-Bilder von vorverarbeiteten Vorläuferfasern. Vorbehandlungstemperatur: (a, d, g) 135 ℃, (b, e, h) 145 ℃, (c, f, i) 155 ℃
Abbildung 3 Optisches Foto von kontinuierlichLutetiumoxidFasern nach der Keramikbehandlung. Vorbehandlungstemperatur: (a) 135 ℃, (b) 145 ℃
Abbildung 4: (a) XRD-Spektrum, (b) optische Mikroskopfotos, (c) thermische Stabilität und Mikrostruktur des kontinuierlichenLutetiumoxidFasern nach Hochtemperaturbehandlung. Wärmebehandlungstemperatur: (d, g) 1100 ℃, (e, h) 1200 ℃, (f, i) 1300 ℃
Darüber hinaus berichtet diese Arbeit erstmals über die Zugfestigkeit, den Elastizitätsmodul, die Flexibilität und die Temperaturbeständigkeit von kontinuierlichem MaterialLutetiumoxidFasern. Die Zugfestigkeit des einzelnen Filaments beträgt 345,33–373,23 MPa, der Elastizitätsmodul beträgt 27,71–31,55 GPa und der ultimative Krümmungsradius beträgt 3,5–4,5 mm. Selbst nach einer Wärmebehandlung bei 1300 °C kam es zu keiner signifikanten Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Fasern, was die Temperaturbeständigkeit der Endlosfasern voll und ganz beweistLutetiumoxidDie Temperatur der in dieser Arbeit hergestellten Fasern beträgt nicht weniger als 1300 ℃.
Abbildung 5: Mechanische Eigenschaften von kontinuierlichenLutetiumoxidFasern. (a) Spannungs-Dehnungs-Kurve, (b) Zugfestigkeit, (c) Elastizitätsmodul, (df) ultimativer Krümmungsradius. Wärmebehandlungstemperatur: (d) 1100 ℃, (e) 1200 ℃, (f) 1300 ℃
Diese Arbeit fördert nicht nur die Anwendung und Entwicklung vonLutetiumoxidin Hochtemperatur-Strukturmaterialien, Hochenergielasern und anderen Bereichen, liefert aber auch neue Ideen für die Herstellung von Hochleistungs-Oxid-Endlosfasern
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 09.11.2023