Ritkaföldfémek elemeiáltalános kifejezés 17 fém elemre, beleértve 15 lantanid elemet ésscandiumésittrium- A 18. század vége óta széles körben alkalmazzák a kohászatban, a kerámiában, az üvegben, a petrolkémiai anyagokban, a nyomtatásban és a festésben, a mezőgazdaságban, valamint az erdőgazdálkodásban, valamint más iparágakban. A ritkaföldfémek elemeinek alkalmazása hazám kerámiaiparában az 1930 -as években kezdődött. Az 1970 -es években a teljes összegritkaföldfémekA kerámia anyagokban használt anyagban elérte a 70T/évet, ami a teljes hazai termelés kb. 2–3% -át tette ki. Jelenleg a ritkaföldeket elsősorban a szerkezeti kerámiákban, a funkcionális kerámiában, a kerámia mázokban és más mezőkben használják. Az új ritkaföldfémek folyamatos fejlesztésével és alkalmazásával a ritkaföldfémeket adalékanyagokként, stabilizátorként és szinterezési segédeszközökként használják különféle kerámia anyagokban, ami jelentősen javítja teljesítményüket, csökkenti a termelési költségeket, és lehetővé teszi ipari alkalmazásukat.
A ritkaföldfém elemek alkalmazása a strukturális kerámiában
■ Alkalmazás aAl2O3A Ceramics Al2O3 kerámia a legszélesebb körben alkalmazott szerkezeti kerámia, nagy szilárdságuk, magas hőmérsékleti ellenállásuk, jó szigetelés, kopásállóság, korrózióállóság és jó elektromechanikai tulajdonságok miatt. A ritkaföldfém -oxidok, példáulY2O3, LA2O3, SM2O3stb. Javíthatja az Al2O3 kompozit anyagok nedvesedési tulajdonságait, csökkentheti a kerámia anyagok olvadási pontját; Csökkentse az anyag porozitását és növelje a sűrűséget; akadályozzák más ionok migrációját, csökkentsék a gabonahatárok migrációs sebességét, gátolják a gabona növekedését és megkönnyítik a sűrű struktúrák kialakulását; Javítsa az üvegfázis erősségét, ezáltal elérve az Al2O3 kerámia mechanikai tulajdonságainak javítását.
■ Alkalmazás aSi3n4A CeramicsSI3N4 kerámia kiváló mechanikai tulajdonságokkal, termikus tulajdonságokkal és kémiai stabilitással rendelkezik, és a legígéretesebb anyagok a magas hőmérsékletű szerkezeti kerámiákhoz. Mivel az SI3N4 egy erős kovalens kötési vegyület, a tiszta SI3N4 nem sűrűsíthető a hagyományos szilárd fázisú szinterezéssel. Ezért a Si por közvetlen nitridációjának reakció -szinteredése mellett bizonyos mennyiségű szinterelési segédeszközt kell hozzáadni a sűrű anyag előállításához. Jelenleg az Si3N4 kerámia előkészítésének ideálisabb szinterelési segédeszközei a ritkaföldfém -oxidok, példáulY2O3, ND2O3, ésLA2O3- Egyrészt ezek a ritkaföldfém-oxidok a Si3N4 por felületén, magas hőmérsékleten reagálnak a Si3N4 por felületén, hogy nitrogéntartalmú, magas hőmérsékletű üvegfázisokat hozzanak létre, amelyek hatékonyan elősegítik az SI3N4 kerámia szinterezését; Másrészt, az Y-La-Si-On Glass-gabona-határokat képezik, nagy refraktivitással és viszkozitással, magas a magas hőmérsékletű hajlékonysággal és a jó oxidációs ellenállással, és könnyen kicsaphatják az Y-t és LA-t tartalmazó kristályos vegyületeket, magas olvadási pontokkal, magas hőmérsékleti körülmények között, ami javítja az anyag magas hőmérséklet-törési képességét.
■ Alkalmazás aZro2A ZRO2 kerámia kerámiájának nagy sűrűségű, nagy olvadáspontja és keménysége, különösen a nagy hajlítási szilárdság és a törésszilárdság, amelyek a legmagasabbak az összes kerámia között. Mivel a ZRO2 kristálytranszformációját nyilvánvaló térfogatváltozás kíséri, a közvetlen felhasználás terjedelme korlátozott. A kutatási munka elmélyítésével kiderült, hogy a ritkaföldfém -oxidok hozzáadása jobban gátolja és stabilizáló hatással van a ZRO2 fázisváltozására. A leggyakrabban használt ritkaföldfém -oxidok elsősorbanY2O3,ND2O3, és a CE2O3. Ionos sugáruk alapvetően közel áll a ZR4+-hoz, és monoklinikus, tetragonális és köbméteres szubsztitúciós szilárd oldatokat képezhetnek a ZRO2 -vel. Az ilyen típusú ZRO2 kerámia anyag jó műszaki teljesítménymutatókkal rendelkezik. Például,CEO2Képezhet egy tetragonális cirkónium -szilárd oldatot, széles tartományban, ZRO2 -vel, amely jó szilárd elektrolit anyag. Az Y2O3-stabilizált ZRO2 (YSZ) kiváló oxigén-ion vezető anyag, amelyet széles körben használnak szilárd oxid-üzemanyag-sejtekben (SOFC), oxigénérzékelőkben és metán részleges oxidációs membránreaktorokban.
■ Alkalmazás aSickerámiaSzilícium -karbidA kerámia ellenáll a magas hőmérsékleteknek, a termikus sokknak, a korróziónak, a kopásnak, a jó hővezető képességnek és a könnyű súlynak, és általában használják a magas hőmérsékletű szerkezeti kerámiát. Az erős kovalens kötési tulajdonságokSicHatározza meg, hogy nehéz -e a szinterelési sűrűsítést normál körülmények között elérni. Általában hozzá kell adni a szinterelési segédeszközöket, vagy forró sajtó és forró izosztatikus sajtó szinterelési folyamatokat kell használni. A termelési folyamat bonyolult és a költségek magas. A SIC nyomás nélküli szinterezéséhez a leghatékonyabb szinterelési segédeszköz az Al2O3-Y2O3; A SIC-YAG kerámia kompozit anyagok Y3AL5O12-vel (röviden YAG), mint a fő szinterelési segédeszköz, alacsonyabb hőmérsékleten érheti el a sűrűség-szinteredést, így ezeket az egyik legígéretesebb szilícium-karbid-kerámia rendszernek tekintik.
■ Alkalmazás aAlnkerámiaAlnegy kovalens kötési vegyület, amelynek nagy olvadáspontja, nagy hővezető képesség, alacsony dielektromos állandó, valamint a fémek és ötvözetek, például vas és alumínium korróziójának ellenállása. Kiváló magas hőmérsékleti ellenállással rendelkezik a speciális légkörben, és ideális nagyméretű integrált áramköri szubsztrát és csomagolóanyag. Mivel az ALN kovalens kötés, a szinterelés nagyon nehéz, és egyetlen szinterelési segédeszköz csak korlátozott mértékben csökkentheti a szinterelési hőmérsékletet, így a kompozit segédeszközöket (a ritkaföldfémek fém -oxidjait és az lúgos földfém -oxidokat) általában szintering AIDS -ként használják, hogy folyékony fázist képezzenek a szinteráció elősegítésére. Ezenkívül a szintering AIDS oxigén szennyeződésekkel is reagálhatAln, csökkentse a részleges oxigén által okozott alumínium üresedéseket, amelyek oldódnak az Aln rácsba, és javítják a hővezető képességetAln.
■ Alkalmazás a Sialon kerámiában a Sialon kerámiák egyfajta si-no-al sűrű polikristályos nitrid-kerámiákSi3n4kerámia. Ezeket a Si atomok és az N atomok részleges cseréjével képezikSi3n4Al atomok és O atomok által az AL2O3 -ban. Erősségük, keménységük és oxidációs ellenállásuk jobb, mint a SI3N4 kerámia, és különösen alkalmasak a kerámia motor alkatrészeire és más kopásálló kerámia termékekre. A sialon anyagokat nem könnyű szinteríteni. A ritkaföldfém -oxidok bevezetése elősegíti a folyadékfázis kialakulását alacsonyabb hőmérsékleten, ami hatékonyan elősegíti a szinteredést. Ugyanakkor a ritkaföldfémek kationjai beléphetnek az α-Si3N4 fázis rácsába, csökkenthetik az üvegfázis tartalmát és képződhetnek egy gabonahatár fázist, javítva a szobahőmérsékletet és az anyag magas hőmérsékleti teljesítményét. A tanulmányok kimutatták, hogy 1% hozzáadásaY2O3magas hőmérsékletű üvegfázist képezhet, amikor a Sialon kerámia magas hőmérsékleten történő szinteredése, ami nemcsak elősegíti a szinteredést, hanem javítja a törési szilárdságát is. Ezenkívül kis mennyiségű Y2O3 hozzáadása szintén jelentősen javítja az oxidációs rezisztenciáját.
A ritkaföldfém elemek alkalmazása a funkcionális kerámiában
Ritkaföldfémekszorosan kapcsolódnak a funkcionális kerámiához. Bizonyos hozzáadásritkaföldfémek elemeiSzámos funkcionális kerámia alapanyagához nem csak javíthatja a kerámia szinterelését, sűrűségét, erejét stb., hanem ennél is fontosabb, hogy jelentősen javíthatja egyedi funkcionális hatásaikat.
1Szerepet játszik a kerámia szupravezetője 1987 óta, amikor Kínából, Japánból, az Egyesült Államokból és más országokból származó anyagtudósok felfedezték, hogy az oxid kerámiayttrium bárium réz -oxid(YBCO) kiváló magas hőmérsékletű szupravezetőképességgel (TC 92 ezer) A japán tanulmányok kimutatták, hogy az YBCO -ban az Y helyettesítése utánKönnyű ritkaföldfémek(Ln) példáulNd, Sm, Eu, ésGd, A kapott szupravezető kerámia anyagok kritikus mágneses mező szilárdsága jelentősen javul, és a mágneses fluxus -rögzítő erő szintén jelentősen javul, ami nagy gyakorlati értéket képvisel az elektromosság, az energiatárolás és a szállítás területén. Pekingi Egyetem használtZro2szubsztrátként, és kb. 200 ° C -ra fűtötte, és elpárologtatta Y -t (vagy másritkaföldfémek), Ba-oxidok és Cu a szubsztráton rétegekben diffúziós kezelés céljából, és hőkezelték őket 800-900 ° C hőmérsékleti tartományban. A kapott szupravezető kerámia jó fémrezisztencia -hőmérsékleti együtthatót mutatott 100K felett. A japán Kagoshima Egyetem hozzátetteritkaföldföldLA - SR és NB -oxidok - kerámia film készítéséhez, amely 255K -os szupravezetőképességet mutatott.
2 Alkalmazás a piezoelektromos kerámia ólom titánban (PBTIO3) egy tipikus piezoelektromos kerámia, mechanikus energia-elektromos energiacsatlakozó hatással. Magas curie -hőmérséklete (490 ° C) és alacsony dielektromos állandóval rendelkezik, és magas hőmérsékleten és magas frekvenciájú körülmények között alkalmazható. Az előkészítési és hűtési folyamat során azonban a mikro-repedések hajlamosak a köbös-tetragonális fázisátmenet miatt. A probléma megoldása érdekében a ritkaföldeket használják annak módosítására. Az 1150 ° C-os szintezés után a RE-PBTIO3 kerámia 99% -os relatív sűrűséggel érhető el. A mikroszerkezet jelentősen javul, és felhasználható a magas frekvenciájú, 75 MHz -es körülmények között működő transzducer -tömbök előállítására. Ólom cirkonát titanát (PZT) piezoelektromos kerámiában, magas piezoelektromos együtthatókkal, ritkaföldfém -oxidok hozzáadásával, példáulLA2O3, SM2O3, ésND2O3, A PZT kerámia szinterelési tulajdonságai jelentősen javíthatók, és stabil elektromos és piezoelektromos tulajdonságokat lehet beszerezni. Ezenkívül a PZT kerámia teljesítménye javítható egy kis mennyiségű ritkaföldfém -oxid hozzáadásávalCEO2- A CEO2 hozzáadása után a PZT -kerámia térfogat -ellenállása növekszik, ami elősegíti a magas hőmérsékleten és a magas elektromos mezőben a polarizáció megvalósítását, valamint az idő öregedésével és a hőmérséklet -öregedéssel szembeni ellenállása szintén javul. A PZT kerámia módosított kerámiájaritkaföldfémekszéles körben használják nagyfeszültségű generátorokban, ultrahangos generátorokban, víz alatti akusztikus átalakítókban és más eszközökben.
3Alkalmazás vezetőképes kerámiákban Yttrium-stabilizált cirkóniumi (YSZ) kerámiákritkaföldfém -oxid Y2O3Mivel az adalékanyagok jó hő- és kémiai stabilitással rendelkeznek, magas hőmérsékleten, jó oxigén -ionvezetők, és kiemelkedő helyzetben vannak az ion vezetőképes kerámiában. Az YSZ kerámiaérzékelőket sikeresen alkalmazták az oxigén részleges nyomás mérésére az autó kipufogógázában, hatékonyan szabályozzák a levegő/üzemanyag arányt, és jelentős energiatakarékos hatásokkal rendelkeznek. Széles körben használják ipari kazánokban, olvasztó kemencékben, égetőművekben és más égés-alapú berendezésekben. Az YSZ kerámia azonban csak magas ionvezetőképességet mutat, ha a hőmérséklet meghaladja a 900 ° C -ot, tehát alkalmazásuk továbbra is bizonyos korlátozásoknak van kitéve. A meglévő kutatások azt mutatták, hogy megfelelő mennyiségű Y2O3 vagyGD2O3 to BI2O3A magasabb ionvezetőképességű kerámia stabilizálhatja a BI2O3 arc-központú köbös fázist szobahőmérsékleten. Ugyanakkor a röntgendiffrakciós minták azt is kimutatták, hogy (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 és (BI2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 egyaránt stabil arccentrikus köbös szerkezetek, nagy oxigén ionkeverékkel. A kerámia oldalát (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08 védőfóliával bevonva, az üzemanyagcellák és az oxigénérzékelők, amelyek magas ionvezetőképességgel és jó stabilitással rendelkeznek, amely közepes hőmérsékleti körülmények között (500 ~ 800 ℃) képes működni, ami elősegíti a magas hőmérsékleti technológia által okozott nehézségek megoldását.
4 A dielektromos kerámia alkalmazását a dielektromos kerámiák elsősorban kerámia kondenzátorok és mikrohullámú dielektromos komponensek előállítására használják. Dielektromos kerámiában, példáulTio2, Mgtio3,Bato3és kompozit dielektromos kerámiájuk, hozzáadvaritkaföldfémekMint például az LA, ND és DY, jelentősen javíthatják dielektromos tulajdonságaikat. Például, a BATIO3 kerámiában, magas dielektromos állandóval, hozzáadva az LA és ND ritka földvegyületeket, ε = 30 ~ 60 dielektromos állandó értékkel, széles hőmérsékleti tartományon keresztül képes tartani dielektromos állandó stabilit, és az eszköz szerviz élettartama jelentősen javul. A termikus kompenzációs kondenzátorok dielektromos kerámiájában a ritkaföldfémeket is hozzáadhatjuk a dielektromos állandó, a hőmérsékleti együttható és a kerámia minőségi tényezőjének javításához vagy beállításához, ezáltal kibővítve az alkalmazási tartományt. A termikusan stabil kondenzátor magnézium-titanát-kerámia LA2O3-mal módosul, a kapott MGO · TiO2-LA2O3-TIO2 kerámiával és a CATIO3-MGTIO3-LA2TIO5 kerámiával nemcsak az alacsony dielektromos veszteség és a hőmérsékleti együttható eredeti jellemzőit fenntartja, hanem jelentősen javítja dielektrikájukat, hanem jelentősen javítja dielektrikáját, hanem jelentősen javítja dielektrikáját, hanem jelentősen javítja a dielektromot is.állandó.
5 Az érzékeny kerámia alkalmazásában az érzékeny kerámia a funkcionális kerámia fontos típusa. Ezeket jellemzi, hogy érzékenyek bizonyos külső állapotokra, például a feszültségre, a gázösszetételre, a hőmérsékletre, a páratartalomra stb. Ezért figyelhetik az áramköröket, működési folyamatokat vagy környezeteket a kapcsolódó elektromos teljesítmény paramétereinek reakciója vagy megváltoztatása révén. Ezeket széles körben használják érzékelő elemekként a kontroll áramkörökben, tehát érzékelő kerámiáknak is nevezik. Szoros kapcsolat van a ritkaföldfémek és az ilyen típusú kerámia teljesítménye között.
(1) Electro-optikai kerámia: Ritkafém-oxid hozzáadásávalLA2O3A PZT-hez átlátszó ólom-lanthanum cirkonát titanát (PLZT) elektro-optikai kerámia kapható. Az eredeti mátrix anyag PZT általában átlátszatlan a pórusok, a gabona határfázisok és az anizotropia jelenléte miatt, míg az LA2O3 hozzáadása egységessé teszi mikroszerkezetét, nagyrészt kiküszöböli a pórusokat, gyengíti anizotropiáját, és jelentősen csökkenti a fényszórás és a fényszórás által okozott fényszórás által okozott fényszórást. Ezért a PLZT -nek jó fényátadási teljesítménye van. A PLZT -t széles körben használják a szemüvegben a nukleáris robbanás sugárzásának, a nehéz bombázók ablakainak, az optikai kommunikációs modulátorok, a holografikus felvételi eszközök stb.
(2) Varistor kerámia: A Közép -Déli Műszaki Egyetem megvizsgálta a ritkaföldfémek elemeinek hatását a ZnO varistor kerámia elektromos tulajdonságaira. Miután a Zno varisztor kerámiát ritkaföldfém -oxiddal adalékoltákLA2O3, Varisztor feszültség VLMA értéke jelentősen megnőtt; Amikor a doppingmennyiség 0,1% -ról 10% -ra nőtt, a kerámia nemlineáris együtthatója 20 -ról 1 -re csökkent, és alapvetően nem volt varisztor tulajdonságai. Ezért a ZnO kerámia esetében az alacsony koncentrációjú ritkaföldfémi elem dopping növelheti a varisztor feszültségértékét, de kevés hatással van a nemlineáris együtthatóra; És a nagy koncentrációjú dopping nem mutatja a varisztor jellemzőit.
(3) Gázérzékeny kerámia: Az 1970-es évek óta az emberek sok kutatást végeztek a ritkaföldfém-oxidok hozzáadásának szerepéről a gázérzékeny kerámia anyagokhoz, például a ZnO-hoz,Sno2ésFe2O3, és előállítottak ABO3 és A2BO4 ritkaföldfém -kompozit oxid anyagokat. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a ritkaföldfém -oxidok hozzáadása a ZnO -hoz jelentősen javíthatja a propilén iránti érzékenységét; hozzáadásCEO2Az SNO2 -hez olyan szinterelt elemet hozhat létre, amely érzékeny az etanolra.
(4) Termisztoros kerámia: A bárium -titanát (BATIO3) a legjobban vizsgált és legszélesebb körben alkalmazott termisztor kerámia. Amikor a BATIO3 -hoz hozzáadják a ritkaföldfémi elemeket, mint például LA, CE, SM, DY, Y stb. (A moláris atomfrakciót 0,2% -ra 0,3% -ra szabályozzák), a BA2+ egy részét a RE3+ helyettesíti a Ba2+ -hoz hasonló sugarakkal, így a Ceram -os ellenállás túlságosan redukálódik; Ha azonban a dopping összege meghalad egy bizonyos értéket, a BA2+ megüresedett helyek kialakulása és a vezetőképes hordozók eltűnése miatt, akkor a kerámia ellenállása hirtelen emelkedik, és még szigetelővé is válik.
(5) Páratartalom-érzékeny kerámia: A páratartalom-érzékeny kerámia különféle típusai közül a jelenleg hozzáadott ritkaföldfémek főként lantán és oxidjaik, például SR1-XLAXSNO3 rendszer, LA2O3-TIO2 rendszer, LA2O3-TIO2-V2O5 System, SR0.95LA0.05SO3 és PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0,98O3-KH2PO3 stb.ritkaföldföldkiegészítés a kerámia releváns tulajdonságaihoz.
Az export ritkaföldfémek termékeire szakosodottunk, a ritkaföldfémek termékeinek vásárlására, a Welcome oldalrakapcsolatba lép velünk
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
Whatsapp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
A postai idő: február-06-2025