Ποια είναι η επίδραση των οξειδίων των σπάνιων γαιών στις κεραμικές επικαλύψεις;

Τα κεραμικά, τα μεταλλικά υλικά και τα πολυμερή υλικά αναφέρονται ως τα τρία κύρια στερεά υλικά. Το κεραμικό έχει πολλές εξαιρετικές ιδιότητες, όπως αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στη φθορά κ.λπ., επειδή ο τρόπος ατομικής συγκόλλησης του κεραμικού είναι ιονικός δεσμός, ομοιοπολικός δεσμός ή μικτός ιόντος-ομοιοπολικός δεσμός με υψηλή ενέργεια δεσμού. Η κεραμική επίστρωση μπορεί να αλλάξει την εμφάνιση, τη δομή και την απόδοση της εξωτερικής επιφάνειας του υποστρώματος, το σύνθετο επίστρωσης-υποστρώματος ευνοείται για τη νέα του απόδοση. Μπορεί να συνδυάσει οργανικά τα αρχικά χαρακτηριστικά του υποστρώματος με τα χαρακτηριστικά της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, της υψηλής αντοχής στη φθορά και της υψηλής αντοχής στη διάβρωση των κεραμικών υλικών και δίνει πλήρη παιχνίδι στα ολοκληρωμένα πλεονεκτήματα των δύο ειδών υλικών, έτσι χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική , αεροπορία, εθνική άμυνα, χημική βιομηχανία και άλλες βιομηχανίες.

Η σπάνια γη ονομάζεται «ο οίκος θησαυρού» των νέων υλικών, λόγω της μοναδικής ηλεκτρονικής δομής 4f και των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων της. Ωστόσο, τα καθαρά μέταλλα σπάνιων γαιών σπάνια χρησιμοποιούνται απευθείας στην έρευνα και οι ενώσεις σπάνιων γαιών χρησιμοποιούνται κυρίως. Οι πιο κοινές ενώσεις είναι CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS και το σιδηροπυρίτιο σπάνιων γαιών. Αυτές οι ενώσεις σπάνιων γαιών μπορούν να βελτιώσουν τη δομή και τις ιδιότητες των κεραμικών υλικών και των κεραμικών επικαλύψεων.

Εφαρμογή οξειδίων σπάνιων γαιών σε κεραμικά υλικά

Η προσθήκη στοιχείων σπάνιων γαιών ως σταθεροποιητών και η πυροσυσσωμάτωση του AIDS σε διαφορετικά κεραμικά μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, να βελτιώσει την αντοχή και τη σκληρότητα ορισμένων δομικών κεραμικών και έτσι να μειώσει το κόστος παραγωγής. Ταυτόχρονα, τα στοιχεία σπάνιων γαιών παίζουν επίσης πολύ σημαντικό ρόλο σε αισθητήρες αερίων ημιαγωγών, μικροκυματικά μέσα, πιεζοηλεκτρικά κεραμικά και άλλα λειτουργικά κεραμικά. Η έρευνα διαπίστωσε ότι, η προσθήκη δύο ή περισσότερων οξειδίων σπάνιων γαιών σε κεραμικά αλουμίνας μαζί είναι καλύτερη από την προσθήκη ενός μόνο οξειδίου σπάνιων γαιών σε κεραμικά αλουμίνας. Μετά τη δοκιμή βελτιστοποίησης, το Y2O3+CeO2 έχει το καλύτερο αποτέλεσμα. Όταν προστίθεται 0,2%Y2O3+0,2%CeO2 στους 1490℃, η σχετική πυκνότητα των συντηγμένων δειγμάτων μπορεί να φτάσει το 96,2%, το οποίο υπερβαίνει την πυκνότητα των δειγμάτων με οποιοδήποτε οξείδιο σπάνιων γαιών Y2O3 ή CeO2 μόνο.

Η επίδραση των La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 στην προώθηση της πυροσυσσωμάτωσης είναι καλύτερη από αυτή της προσθήκης μόνο La2O3 και η αντοχή στη φθορά είναι προφανώς βελτιωμένη. Δείχνει επίσης ότι η ανάμειξη δύο οξειδίων σπάνιων γαιών δεν είναι μια απλή προσθήκη, αλλά υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ τους, η οποία είναι πιο ωφέλιμη για τη σύντηξη και τη βελτίωση της απόδοσης των κεραμικών αλουμίνας, αλλά η αρχή μένει να μελετηθεί.

Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη μικτών οξειδίων μετάλλων σπάνιων γαιών ως πυροσυσσωμάτωση AIDS μπορεί να βελτιώσει τη μετανάστευση των υλικών, να προωθήσει τη σύντηξη κεραμικών MgO και να βελτιώσει την πυκνότητα. Ωστόσο, όταν η περιεκτικότητα σε μικτό οξείδιο μετάλλου είναι μεγαλύτερη από 15%, η σχετική πυκνότητα μειώνεται και το ανοιχτό πορώδες αυξάνεται.

Δεύτερον, η επίδραση των οξειδίων των σπάνιων γαιών στις ιδιότητες των κεραμικών επικαλύψεων

Η υπάρχουσα έρευνα δείχνει ότι τα στοιχεία σπάνιων γαιών μπορούν να βελτιώσουν το μέγεθος των κόκκων, να αυξήσουν την πυκνότητα, να βελτιώσουν τη μικροδομή και να καθαρίσουν τη διεπαφή. Παίζει μοναδικό ρόλο στη βελτίωση της αντοχής, της σκληρότητας, της σκληρότητας, της αντοχής στη φθορά και της αντοχής στη διάβρωση των κεραμικών επιστρώσεων, γεγονός που βελτιώνει την απόδοση των κεραμικών επιστρώσεων σε κάποιο βαθμό και διευρύνει το φάσμα εφαρμογής των κεραμικών επιστρώσεων.

1

Βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων κεραμικών επιστρώσεων από οξείδια σπάνιων γαιών

Τα οξείδια σπάνιων γαιών μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη σκληρότητα, την αντοχή σε κάμψη και την αντοχή σε εφελκυσμό των κεραμικών επιστρώσεων. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η αντοχή εφελκυσμού της επίστρωσης μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας το Lao _ 2 ως πρόσθετο σε υλικό Al2O3 + 3% TiO _ 2 και η αντοχή εφελκυσμού μπορεί να φτάσει τα 27,36 MPa όταν η ποσότητα του Lao _ 2 είναι 6,0 %. Προσθέτοντας CeO2 με κλάσμα μάζας 3,0% και 6,0% στο υλικό Cr2O3, η αντοχή σε εφελκυσμό της επικάλυψης είναι μεταξύ 18~25MPa, η οποία είναι μεγαλύτερη από την αρχική 12~16MPa Ωστόσο, όταν η περιεκτικότητα σε CeO2 είναι 9,0%, η ελαστικότητα Η αντοχή του δεσμού μειώνεται στα 12~15MPa.

2

Βελτίωση της αντοχής σε θερμικό σοκ της κεραμικής επίστρωσης από σπάνιες γαίες

Η δοκιμή αντοχής σε θερμικό σοκ είναι μια σημαντική δοκιμή για την ποιοτική αντανάκλαση της αντοχής συγκόλλησης μεταξύ επικάλυψης και υποστρώματος και την αντιστοίχιση του συντελεστή θερμικής διαστολής μεταξύ επικάλυψης και υποστρώματος. Αντανακλά άμεσα την ικανότητα της επίστρωσης να αντιστέκεται στο ξεφλούδισμα όταν η θερμοκρασία αλλάζει εναλλάξ κατά τη χρήση, και επίσης αντανακλά την ικανότητα της επίστρωσης να αντιστέκεται στην κόπωση από μηχανικούς κραδασμούς και την ικανότητα συγκόλλησης με το υπόστρωμα από το πλάι. Ως εκ τούτου, είναι επίσης ο βασικός παράγοντας για να κριθεί η ποιότητα κεραμικής επίστρωσης.

Η έρευνα δείχνει ότι η προσθήκη 3,0% CeO2 μπορεί να μειώσει το πορώδες και το μέγεθος των πόρων στην επίστρωση και να μειώσει τη συγκέντρωση τάσεων στην άκρη των πόρων, βελτιώνοντας έτσι την αντίσταση σε θερμικό σοκ της επίστρωσης Cr2O3. Ωστόσο, το πορώδες της κεραμικής επίστρωσης Al2O3 μειώθηκε και η αντοχή συγκόλλησης και η διάρκεια αποτυχίας θερμικού σοκ της επίστρωσης αυξήθηκαν προφανώς μετά την προσθήκη LaO2. Όταν η ποσότητα προσθήκης του LaO2 είναι 6% (κλάσμα μάζας), η αντίσταση σε θερμικό σοκ της επίστρωσης είναι η καλύτερη και η διάρκεια αποτυχίας θερμικού σοκ μπορεί να φτάσει τις 218 φορές, ενώ η διάρκεια αποτυχίας θερμικού σοκ της επίστρωσης χωρίς LaO2 είναι μόνο 163 φορές.

3

Τα οξείδια σπάνιων γαιών επηρεάζουν την αντοχή στη φθορά των επιστρώσεων

Τα οξείδια σπάνιων γαιών που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά των κεραμικών επιστρώσεων είναι κυρίως CeO2 και La2O3. Η εξαγωνική πολυεπίπεδη δομή τους μπορεί να δείξει καλή λειτουργία λίπανσης και να διατηρήσει σταθερές χημικές ιδιότητες σε υψηλή θερμοκρασία, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αντίσταση στη φθορά και να μειώσει τον συντελεστή τριβής.

Η έρευνα δείχνει ότι ο συντελεστής τριβής της επικάλυψης με την κατάλληλη ποσότητα CeO2 είναι μικρός και σταθερός. Έχει αναφερθεί ότι η προσθήκη La2O3 σε κεραμομεταλλική επίστρωση με βάση το νικέλιο με ψεκασμό πλάσματος μπορεί προφανώς να μειώσει τη φθορά τριβής και τον συντελεστή τριβής της επίστρωσης και ο συντελεστής τριβής είναι σταθερός με μικρές διακυμάνσεις. Η επιφάνεια φθοράς του στρώματος επένδυσης χωρίς σπάνιες γαίες εμφανίζει σοβαρή πρόσφυση και εύθραυστο κάταγμα και ξεφλούδισμα, ωστόσο, η επίστρωση που περιέχει σπάνιες γαίες παρουσιάζει ασθενή πρόσφυση στη φθαρμένη επιφάνεια και δεν υπάρχει σημάδι εύθραυστου θρυμματισμού μεγάλης περιοχής. Η μικροδομή της επίστρωσης με πρόσμειξη σπάνιων γαιών είναι πιο πυκνή και πιο συμπαγής και οι πόροι μειώνονται, γεγονός που μειώνει τη μέση δύναμη τριβής που φέρουν τα μικροσκοπικά σωματίδια και μειώνει την τριβή και τη φθορά Το ντόπινγκ σπάνιων γαιών μπορεί επίσης να αυξήσει την απόσταση του κρυστάλλου των κεραμοειδών. στη μεταβολή της δύναμης αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο όψεων κρυστάλλου και μειώνει τον συντελεστή τριβής.

Περίληψη:

Αν και τα οξείδια των σπάνιων γαιών έχουν κάνει μεγάλα επιτεύγματα στην εφαρμογή κεραμικών υλικών και επικαλύψεων, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά τη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες των κεραμικών υλικών και επιστρώσεων, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές άγνωστες ιδιότητες, ειδικά στη μείωση της τριβής και της φθοράς. αντοχή και αντοχή στη φθορά των υλικών συνεργάζονται με τις λιπαντικές τους ιδιότητες έχει γίνει μια σημαντική κατεύθυνση άξια συζήτησης στον τομέα της τριβολογίας.

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