Quelle est l'influence des oxydes de terres rares dans les revêtements en céramique?

La céramique, les matériaux métalliques et les matériaux en polymère sont répertoriés comme les trois principaux matériaux solides. La céramique a de nombreuses excellentes propriétés, telles qu'une résistance à haute température, une résistance à la corrosion, une résistance à l'usure, etc., car le mode de liaison atomique de la céramique est une liaison ionique, une liaison covalente ou une liaison covalente ionique mélangée avec une énergie de liaison élevée. Le revêtement en céramique peut modifier l'apparence, la structure et les performances de la surface externe du substrat, le composite de sous-substrate de revêtement est favorisé pour ses nouvelles performances. Il peut combiner organiquement les caractéristiques originales du substrat avec les caractéristiques de la résistance à haute température, de la résistance à l'usure élevée et de la forte résistance à la corrosion des matériaux en céramique, et donner un jeu complet aux avantages complets des deux types de matériaux, il est donc largement utilisé dans l'aérospatiale, l'aviation, la défense nationale, l'industrie chimique et d'autres industries.

La Terre rare est appelée «Treasure House» de nouveaux matériaux, en raison de sa structure électronique 4F unique et de ses propriétés physiques et chimiques. Cependant, les métaux de terres rares purs sont rarement utilisés directement dans la recherche et les composés de terres rares sont principalement utilisés. Les composés les plus courants sont les CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES et Ferrosilicon de terres rares. Ces composés de terres rares peuvent améliorer la structure et les propriétés des matériaux en céramique et des revêtements en céramique.

I Application d'oxydes de terres rares dans les matériaux en céramique

L'ajout d'éléments de terres rares en tant que stabilisateurs et aides à frittage à différentes céramiques peut réduire la température de frittage, améliorer la force et la ténacité de certaines céramiques structurelles et ainsi réduire le coût de production. Dans le même temps, les éléments de terres rares jouent également un rôle très important dans les capteurs de gaz semi-conducteurs, les milieux micro-ondes, la céramique piézoélectrique et d'autres céramiques fonctionnelles. La recherche a révélé que l'ajout de deux ou plus d'oxydes de terres rares à la céramique d'alumine ensemble est mieux que d'ajouter un seul oxyde de terres rares à la céramique d'alumine. Après le test d'optimisation, Y2O3 + CEO2 a le meilleur effet. Lorsque 0,2% Y2O3 + 0,2% CEO2 est ajouté à 1490 ℃, la densité relative des échantillons frittés peut atteindre 96,2%, ce qui dépasse la densité des échantillons avec n'importe quel oxyde de terre rare Y2O3 ou CEO2 seul.

L'effet de La2O3 + Y2O3, SM2O3 + LA2O3 dans la promotion de frittage est meilleur que celui de l'ajout de LA2O3, et la résistance à l'usure est évidemment améliorée. Cela montre également que le mélange de deux oxydes de terres rares n'est pas un simple ajout, mais il existe une interaction entre eux, ce qui est plus bénéfique pour le frittage et l'amélioration des performances de la céramique d'alumine, mais le principe reste à étudier.

De plus, il est constaté que l'ajout d'oxydes de métaux rares de terres rares comme aides à frittage peut améliorer la migration des matériaux, favoriser le frittage de la céramique MgO et améliorer la densité. Cependant, lorsque la teneur en oxyde de métal mixte est supérieure à 15%, la densité relative diminue et la porosité ouverte augmente.

Deuxièmement, l'influence des oxydes de terres rares sur les propriétés des revêtements en céramique

Les recherches existantes montrent que les éléments de terres rares peuvent affiner la taille des grains, augmenter la densité, améliorer la microstructure et purifier l'interface. Il joue un rôle unique dans l'amélioration de la force, de la ténacité, de la dureté, de la résistance à l'usure et de la résistance à la corrosion des revêtements en céramique, ce qui améliore les performances des revêtements en céramique dans une certaine mesure et élargit la gamme d'applications des revêtements en céramique.

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Amélioration des propriétés mécaniques des revêtements en céramique par les oxydes de terres rares

Les oxydes de terres rares peuvent améliorer considérablement la dureté, la résistance à la flexion et la résistance à la traction des revêtements en céramique. Les résultats expérimentaux montrent que la résistance à la traction du revêtement peut être efficacement améliorée en utilisant le Lao _ 2 comme additif dans Al2O3 + 3% TIO _ 2, et la résistance à la liaison de traction peut atteindre 27,36MPA lorsque la quantité de lao _ 2 est de 6,0%. Ajoutant CEO2 avec une fraction de masse de 3,0% et 6,0% dans le matériau CR2O3, la résistance à la liaison de traction du revêtement se situe entre 18 ~ 25MPa, ce qui est supérieur à l'original 12 ~ 16MPa cependant, lorsque le contenu de CEO2 est de 9,0%, la résistance à la liaison tractionuse diminue à 12 ~ 15MPA.

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Amélioration de la résistance aux chocs thermiques du revêtement en céramique par les terres rares

Le test de résistance aux chocs thermiques est un test important pour refléter qualitativement la résistance à la liaison entre le revêtement et le substrat et l'appariement du coefficient d'expansion thermique entre le revêtement et le substrat. Il reflète directement la capacité du revêtement à résister à l'éclatement lorsque la température change alternativement pendant l'utilisation, et reflète également la capacité de revêtement à résister à la fatigue des chocs mécaniques et à la capacité de liaison avec un substrat de côté. Par conséquent, c'est également le facteur clé pour juger la qualité du revêtement céramique.

La recherche montre que l'ajout de 3,0% CEO2 peut réduire la porosité et la taille des pores dans le revêtement, et réduire la concentration de contrainte au bord des pores, améliorant ainsi la résistance aux chocs thermiques du revêtement CR2O3. Cependant, la porosité du revêtement en céramique AL2O3 a diminué, et la résistance à la liaison et la durée de vie de défaillance du choc thermique du revêtement a augmenté évidemment après l'ajout de LAO2. Lorsque la quantité d'addition de LAO2 est de 6% (fraction de masse), la résistance aux chocs thermiques du revêtement est la meilleure, et la durée de vie de défaillance du choc thermique peut atteindre 218 fois, tandis que la durée de vie de défaillance du choc thermique du revêtement sans LAO2 n'est que 163 fois.

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Les oxydes de terres rares affectent la résistance à l'usure des revêtements

Les oxydes de terres rares utilisés pour améliorer la résistance à l'usure des revêtements en céramique sont principalement CEO2 et LA2O3. Leur structure en couches hexagonales peut montrer une bonne fonction de lubrification et maintenir des propriétés chimiques stables à haute température, ce qui peut améliorer efficacement la résistance à l'usure et réduire le coefficient de frottement.

La recherche montre que le coefficient de frottement du revêtement avec une bonne quantité de CEO2 est petit et stable. Il a été signalé que l'ajout de LA2O3 au revêtement Cermet à base de nickel pulvérisé peut évidemment réduire évidemment l'usure de frottement et le coefficient de frottement de revêtement, et le coefficient de frottement est stable avec peu de fluctuation. La surface d'usure de la couche de revêtement sans terre rare montre une adhésion grave et une fracture fragile et une écaillage, cependant, le revêtement contenant une terre rare montre une faible adhésion sur la surface usée, et il n'y a aucun signe de l'écaillage cassant de grande région. La microstructure du revêtement dopé à la terre rare est plus dense et plus compacte, et les pores sont réduits, ce qui réduit la force de frottement moyenne supportée par des particules microscopiques et réduit le frottement et l'usure du dopage des terres rares peut également augmenter la distance du plan cristallin de Cermets, elle entraîne le changement de la force d'interaction entre les deux cristaux et réduit le coefficient de frottement.

Résumé:

Bien que les oxydes de terres rares aient fait de grandes réalisations dans l'application de matériaux et de revêtements en céramique, ce qui peut améliorer efficacement la microstructure et les propriétés mécaniques des matériaux et des revêtements en céramique, il existe encore de nombreuses propriétés inconnues, en particulier pour réduire la frottement et l'usure. Alors que la résistance à la résistance et l'usure coopère de la discussion sur le terrain.

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