सिरेमिक कोटिंग्स में दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का क्या प्रभाव है?

सिरेमिक, धातु सामग्री और पॉलिमर सामग्री को तीन प्रमुख ठोस सामग्रियों के रूप में सूचीबद्ध किया गया है। सिरेमिक में कई उत्कृष्ट गुण होते हैं, जैसे उच्च तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, पहनने के प्रतिरोध, आदि, क्योंकि सिरेमिक का परमाणु बंधन मोड आयनिक बंधन, सहसंयोजक बंधन या उच्च बंधन ऊर्जा के साथ मिश्रित आयन-सहसंयोजक बंधन है। सिरेमिक कोटिंग सब्सट्रेट की बाहरी सतह की उपस्थिति, संरचना और प्रदर्शन को बदल सकती है, कोटिंग-सब्सट्रेट कंपोजिट को इसके नए प्रदर्शन के लिए पसंद किया जाता है। यह सब्सट्रेट की मूल विशेषताओं को उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च पहनने के प्रतिरोध और सिरेमिक सामग्री के उच्च संक्षारण प्रतिरोध की विशेषताओं के साथ व्यवस्थित रूप से जोड़ सकता है, और दो प्रकार की सामग्रियों के व्यापक लाभों को पूरा खेल दे सकता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस में उपयोग किया जाता है। , विमानन, राष्ट्रीय रक्षा, रासायनिक उद्योग और अन्य उद्योग।

दुर्लभ पृथ्वी को इसकी अद्वितीय 4f इलेक्ट्रॉनिक संरचना और भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण नई सामग्रियों का "खजाना घर" कहा जाता है। हालाँकि, शुद्ध दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का सीधे अनुसंधान में शायद ही कभी उपयोग किया जाता है, और दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों का अधिकतर उपयोग किया जाता है। सबसे आम यौगिक CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS और दुर्लभ पृथ्वी फेरोसिलिकॉन हैं। ये दुर्लभ पृथ्वी यौगिक सिरेमिक सामग्री और सिरेमिक कोटिंग्स की संरचना और गुणों में सुधार कर सकते हैं।

मैं सिरेमिक सामग्रियों में दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का अनुप्रयोग करता हूँ

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को स्टेबलाइजर्स के रूप में जोड़ने और विभिन्न सिरेमिक में सिंटरिंग एड्स जोड़ने से सिंटरिंग तापमान कम हो सकता है, कुछ संरचनात्मक सिरेमिक की ताकत और कठोरता में सुधार हो सकता है, और इस प्रकार उत्पादन लागत कम हो सकती है। साथ ही, दुर्लभ पृथ्वी तत्व सेमीकंडक्टर गैस सेंसर, माइक्रोवेव मीडिया, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और अन्य कार्यात्मक सिरेमिक में भी बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। शोध में पाया गया कि, एल्यूमिना सिरेमिक में दो या दो से अधिक दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को एक साथ जोड़ना एल्यूमिना सिरेमिक में एक दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को जोड़ने से बेहतर है। अनुकूलन परीक्षण के बाद, Y2O3+CeO2 का सबसे अच्छा प्रभाव है। जब 1490℃ पर 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 जोड़ा जाता है, तो सिंटर किए गए नमूनों का सापेक्ष घनत्व 96.2% तक पहुंच सकता है, जो अकेले किसी भी दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड Y2O3 या CeO2 वाले नमूनों के घनत्व से अधिक है।

सिंटरिंग को बढ़ावा देने में La2O3+Y2O3, sm2O3+La2O3 का प्रभाव केवल La2O3 जोड़ने की तुलना में बेहतर है, और पहनने के प्रतिरोध में स्पष्ट रूप से सुधार हुआ है। इससे यह भी पता चलता है कि दो दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का मिश्रण एक साधारण जोड़ नहीं है, बल्कि उनके बीच एक अंतःक्रिया होती है, जो एल्यूमिना सिरेमिक के सिंटरिंग और प्रदर्शन में सुधार के लिए अधिक फायदेमंद है, लेकिन सिद्धांत का अध्ययन किया जाना बाकी है।

इसके अलावा, यह पाया गया है कि सिंटरिंग एड्स के रूप में मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातु ऑक्साइड को जोड़ने से सामग्रियों के प्रवासन में सुधार हो सकता है, एमजीओ सिरेमिक के सिंटरिंग को बढ़ावा मिल सकता है और घनत्व में सुधार हो सकता है। हालाँकि, जब मिश्रित धातु ऑक्साइड की मात्रा 15% से अधिक होती है, तो सापेक्ष घनत्व कम हो जाता है और खुली सरंध्रता बढ़ जाती है।

दूसरा, सिरेमिक कोटिंग्स के गुणों पर दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का प्रभाव

मौजूदा शोध से पता चलता है कि दुर्लभ पृथ्वी तत्व अनाज के आकार को परिष्कृत कर सकते हैं, घनत्व बढ़ा सकते हैं, सूक्ष्म संरचना में सुधार कर सकते हैं और इंटरफ़ेस को शुद्ध कर सकते हैं। यह सिरेमिक कोटिंग्स की ताकत, कठोरता, कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करने में एक अद्वितीय भूमिका निभाता है, जो सिरेमिक कोटिंग्स के प्रदर्शन में कुछ हद तक सुधार करता है और सिरेमिक कोटिंग्स की अनुप्रयोग सीमा को विस्तृत करता है।

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दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड द्वारा सिरेमिक कोटिंग्स के यांत्रिक गुणों में सुधार

दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड सिरेमिक कोटिंग्स की कठोरता, झुकने की शक्ति और तन्य संबंध शक्ति में काफी सुधार कर सकते हैं। प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि कोटिंग की तन्य शक्ति को Al2O3+3% TiO _2 सामग्री में योज्य के रूप में Lao_2 का उपयोग करके प्रभावी ढंग से सुधार किया जा सकता है, और Lao_2 की मात्रा 6.0 होने पर तन्य बंधन शक्ति 27.36MPa तक पहुंच सकती है। %. Cr2O3 सामग्री में 3.0% और 6.0% के द्रव्यमान अंश के साथ CeO2 जोड़ने पर, कोटिंग की तन्यता बंधन शक्ति 18~25MPa के बीच होती है, जो मूल 12~16MPa से अधिक होती है, हालांकि, जब CeO2 की सामग्री 9.0% होती है, तो तन्यता बॉन्ड की ताकत घटकर 12~15MPa हो जाती है।

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दुर्लभ पृथ्वी द्वारा सिरेमिक कोटिंग के थर्मल शॉक प्रतिरोध में सुधार

थर्मल शॉक प्रतिरोध परीक्षण कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच संबंध शक्ति और कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच थर्मल विस्तार गुणांक के मिलान को गुणात्मक रूप से प्रतिबिंबित करने के लिए एक महत्वपूर्ण परीक्षण है। यह सीधे उपयोग के दौरान तापमान में परिवर्तन होने पर छीलने का विरोध करने की कोटिंग की क्षमता को दर्शाता है, और यांत्रिक झटके की थकान का विरोध करने की कोटिंग की क्षमता और किनारे से सब्सट्रेट के साथ संबंध क्षमता को भी दर्शाता है। इसलिए, यह निर्णय लेने का मुख्य कारक भी है सिरेमिक कोटिंग की गुणवत्ता.

शोध से पता चलता है कि 3.0%CeO2 मिलाने से कोटिंग में सरंध्रता और छिद्र का आकार कम हो सकता है, और छिद्रों के किनारे पर तनाव एकाग्रता कम हो सकती है, जिससे Cr2O3 कोटिंग के थर्मल शॉक प्रतिरोध में सुधार हो सकता है। हालाँकि, Al2O3 सिरेमिक कोटिंग की सरंध्रता कम हो गई, और LaO2 जोड़ने के बाद कोटिंग की बॉन्डिंग ताकत और थर्मल शॉक विफलता जीवन में स्पष्ट रूप से वृद्धि हुई। जब LaO2 की अतिरिक्त मात्रा 6% (द्रव्यमान अंश) होती है, तो कोटिंग का थर्मल शॉक प्रतिरोध सबसे अच्छा होता है, और थर्मल शॉक विफलता जीवन 218 गुना तक पहुंच सकता है, जबकि LaO2 के बिना कोटिंग का थर्मल शॉक विफलता जीवन केवल 163 है बार.

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दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड कोटिंग्स के पहनने के प्रतिरोध को प्रभावित करते हैं

सिरेमिक कोटिंग्स के पहनने के प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड ज्यादातर CeO2 और La2O3 हैं। उनकी हेक्सागोनल स्तरित संरचना अच्छा स्नेहन कार्य दिखा सकती है और उच्च तापमान पर स्थिर रासायनिक गुणों को बनाए रख सकती है, जो प्रभावी रूप से पहनने के प्रतिरोध में सुधार कर सकती है और घर्षण गुणांक को कम कर सकती है।

शोध से पता चलता है कि CeO2 की उचित मात्रा के साथ कोटिंग का घर्षण गुणांक छोटा और स्थिर है। यह बताया गया है कि प्लाज़्मा स्प्रेड निकेल-आधारित सेरमेट कोटिंग में La2O3 जोड़ने से कोटिंग के घर्षण घिसाव और घर्षण गुणांक को स्पष्ट रूप से कम किया जा सकता है, और घर्षण गुणांक थोड़ा उतार-चढ़ाव के साथ स्थिर होता है। दुर्लभ पृथ्वी के बिना क्लैडिंग परत की घिसी हुई सतह गंभीर आसंजन और भंगुर फ्रैक्चर और स्पैलिंग दिखाती है, हालांकि, दुर्लभ पृथ्वी युक्त कोटिंग घिसी हुई सतह पर कमजोर आसंजन दिखाती है, और बड़े क्षेत्र की भंगुर स्पैलिंग का कोई संकेत नहीं है। दुर्लभ पृथ्वी-डोपित कोटिंग की सूक्ष्म संरचना सघन और अधिक सघन होती है, और छिद्र कम हो जाते हैं, जिससे सूक्ष्म कणों द्वारा वहन किए जाने वाले औसत घर्षण बल कम हो जाते हैं और घर्षण और घिसाव कम हो जाता है। डोपिंग दुर्लभ पृथ्वी से सिरमेट की क्रिस्टल समतल दूरी भी बढ़ सकती है, इससे दो क्रिस्टल चेहरों के बीच परस्पर क्रिया बल में परिवर्तन और घर्षण गुणांक कम हो जाता है।

सारांश:

यद्यपि दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड ने सिरेमिक सामग्री और कोटिंग्स के अनुप्रयोग में बड़ी उपलब्धियां हासिल की हैं, जो सिरेमिक सामग्री और कोटिंग्स के माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुणों को प्रभावी ढंग से सुधार सकती हैं, फिर भी कई अज्ञात गुण हैं, खासकर घर्षण और पहनने को कम करने में। कैसे बनाएं सामग्रियों की ताकत और पहनने के प्रतिरोध का उनके चिकनाई गुणों के साथ सहयोग करना ट्राइबोलॉजी के क्षेत्र में चर्चा के योग्य एक महत्वपूर्ण दिशा बन गया है।

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