Haruldaste muldmetallide elemendidon 17 metallielemendi üldine mõiste, sealhulgas 15 lantaniidielementi jaskandiumjayttrium. Alates 18. sajandi lõpust on neid laialdaselt kasutatud metallurgia, keraamika, klaasi, naftakeemia, trükkimise ja värvimise, põllumajanduse ja metsanduse ning muu tööstuse alal. Haruldaste muldmetallide kasutamine minu riigi keraamikatööstuses algas 1930ndatel. 1970. aastatelharuldased muldmetallidKasutatakse keraamilistes materjalides 70T aastas, moodustades umbes 2–3% kogu kodumaisest toodangust. Praegu kasutatakse haruldaseid muldmetallisid peamiselt keraamika, funktsionaalse keraamika, keraamiliste glasuuride ja muudes põldudes. Uute haruldaste muldmetallide materjalide pideva arendamise ja rakendamisega kasutatakse haruldaste muldmetallide lisaainete, stabilisaatorite ja paagutamise AIDSi erinevates keraamilistes materjalides, mis parandab nende jõudlust oluliselt, vähendab tootmiskulusid ja võimaldab nende tööstuslikke rakendusi võimalikuks.
Haruldaste muldmetallide kasutamine struktuurkeraamikas
■ Rakendus aastalAl2O3Keraamika AL2O3 keraamika on kõige laialdasemalt kasutatav konstruktsioon keraamika nende kõrge tugevuse, kõrge temperatuurikindluse, hea isolatsiooni, kulumiskindluse, korrosioonikindluse ja heade elektromehaaniliste omaduste tõttu. Lisades haruldaste maapealse oksiide, näiteksY2O3, LA2O3, Sm2o3jne võib parandada Al2O3 komposiitmaterjalide niisutamisomadusi, vähendada keraamiliste materjalide sulamistemperatuuri; vähendada materjali poorsust ja suurendage tihedust; takistab teiste ioonide migratsiooni, vähendage terade piiride migratsiooni kiirust, pärssib tera kasvu ja hõlbustab tihedate struktuuride moodustumist; Parandage klaasise faasi tugevust, saavutades seeläbi Al2O3 keraamika mehaaniliste omaduste parandamise eesmärgi.
■ Rakendus aastalSi3n4Keraamika 3N4 keraamikal on suurepärased mehaanilised omadused, termilised omadused ja keemiline stabiilsus ning need on kõige lootustandvamad materjalid kõrgtemperatuuriliste konstruktsioonide keraamika jaoks. Kuna Si3N4 on tugev kovalentne sidemeühend, ei saa tavalise tahke faasi paagutamise tõttu puhast Si3N4 -d tihendada. Seetõttu tuleb lisaks SI pulbri otsese nitrimise reaktsioonile lisada teatav kogus paagutusabi, et saada tihe materjal. Praegu on Si3n4 keraamika ettevalmistamiseks ideaalsemad paagutusabi sellised haruldased oksiidid naguY2O3, ND2O3jaLA2O3. Ühest küljest reageerivad need haruldaste muldmetallide oksiidid kõrgel temperatuuril SI3N4 pulbri pinnal mikrogeenide pinnal, et tekitada lämmastikku sisaldavaid kõrgtemperatuuriga klaasist faase, mis soodustavad tõhusalt Si3N4 keraamika paagutamist; Teisest küljest moodustavad nad Y-La-S-Oni klaasise tera suured refraktorite ja viskoossusega, neil on kõrge kõrge temperatuuriga paindetugevus ja hea oksüdatsiooniresistentsus ning neil on lihtne sadestada kristalseid ühendeid, mis sisaldavad Y ja LA-d kõrgete sulamispunktidega kõrgete temperatuuride korral, mis parandab materjali kõrge temperatuurimurdu.
■ Rakendus aastalZro2Keraamika ZRO2 keraamika on kõrge tihedus, kõrge sulamistemperatuur ja kõvadus, eriti kõrge painutusjõud ja luumurdude sitkus, mis on kõigi keraamika seas kõrgeim. Kuna ZRO2 kristallimuundumisega kaasneb ilmne ruumalamuutus, on otsese kasutamise ulatus piiratud. Uurimistöö süvenemisega leitakse, et haruldaste maapealse oksiidide lisamisel on parem pärssiv ja stabiliseeriv toime ZRO2 faasimuutusele. Tavaliselt kasutatavad haruldased oksiidid on peamiseltY2O3,ND2O3ja CE2O3. Nende iooniline raadius on põhimõtteliselt lähedal ZR4+omale ja need võivad Zro2 -ga moodustada monokliinilisi, tetragonaalseid ja kuupseadmega tahkeid lahendusi. Seda tüüpi ZRO2 keraamilisel materjalil on head tehnilised jõudlusnäitajad. NäiteksTegevjuht2võib moodustada tetragonaalse tsirkooniumoksiidi tahke lahuse faasipiirkonna laias vahemikus Zro2 -ga, mis on hea tahke elektrolüüdimaterjal. Y2O3-stabiliseeritud Zro2 (YSZ) on suurepärane hapnikuioonijuhtide materjal, mida on laialdaselt kasutatud tahke oksiidi kütuserakkudes (SOFC), hapnikuandurites ja metaani osalistes oksüdatsioonimembraanireaktorites.
■ Rakendus aastalSickeraamikaRänikarbiidKeraamika on resistentsed kõrgele temperatuurile, soojusšokile, korrosioonile, kulumisele, heale soojusjuhtivusele ja kergele ning neid kasutatakse tavaliselt kõrge temperatuuriga konstruktsioon keraamika. Tugevad kovalentsed sidumisomadusedSicTehke kindlaks, et normaalsetes tingimustes on paagutamise tihenemine keeruline saavutada. Tavaliselt on vaja lisada paagutamisabi või kasutada kuuma pressimist ja kuuma isostaatilist vajutamisprotsesse. Tootmisprotsess on keeruline ja kulud on suured. Kõige tõhusam paagutusabi SIC survevabaks paagutamiseks on Al2O3-Y2O3; SIC-YAG-keraamilised komposiitmaterjalid koos Y3AL5O12-ga (lühidalt YAG) kui peamine paagutusabi võib saavutada tiheda paagutamise madalamal temperatuuril, seetõttu peetakse neid üheks paljulubavamaks räni karbiidi keraamikasüsteemiks.
■ Rakendus aastalAlnkeraamikaAlnon kõrge sulamistemperatuuriga kovalentse sideme ühend, kõrge soojusjuhtivus, madal dielektriline konstant ja resistentsus metallide ja sulamite, näiteks raua ja alumiiniumi korrosiooni suhtes. Sellel on suurepärane kõrge temperatuuriga vastupidavus spetsiaalsetes atmosfäärides ja see on ideaalne suuremahuline integreeritud vooluahela substraat ja pakendmaterjal. Kuna ALN on kovalentne side, on paagutamine väga keeruline ja üksik paagutusabi võib vähendada paagutamise temperatuuri ainult piiratud määral, seega kasutatakse paagutavate AIDS -ina vedela faasi moodustamiseks paagutavaid AIDS -i komposiitide AIDS -i (haruldaste muldmetallimetallioksiide ja aluselist metalli oksiide). Lisaks võivad paagutavad abivahendid reageerida ka hapniku lisanditegaAln, vähendada alumiiniumi vabu kohti, mis on põhjustatud osalise hapniku lahustumisest Aln -võresse ja parandage soojusjuhtivustAln.
■ Sialoni keraamikas Sialoni keraamika on omamoodi si-mitte-tihe polükristalliline nitriidi keraamika, mis on välja töötatudSi3n4Keraamika. Need moodustatakse SI aatomite ja N aatomite osalise asendamise teelSi3n4Al -aatomite ja O aatomite poolt Al2O3 -s. Nende tugevus, sitkus ja oksüdatsiooniresistentsus on parem kui Si3N4 keraamika ning need sobivad eriti keraamiliste mootorite komponentide ja muude kulumiskindlate keraamikatoodete jaoks. Sialoni materjale pole kerge paagutada. Haruldaste muldmetallide oksiidide kasutuselevõtt soodustab vedela faasi moodustumist madalamal temperatuuril, mis soodustab tõhusalt paagutamist. Samal ajal võivad haruldaste muldmetallide katioonid siseneda α-Si3N4 faasi võresse, vähendada klaasist faasi sisaldust ja moodustada terade piirifaasi, parandades toatemperatuuri ja materjali kõrge temperatuuri jõudlust. Uuringud on näidanud, et lisada 1%Y2O3Sialoni keraamika kõrgel temperatuuril paagutamisel võib moodustada kõrgtemperatuuriline klaasi faas, mis mitte ainult ei soodusta paagutamist, vaid parandab ka selle luumurdude sitkust. Lisaks parandab vähese koguse Y2O3 lisamine selle oksüdatsiooniresistentsust.
Haruldaste muldmetallide elementide rakendamine funktsionaalses keraamikas
Haruldased muldmetallidon tihedalt seotud funktsionaalse keraamikaga. Teatud lisamineharuldaste muldmetallide elemendidPaljude funktsionaalsete keraamika toorainete jaoks ei saa mitte ainult parandada keraamika paagutamist, tihedust, tugevust jne, vaid mis veelgi olulisem - see võib nende ainulaadseid funktsionaalseid mõjusid märkimisväärselt parandada.
1Roll ülijuhtivus keraamikas alates 1987. aastast, kui Hiina, Jaapani, Ameerika Ühendriikide ja teiste riikide materiaalsed teadlased avastasid, et oksiidi keraamikayttrium baarium vaskoksiid(YBCO) on suurepärane kõrgtemperatuuriline ülijuhtivus (TC kuni 92K), inimesed on teinud palju tööd haruldaste muldmetallide kõrgtemperatuuriga ülijuhtiva keraamika tulemuslikkuse uurimisel ja rakenduste väljatöötamisel ning teinud palju suuri edusamme. Jaapani uuringud on näidanud, et pärast Y asendamist YBCO -sKerged haruldased muldmetallid(Ln) naguNd, Sm, EujaGd, sellest tuleneva ülijuhtiva keraamilise materjali LNBCO kriitilise magnetvälja tugevus on märkimisväärselt paranenud ja ka magnetilise voo kinnitamisjõud on märkimisväärselt paranenud, millel on elektrienergia, energia ladustamise ja transpordi osas väga praktiline väärtus. Pekingi ülikool kasutasZro2substraadina ja kuumutas seda umbes 200 ° C -ni ja aurustas Y (või muuharuldased muldmetallid), BA oksiidid ja Cu substraadil difusiooni töötlemiseks ja kuumtöötlesid neid temperatuurivahemikus 800–900 ° C. Saadud ülijuhtiv keraamika näitas head metallilise takistuse temperatuuri koefitsienti üle 100k. Lisas Jaapani Kagoshima ülikoolharuldane muldkehaLA kuni SR ja NB oksiidid, et teha keraamiline kile, millel oli ülijuhtivus 255k juures.
2 Rakendamine piesoelektrilises keraamikas plii titanaadis (PBTIO3) on tüüpiline piesoelektriline keraamika, millel on mehaaniline energia-elektrilise energia sidumise efekt. Sellel on kõrge kurie temperatuur (490 ° C) ja madal dielektriline konstant ning sobib rakendamiseks kõrgel temperatuuril ja kõrgsageduslikes tingimustes. Selle ettevalmistamise ja jahutusprotsessi ajal on mikropragud aga kuup-tetragonaalse faasi ülemineku tõttu. Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse selle muutmiseks haruldasi muldmetallisid. Pärast paagutamist temperatuuril 1150 ° C saab PBTIO3 keraamikat suhtelise tihedusega 99%. Mikrostruktuuri on märkimisväärselt paranenud ja seda saab kasutada muunduri massiivide tootmiseks, mis töötavad kõrgsageduslikes tingimustes 75MHz. Plii tsirkonaadi titanaadi (PZT) piesoelektriliste keraamikas, millel on kõrge piesoelektrilised koefitsiendid, lisades haruldaste muldmetallide oksiide naguLA2O3, Sm2o3jaND2O3, saab PZT -keraamika paagutamisomadusi olla märkimisväärselt paranenud ning saada on stabiilseid elektri- ja piesoelektrilisi omadusi. Lisaks saab PZT -keraamika jõudlust parandada, lisades väikese koguse haruldaste oksiidiTegevjuht2. Pärast CeO2 lisamist suureneb PZT -keraamika mahutakistus, mis soodustab protsessis kõrge temperatuuri ja kõrge elektrivälja polarisatsiooni realiseerimist ning parandatakse ka selle vastupidavust aja vananemisele ja temperatuuri vananemisele. PZT -keraamika on modifitseeritudharuldased muldmetallidon laialdaselt kasutatud kõrgepinge generaatorites, ultraheli generaatorites, veealustes akustilistes muundurites ja muudes seadmetes.
3Manustamine juhtivates keraamikas yttrium-stabiliseeritud tsirkooniumoksiidi (YSZ) keraamikagaharuldane oksiid Y2O3Kuna aditiivsel on hea termilise ja keemilise stabiilsus kõrgetel temperatuuridel, on need head hapnikuioonjuhid ja neil on silmapaistev positsioon ioonjuhtivates keraamikas. YSZ-i keraamilisi andureid on edukalt kasutatud hapniku osalise rõhu mõõtmiseks auto heitgaasis, kontrollida tõhusalt õhu/kütuse suhet ja sellel on märkimisväärsed energiasäästlikud mõjud. Neid on laialdaselt kasutatud tööstuslikes kateldes, sulatusahjudes, põletusahjudes ja muudes põlemispõhistes seadmetes. Kuid YSZ -keraamika näitab kõrge ioonjuhtivust ainult siis, kui temperatuur on suurem kui 900 ° C, seetõttu kehtivad nende rakendusel endiselt teatud piirangud. Olemasolevad uuringud on leidnud, et vastava koguse Y2O3 võiGd2o3 to Bi2o3Suurema ioonjuhtivusega keraamika võib stabiliseerida Bi2O3 näokeskse kuupfaasi toatemperatuurini. Samal ajal on ka röntgendifraktsioonimustrid näidanud, et (Bi2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 ja (Bi2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 on mõlemad stabiilsed näokesksed kuupstruktuurid, millel on kõrge hapniku ioonide juhtivus. Pärast selle keraamika külje katmist kaitsekilega (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08, on kõrge ioonjuhtivuse ja hea stabiilsusega kütuseelemendid ja hapnikuandurid, mis võivad töötada keskmise temperatuuri tingimustes (500 ~ 800 ℃) (500 ~ 800 ℃), mis soodustab raskuste lahendamist kõrgete temprotehnoloogia abil.
4 Dielektrilise keraamika dielektrilise keraamika kasutamist kasutatakse peamiselt keraamiliste kondensaatide ja mikrolaine dielektriliste komponentide valmistamiseks. Dielektrilises keraamikas naguTio2, Mgtio3,Batio3ja nende liit dielektriline keraamika, lisadesharuldased muldmetallidnagu LA, ND ja DY võivad nende dielektrilisi omadusi märkimisväärselt parandada. Näiteks BATIO3 keraamikas, millel on kõrge dielektriline konstant, võib LA ja ND haruldaste muldmetallide ühendite lisamine dielektrilise konstantse väärtusega ε = 30 ~ 60 hoida selle dielektrilise konstantse stabiilsena laial temperatuurivahemikul ja seadme kasutusaja on märkimisväärselt paranenud. Termiliste kompensatsioonide kondensaatorite dielektrilises keraamikas saab haruldaste muldmetallide jaoks vajaduse korral lisada ka dielektrilise konstandi, temperatuurikoefitsiendi ja keraamika kvaliteediteguri parendamiseks või reguleerimiseks, laiendades sellega selle rakendusvahemikku. Termiliselt stabiilset kondensaatori magneesiumitanaat keraamikat modifitseeritakse LA2O3-ga ja saadud MGO · TiO2-LA2O3-TIO2 keraamika ja CATIO3-MGTIO3-LA2TIO5 keraamika mitte ainult ei säilita mitte ainult madala dielektrilise kaotuse ja temperatuuri koefitsiendi algseid omadusi, vaid parandavad nende oluliselt, vaid ka nende kesksusi, vaid ka oluliselt nende erinevusi, vaid ka oluliselt nende erinevusi.konstant.
5 Kasutamine tundlikes keraamika tundlikes keraamikas on oluline funktsionaalse keraamika tüüp. Neid iseloomustab tundlikud teatud väliste tingimuste, näiteks pinge, gaasi koostise, temperatuuri, niiskuse jms suhtes jne. Neid kasutatakse laialdaselt kontrollringides olevate sensatsioonielementidena, nii et neid nimetatakse ka andur keraamikaks. Haruldaste muldmetallide ja seda tüüpi keraamika esinemise vahel on tihe seos.
(1) Elektrooptiline keraamika: lisades haruldase muinasjuhtimise oksiidiLA2O3PZT-le on võimalik saada läbipaistev lantaan tsirkonaadi titanaat (PLZT) elektro-optilise keraamika. Algne maatriksimaterjal PZT on üldiselt pooride, terade piiride faaside ja anisotroopia olemasolu tõttu läbipaistmatu, samas kui LA2O3 lisamine muudab selle mikrostruktuuri ühtlaseks, kõrvaldab suuresti poorid, nõrgendab selle anisotroopiat ja vähendab märkimisväärselt mitmete vahendite hajumist, mis on teradel ja teise etapp. Seetõttu on PLZT -l hea valguse ülekande jõudlus. PLZT -d kasutatakse laialdaselt kaitseprille tuumaplahvatuse kiirguse varjestamiseks, raskete pommitajate akende, optiliste kommunikatsioonimodulaatorite, holograafiliste salvestusseadmete jne.
(2) Varistor -keraamika: Lõuna -Lõuna -Tehnikaülikool uuris haruldaste muldmetallide mõju ZnO varistor -keraamika elektrilistele omadustele. Pärast ZnO varistori keraamikat leotati haruldase muinasjutuga oksiidigaLA2O3, nende valistori pinge VLMA väärtus suurenes märkimisväärselt; Kui dopingukogus suurenes 0,1% -lt 10% -ni, vähenes keraamilise mittelineaarne koefitsient α 20 -lt 1 -le ja põhimõtteliselt puudusid varistori omadused. Seetõttu võib ZnO keraamika puhul vähese kontsentratsiooniga haruldaste muldmetallide doping suurendada selle varistori pinge väärtust, kuid see ei mõjuta mittelineaarset koefitsienti vähe; Ja suure kontsentratsiooniga doping ei näita varistori omadusi.
(3) Gaasitundlikud keraamika: alates 1970. aastatest on inimesed teinud palju uuringuid haruldaste muldmetallide oksiidide lisamise kohta gaasitundlikele keraamilistele materjalidele, näiteks ZnO,SNO2jaFe2o3ja on tootnud ABO3 ja A2BO4 haruldaste muldmetallide komposiitoksiidi materjale. Uurimistulemused näitavad, et haruldaste pindade oksiidide lisamine ZnO -le võib selle tundlikkust märkimisväärselt parandada propüleenite suhtes; lisamineTegevjuht2Sno2 võib tekitada paagutatud elemendi, mis on tundlik etanooli suhtes.
(4) Termistorkeraamika: Barium Titanate (BATIO3) on enim uuritud ja laialdasemalt kasutatav termistor -keraamika. Kui BATIO3 -le lisatakse selliseid haruldaste muldmetallide elemente nagu LA, CE, SM, DY, Y jne (molaarne aatomifraktsioon on 0,2–0,3%), asendatakse BA2+ osa RE3+ -ga RE3 -ga, mille raadiusega on sarnane BA2+, tekitades ülemääraseid positiivseid laenguid ja moodustades nõrgalt seotud elektronid TI4 -st oluliselt; Kui dopingukogus ületab teatud väärtust, siis BA2+ vabade töökohtade moodustumise ja juhtivate kandjate kadumise tõttu tõuseb keraamika vastupidavus järsult ja muutub isegi isolaatoriks.
(5) Niiskustundlik keraamika: Erinevat tüüpi õhuniiskusetundlik keraamika hulgas on praegu lisatud haruldased muldmed peamiselt lantaan ja selle oksiidid, näiteks SR1-XLaxSNO3 süsteem, LA2O3-TIO2 System, LA2O3-TIO2-V2O5 süsteem, SR0,95LA0.05SNO3. PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0,98O3-KH2PO3 jne, et veelgi parandada niiskuse keraamika tundlikkust realismi ja stabiilsuse osas ning nende praktilisuse parandamiseks on vaja ka uurimistöö tugevdada uurimistharuldane muldkehaTäiendamine keraamika asjakohastele omadustele.
Oleme spetsialiseerunud haruldaste muldmetallide toodete eksportimisele, haruldaste toodete ostmiseks, tere tulemastVõtke meiega ühendust
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Postiaeg: veebruar-06-2025