Primjena rijetkih zemaljskih elemenata u naprednoj keramici

 Rijetki zemljani elementisu opći pojam za 17 metalnih elemenata, uključujući 15 elemenata lantanida iskandijumivitrija. Od kraja 18. stoljeća široko su se koristili u metalurgiji, keramici, staklu, petrokemikalijama, tiskanju i boji, poljoprivredi i šumarstvu i drugim industrijama. Primjena rijetkih zemaljskih elemenata u keramičkoj industriji moje zemlje započela je 1930 -ih. 1970 -ih, ukupna količinarijetke zemljeKoristi se u keramičkim materijalima dosegnuvši 70T godišnje, što čini oko 2% do 3% ukupne domaće proizvodnje. Trenutno se rijetke zemlje uglavnom koriste u strukturnoj keramici, funkcionalnoj keramici, keramičkim glazurama i drugim poljima. S kontinuiranim razvojem i primjenom novih rijetkih zemaljskih materijala, rijetke se zemlje koriste kao aditivi, stabilizatori i pomagala za sintering u raznim keramičkim materijalima, što uvelike poboljšava njihove performanse, smanjuje troškove proizvodnje i omogućuje njihovu industrijsku primjenu.

Primjena rijetkih zemaljskih elemenata u strukturnoj keramici

■ Prijava uAl2O3Keramika AL2O3 keramika je najčešće korištena strukturna keramika zbog velike čvrstoće, visoke otpornosti na temperaturu, dobre izolacije, otpornosti na habanje, otpornost na koroziju i dobra elektromehanička svojstva. Dodavanje rijetkih zemaljskih oksida poputY2o3, La2o3, SM2O3, itd. Može poboljšati svojstva vlaženja kompozitnih materijala AL2O3, smanjiti točku taljenja keramičkih materijala; smanjiti poroznost materijala i povećati gustoću; ometaju migraciju drugih iona, smanjite stopu migracije granica zrna, inhibiraju rast zrna i olakšavaju stvaranje gustih struktura; Poboljšajte čvrstoću staklene faze, postižući na taj način svrhu poboljšanja mehaničkih svojstava AL2O3 keramike.

■ Prijava uSi3n4CeramicsSi3N4 keramika imaju izvrsna mehanička svojstva, toplinska svojstva i kemijsku stabilnost i najperspektivniji su materijali za strukturnu keramiku visoke temperature. Budući da je Si3n4 snažan kovalentni spoj veze, čisti si3n4 ne može se zgusnuti konvencionalnim sinteriranjem čvrste faze. Stoga, uz reakcijsku sinteriranje izravne nitridacije SI praha, mora se dodati određena količina pomagala za sintering kako bi se napravio gusti materijal. Trenutno su idealnija pomagala za sinterovanje za pripremu si3n4 keramike rijetki su zemaljski oksidi poputY2o3, Nd2O3, iLa2o3. S jedne strane, ovi rijetki zemaljski oksidi reagiraju s tragom SiO2 na površini SI3N4 praha na visokoj temperaturi kako bi se stvorile staklene faze visoke temperature koje sadrže dušik, koje učinkovito promiču sinteriranje si3n4 keramike; S druge strane, oni formiraju granice staklene zrna Y-La-Si-on s visokom refraktornošću i viskoznošću, imaju visoku fleksibilnu čvrstoću visoke temperature i dobru otpornost na oksidaciju, a lako se taloci kristalnih spojeva koji sadrže Y i LA s visokim točkama topljenja pod visokim temperaturnim uvjetima.

■ Prijava uZRO2Keramika ZRO2 keramika ima veliku gustoću, visoku točku taljenja i tvrdoće, posebno visoku čvrstoću savijanja i žilavost loma, koji su najviši među svim keramikom. Budući da je kristalna transformacija ZRO2 popraćena očitom promjenom volumena, opseg izravne uporabe je ograničen. Uz produbljivanje istraživačkog rada, ustanovljeno je da dodavanje rijetkih zemaljskih oksida ima bolji inhibicijski i stabilizirajući učinak na promjenu faze ZRO2. Najčešće korišteni rijetki zemaljski oksidi uglavnom suY2o3,,Nd2O3, i Ce2O3. Njihov ionski polumjer u osnovi je blizu onog Zr4+, a oni mogu formirati monokliničke, tetragonalne i kubične supstitucionalne čvrste otopine sa ZRO2. Ova vrsta keramičkog materijala ZRO2 ima dobre pokazatelje tehničke performanse. Na primjer,CEO2može formirati fazno područje tetragonalne cirkonijeve čvrste otopine u širokom rasponu sa ZRO2, što je dobar čvrsti elektrolitni materijal. Y2O3 stabilizirani ZRO2 (YSZ) izvrstan je materijal za vođenje kisika iona, koji se široko koristi u gorivnim ćelijama od čvrstog oksida (SOFC), senzorima kisika i metanom djelomičnim oksidacijskim membranama.

■ Prijava uSickeramikaSilikonski karbidKeramika je otporna na visoke temperature, toplinski udar, koroziju, habanje, dobru toplinsku vodljivost i laganu težinu, a obično se koriste strukturna keramika visoke temperature. Snažne kovalentne karakteristike vezivanjaSicUtvrdite da je teško postići zgušnjavanje sinteriranja u normalnim uvjetima. Obično je potrebno dodati sintering pomagala ili koristiti vruće prešanje i vruće izostatsko pritiskanje procesa sinteriranja. Proces proizvodnje je kompliciran, a trošak visok. Najučinkovitija pomoć sinteriranju za sinteriranje bez pritiska sic je al2O3-Y2O3; SIC-YAG keramički kompozitni materijali s Y3AL5O12 (nakratko YAG) kao glavnim pomagalom za sintering može postići sintering sinteriranja na nižoj temperaturi, tako da se smatraju jednim od najperspektivnijih silicijskih karbidnih keramičkih sustava.

■ Prijava uAlnkeramikaAlnje kovalentni spoj veze s visokom točkom taljenja, visokom toplinskom vodljivošću, niskom dielektričnom konstantom i otpornošću na koroziju metala i legura poput željeza i aluminija. Ima izvrsnu otpornost na visoku temperaturu u posebnim atmosferama i idealan je integrirani supstrat i ambalažni materijal u velikoj mjeri. Budući da je ALN kovalentna veza, sinteriranje je vrlo teško, a jedan pomaganje za sintering može samo u ograničenoj mjeri smanjiti temperaturu sinteriranja, tako da se kompozitni AIDS (rijetki metalni oksidi metala i alkalni metalni oksidi) obično koriste kao sintering AIDS za nastajanje tekuće faze za promicanje sinteriranja. Osim toga, pomagala za sinterovanje također mogu reagirati s nečistostima kisika uAln, smanjiti slobodna radna mjesta aluminija uzrokovane djelomičnim kisikom koji se otapa u rešetku ALN i poboljšati toplinsku vodljivostAln.

■ Primjena u sialonskoj keramici sialon keramika je vrsta si-no-al guste polikristalne nitridne keramike razvijene na temeljuSi3n4keramika. Nastaju djelomičnom zamjenom si atoma i n atoma uSi3n4AL atomima i O atomima u AL2O3. Njihova čvrstoća, žilavost i otpornost na oksidaciju bolji su od si3n4 keramike, a posebno su prikladni za keramičke komponente motora i druge keramičke proizvode otporne na habanje. Sialonove materijale nije lako sinterati. Uvođenje rijetkih zemaljskih oksida pogoduje stvaranju tekuće faze na nižoj temperaturi, što učinkovito potiče sintering. Istodobno, rijetki kationi Zemlje mogu ući u rešetku α-Si3N4 faze, smanjiti sadržaj staklene faze i tvoriti graničnu fazu zrna, poboljšavajući sobnu temperaturu i visoke temperaturne performanse materijala. Studije su pokazale da dodavanje 1%Y2o3može formirati staklenu fazu visoke temperature prilikom sinteriranja sialonske keramike na visokim temperaturama, što ne samo da potiče sinteriranje, već i poboljšava njegovu žilavost loma. Osim toga, dodavanje male količine Y2O3 također uvelike poboljšava svoj oksidacijski otpor.

Primjena rijetkih zemaljskih elemenata u funkcionalnoj keramici

Rijetke zemljeusko su povezani s funkcionalnom keramikom. Dodavanje određenogRijetki zemljani elementiNa sirovine mnogih funkcionalnih keramika ne samo da poboljšava sintering, gustoću, snagu itd. Keramike, već što je još važnije, to može značajno poboljšati njihove jedinstvene funkcionalne učinke.

1Uloga u superprevociranju keramike od 1987. godine, kada su znanstvenici iz Kine, Japana, Sjedinjenih Država i drugih zemalja otkrili da je oksidna keramikaytrium barium bakreni oksid(YBCO) imaju izvrsnu visokotemperaturnu superprovodljivost (TC do 92K), ljudi su obavili puno rada u istraživanju performansi i razvoju primjene rijetke keramike na visokoj temperaturi i postigli su mnogo velikog napretka. Japanske studije pokazale su da su nakon zamjene Y u YBCO -uLagane rijetke zemlje(Ln) kao što jeNd, Sm, Eu, iGd, Kritična čvrstoća magnetskog polja rezultirajućeg su superprevodnog keramičkog materijala LNBCO značajno je poboljšana, a sila magnetskog toka također je uvelike poboljšana, što je od velike praktične vrijednosti u električnoj energiji, skladištenju energije i transportu. Sveučilište PekingZRO2kao supstrat i zagrijavao ga na oko 200 ° C i ispario Y (ili drugorijetke zemlje), BA oksidi i Cu na supstratu u slojevima za difuzijsku obradu, a toplina ih je tretirala u temperaturnom rasponu od 800-900 ° C. Rezultirajuća superprevodna keramika pokazala je dobar koeficijent temperature metalne otpornosti iznad 100K. Dodan je sveučilište Kagoshima u Japanurijetka zemljaLA do SR i NB oksida za snimanje keramičkog filma, koji je pokazao supravodljivost na 255K.

2 Primjena u piezoelektričnoj keramici vodi Titanat (Pbtio3) je tipična piezoelektrična keramika s mehaničkom učinkom spajanja energetske energije. Ima visoku temperaturu Curie (490 ° C) i nisku dielektričnu konstantu, a pogodan je za primjenu u visokim temperaturama i visokim frekvencijskim uvjetima. Međutim, tijekom postupka pripreme i hlađenja, mikro pukotine su sklone zbog prijelaza kubičnog tetragona. Da bi se riješio ovaj problem, za izmjenu se koriste rijetke zemlje. Nakon sinteriranja na 1150 ° C, može se dobiti keramika Re-PBTIO3 s relativnom gustoćom od 99%. Mikrostruktura je značajno poboljšana i može se koristiti za proizvodnju nizova pretvarača koji rade u visokim frekvencijskim uvjetima od 75MHz. U olovom cirkonata Titanata (PZT) Piezoelektrična keramika s visokim piezoelektričnim koeficijentima dodavanjem rijetkih zemaljskih oksida poputLa2o3, SM2O3, iNd2O3, Svojstva sinteriranja PZT keramike mogu se značajno poboljšati i mogu se dobiti stabilna električna i piezoelektrična svojstva. Pored toga, performanse PZT keramike mogu se poboljšati dodavanjem male količine rijetkog zemaljskog oksidaCEO2. Nakon dodavanja CEO2, povećava se volumen otpornosti PZT keramike, što pogoduje realizaciji polarizacije pod visokom temperaturom i visokog električnog polja u tom procesu, a poboljšava se i njegov otpor na starenje vremena i starenje temperature. PZT keramika izmijenjenarijetke zemlješiroko se koriste u visokim naponskim generatorima, ultrazvučnim generatorima, podvodnim akustičnim pretvaračima i drugim uređajima.

3Primjena u proventnoj keramici, stabilizirana ytrium cirkonia (ysz) keramika srijedak zemaljski oksid Y2o3Kako aditiv ima dobru toplinsku i kemijsku stabilnost na visokim temperaturama, dobri su vodiči s kisikom i imaju istaknuto mjesto u ionskoj provodljivoj keramici. YSZ keramički senzori uspješno su korišteni za mjerenje djelomičnog tlaka kisika u automobilskim ispušnim plinovima, učinkovito kontroliraju omjer zraka/goriva i imaju značajne učinke uštede energije. Naširoko su se koristili u industrijskim kotlovima, topanju peći, spalionicama i drugoj opremi na bazi izgaranja. Međutim, YSZ keramika pokazuje visoku ionsku vodljivost kada je temperatura veća od 900 ° C, tako da je njihova primjena i dalje podložna određenim ograničenjima. Postojeće istraživanje otkrilo je da je dodavanje odgovarajuće količine Y2O3 iliGD2O3 to Bi2o3Keramika s većom ionskom vodljivošću može stabilizirati kubičnu fazu usmjerenu na lica BI2O3 do sobne temperature. Istodobno, rendgenski difrakcijski obrasci također su pokazali da su (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 i (BI2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 obje stabilne kubične strukture usmjerene na lice s visokom vodljivošću iona s kisikom. Nakon prevlačenja strane ove keramike zaštitnim filmom od (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08, gorivne ćelije i senzori kisika s visokom ionskom vodljivošću i dobrom stabilnošću koji mogu raditi u srednjim temperaturnim uvjetima (500 ~ 800 ℃) mogu se pripremiti i sastaviti, što je dovelo do rješavanja teškoća donesenih tehnologija.

4 Primjena u dielektričnoj keramici Dielektrična keramika uglavnom se koristi za izradu keramičkih kondenzatora i mikrovalne dielektrične komponente. U dielektričnoj keramici kao što jeTio2, Mgtio3,Batio3i njihova kompozitna dielektrična keramika, dodajućirijetke zemljeKao što su LA, ND i DY mogu značajno poboljšati svoja dielektrična svojstva. Na primjer, u batio3 keramici s visokom dielektričnom konstantom, dodavanje LA i ND rijetkih zemaljskih spojeva s dielektričnom konstantnom vrijednošću ε = 30 ~ 60 može zadržati svoju dielektričnu konstantnu stabilnu stabilnu u širokom temperaturnom rasponu, a uslužni vijek trajanja uređaja značajno je poboljšan. U dielektričnoj keramici za toplinske kompenzacijske kondenzatore, rijetke se Zemlje mogu na odgovarajući način dodati prema potrebi kako bi se poboljšali ili prilagodili dielektrični konstantni, temperaturni koeficijent i faktor kvalitete keramike, čime se proširuje njegov raspon primjene. Termički stabilna kondenzatorski magnezij titanatna keramika modificirana je s LA2O3, a dobivena keramika MGO2-LA2O3-TiO2 i keramike CATIO3-MGTIO3-LA2TIO5 ne samo da održavaju izvorne karakteristike niskog dielektričnog gubitka i temperaturnog koeficijenta, ali i značajno poboljšavaju njihov džilijskikonstanta.

5 Primjena u osjetljivoj keramici osjetljiva keramika važna je vrsta funkcionalne keramike. Karakteriziraju ih osjetljivi na određene vanjske uvjete kao što su napon, sastav plina, temperatura, vlaga itd. Stoga mogu nadzirati krugove, operativne procese ili okruženja reakcijom ili promjenom njihovih srodnih parametara električnih performansi. Oni se široko koriste kao osjetljivi elementi u upravljačkim krugovima, tako da se nazivaju i senzorska keramika. Postoji bliska veza između rijetkih zemalja i izvedbe ove vrste keramike.
(1) Elektro-optička keramika: dodavanjem rijetkog zemaljskog oksidaLa2o3Na PZT, može se dobiti prozirni olovni lanthanum cirkonat titanat (PLZT) elektro-optička keramika. Izvorni materijal za matriks PZT općenito je neproziran zbog prisutnosti pora, graničnih faza zrna i anizotropije, dok dodavanje LA2O3 čini svoju mikrostrukturu ujednačenu, u velikoj mjeri uklanja pore, slabi anizotropiju i značajno smanjuje raspršivanje svjetla na rast svjetla i granične granice. Stoga PLZT ima dobre performanse prijenosa svjetla. PLZT se široko koristi u naočalama za zaštitu zračenja nuklearne eksplozije, prozore teških bombardera, modulatora optičke komunikacije, holografskih uređaja za snimanje itd.
(2) Varistorska keramika: Tehnološko sveučilište Central South proučavalo je učinak rijetkih zemaljskih elemenata na električna svojstva keramike ZnO varistor. Nakon ZnO varistorske keramike dopirana je rijetkim zemaljskim oksidomLa2o3, njihov varistorski napon VLMA vrijednost značajno se povećala; Kad se količina dopinga povećala s 0,1% na 10%, nelinearni koeficijent α keramike smanjio se s 20 na 1, a u osnovi nije imao svojstva varistora. Stoga, za ZnO keramiku, doping rijetkih zemaljskih elemenata niske koncentracije može povećati vrijednost napona varistora, ali ima malo utjecaja na nelinearni koeficijent; A doping visoke koncentracije ne pokazuje karakteristike varistora.
(3) Keramika osjetljiva na plin: Od 1970-ih ljudi su napravili puno istraživanja o ulozi dodavanja rijetkih zemaljskih oksida u keramičke materijale osjetljive na plin, poput ZnO,Sno2iFe2O3, i proizveli su materijale ABO3 i A2BO4 rijetke Zemlje kompozitne oksidne materijale. Rezultati istraživanja pokazuju da dodavanje rijetkih zemaljskih oksida ZnO može značajno poboljšati svoju osjetljivost na propilen; dodavanjeCEO2SNO2 može proizvesti sinterirani element koji je osjetljiv na etanol.
(4) Termistorska keramika: Barium Titanat (batIo3) je najproumirana i široko korištena termistorska keramika. Kad se uduže rijetki elementi Zemlje kao što su LA, CE, SM, DY, Y itd. Dodaju se u batio3 (molarni atomska frakcija se kontrolira 0,2% do 0,3%), dio BA2+ zamjenjuje se RE3+ s radijusom sličnim Ba2+, stvaranje viška i formiranja slabog naboja; Međutim, ako količina dopinga prelazi određenu vrijednost, zbog stvaranja slobodnih radnih mjesta BA2+ i nestajanja vodljivih nosača, otpornost keramike naglo se povećava i čak postaje izolator.
(5) Keramika osjetljiva na vlagu: Među različitim vrstama keramike osjetljive na vlagu, rijetke zemlje koje su trenutno dodane uglavnom su lanthanum i njegovi oksidi, kao što su SR1-XlaxSNO3 System, LA2O3-TiO2 System, LA2O3-TiO2-V2O5, SR0.9LA0.05. Pd0.91la0.09 (Zr0.65ti0.35) 0,98O3-kH2PO3, itd. Kako bi se dodatno poboljšala osjetljivost keramike vlage, u smislu realizma i stabilnosti, i poboljšanja njihove praktičnosti, također je potrebno ojačati istraživanje o utjecaju na utjecajrijetka zemljaDodatak na odgovarajuća svojstva keramike.

Specijalizirani smo za izvoz rijetkih zemaljskih proizvoda, za kupnju rijetkih zemaljskih proizvoda, dobrodošli uKontakti nas

Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com 

WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459