Milline on haruldaste muldmetallide oksiidide mõju keraamilistes pinnakatetes?

Keraamika, metallmaterjalid ja polümeermaterjalid on loetletud kolme peamise tahke materjalina. Keraamikal on palju suurepäraseid omadusi, nagu kõrge temperatuuritaluvus, korrosioonikindlus, kulumiskindlus jne, kuna keraamika aatomi sidumisviis on ioonside, kovalentne side või suure sidemeenergiaga segatud ioon-kovalentne side. Keraamiline kate võib muuta substraadi välispinna välimust, struktuuri ja toimivust, katte-põhimiku komposiit on selle uue jõudluse jaoks eelistatud. See võib orgaaniliselt ühendada substraadi algsed omadused kõrge temperatuurikindluse, kõrge kulumiskindluse ja keraamiliste materjalide kõrge korrosioonikindluse omadustega ning anda täieliku mängu mõlemat tüüpi materjalide igakülgsetele eelistele, nii et seda kasutatakse kosmosetööstuses laialdaselt. , lennundus, riigikaitse, keemiatööstus ja muud tööstusharud.

Haruldasi muldmetalle nimetatakse uute materjalide "varakambriks" selle ainulaadse 4f elektroonilise struktuuri ning füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu. Puhtaid haruldasi muldmetalle kasutatakse aga uuringutes harva ja enamasti kasutatakse haruldasi muldmetalle. Levinuimad ühendid on CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS ja haruldaste muldmetallide ferrosilicon. Need haruldased muldmetallid võivad parandada keraamiliste materjalide ja keraamiliste katete struktuuri ja omadusi.

Haruldaste muldmetallide oksiidide kasutamine keraamilistes materjalides

Haruldaste muldmetallide lisamine stabilisaatoritena ja paagutamise AIDS-i erinevatele keraamikatele võib vähendada paagutamistemperatuuri, parandada mõne struktuurkeraamika tugevust ja tugevust ning seega vähendada tootmiskulusid. Samas on haruldastel muldmetallidel väga oluline roll ka pooljuhtgaasiandurites, mikrolainekeskkonnas, piesoelektrilises keraamikas ja muus funktsionaalses keraamikas. Uuringus leiti, et kahe või enama haruldaste muldmetallide oksiidi lisamine alumiiniumoksiidi keraamikale on parem kui ühe haruldaste muldmetallide oksiidi lisamine alumiiniumoksiidi keraamikale. Pärast optimeerimistesti on Y2O3+CeO2 parim mõju. Kui temperatuuril 1490 ℃ lisatakse 0,2% Y2O3 + 0,2% CeO2, võib paagutatud proovide suhteline tihedus ulatuda 96,2% -ni, mis ületab proovide tiheduse mis tahes haruldaste muldmetallide oksiidiga Y2O3 või CeO2 ainult.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 mõju paagutamist soodustab on parem kui ainult La2O3 lisamine ja kulumiskindlus on ilmselgelt paranenud. Samuti näitab see, et kahe haruldaste muldmetallide oksiidi segamine ei ole lihtne lisamine, vaid nende vahel on koostoime, mis on kasulikum alumiiniumoksiidi keraamika paagutamisel ja jõudluse parandamisel, kuid põhimõtet tuleb veel uurida.

Lisaks leiti, et segatud haruldaste muldmetallide oksiidide lisamine paagutamise AIDS-ina võib parandada materjalide migratsiooni, soodustada MgO keraamika paagutamist ja parandada tihedust. Kui aga segatud metalloksiidi sisaldus on üle 15%, suhteline tihedus väheneb ja avatud poorsus suureneb.

Teiseks haruldaste muldmetallide oksiidide mõju keraamiliste katete omadustele

Olemasolevad uuringud näitavad, et haruldaste muldmetallide elemendid võivad täpsustada tera suurust, suurendada tihedust, parandada mikrostruktuuri ja puhastada liidest. Sellel on ainulaadne roll keraamiliste katete tugevuse, sitkuse, kõvaduse, kulumiskindluse ja korrosioonikindluse parandamisel, mis parandab teatud määral keraamiliste kattekihtide toimivust ja laiendab keraamiliste katete kasutusala.

1

Keraamiliste pinnakatete mehaaniliste omaduste parandamine haruldaste muldmetallide oksiidide abil

Haruldaste muldmetallide oksiidid võivad oluliselt parandada keraamiliste katete kõvadust, paindetugevust ja tõmbetugevust. Katsetulemused näitavad, et katte tõmbetugevust saab tõhusalt parandada kasutades Lao _ 2 lisandina Al2O3+3% TiO _ 2 materjalis ning tõmbetugevus võib ulatuda 27,36 MPa-ni, kui Lao _ 2 kogus on 6,0 %. Kui Cr2O3 materjalile lisada CeO2 massiosaga 3,0% ja 6,0%, on katte tõmbetugevus vahemikus 18–25 MPa, mis on suurem kui algne 12–16 MPa. Kui aga CeO2 sisaldus on 9,0%, on tõmbetugevus. sideme tugevus väheneb 12-15 MPa-ni.

2

Keraamilise katte soojuslöögikindluse parandamine haruldaste muldmetallide abil

Soojuslöögikindluse test on oluline test, et kajastada kvalitatiivselt katte ja aluspinna vahelise sideme tugevust ning katte ja aluspinna soojuspaisumisteguri vastavust. See peegeldab otseselt katte võimet vastu seista koorumisele, kui temperatuur vaheldumisi kasutamise ajal muutub, ning peegeldab ka katte võimet taluda mehaanilist lööki väsima ja külgmiselt aluspinnaga nakkumist. Seetõttu on see ka võtmetegur katte hindamisel. keraamilise katte kvaliteet.

Uuringud näitavad, et 3,0% CeO2 lisamine võib vähendada katte poorsust ja pooride suurust ning vähendada pingekontsentratsiooni pooride servas, parandades seeläbi Cr2O3 katte termilise šoki vastupidavust. Siiski vähenes Al2O3 keraamilise katte poorsus ning pärast LaO2 lisamist suurenesid katte sidumistugevus ja termilise šoki tõrkeaeg. Kui LaO2 lisatav kogus on 6% (massiosa), on katte vastupidavus termilisele šokile parim ja termošoki rikke eluiga võib ulatuda 218-kordseks, samas kui ilma LaO2-ta katte termilise šoki purunemise eluiga on ainult 163 korda.

3

Haruldased muldmetallide oksiidid mõjutavad katete kulumiskindlust

Keraamiliste pinnakatete kulumiskindluse parandamiseks kasutatavad haruldased muldmetallid on enamasti CeO2 ja La2O3. Nende kuusnurkne kihiline struktuur võib näidata head määrimisfunktsiooni ja säilitada stabiilsed keemilised omadused kõrgel temperatuuril, mis võib tõhusalt parandada kulumiskindlust ja vähendada hõõrdetegurit.

Uuringud näitavad, et katte hõõrdetegur koos õige koguse CeO2 on väike ja stabiilne. On teatatud, et La2O3 lisamine plasmaga pihustatud niklipõhisele metallkeraamikattele võib ilmselgelt vähendada katte hõõrdekulumist ja hõõrdetegurit ning hõõrdetegur on stabiilne ja vähese kõikumisega. Haruldaste muldmetallideta kattekihi kulumispinnal on tõsine haardumine ja habras purunemine ja lõhenemine. Haruldast muldmetalli sisaldaval kattekihil on aga kulunud pinnaga nõrk nakkumine ning laiaulatusliku rabeda lõhenemise märke ei ole. Haruldaste muldmetallidega legeeritud katte mikrostruktuur on tihedam ja kompaktsem ning poorid on vähenenud, mis vähendab mikroskoopiliste osakeste keskmist hõõrdejõudu ning vähendab hõõrdumist ja kulumist. Haruldaste muldmetallide doping võib suurendada ka metallkeraamika kristalltasandi kaugust kahe kristalli külje vastasmõjujõu muutumisele ja vähendab hõõrdetegurit.

Kokkuvõte:

Kuigi haruldaste muldmetallide oksiidid on saavutanud suuri saavutusi keraamiliste materjalide ja katete pealekandmisel, mis võivad tõhusalt parandada keraamiliste materjalide ja katete mikrostruktuuri ja mehaanilisi omadusi, on veel palju tundmatuid omadusi, eriti hõõrdumise ja kulumise vähendamisel. Materjalide tugevus ja kulumiskindlus koostöö oma määrdeomadustega on muutunud oluliseks arutlemist väärivaks suunaks triboloogia valdkonnas.

Tel: +86-21-20970332Meil:info@shxlchem.com