Apa pengaruh oksida tanah jarang dalam pelapis keramik?

Keramik, bahan logam, dan bahan polimer terdaftar sebagai tiga bahan padat utama. Keramik memiliki banyak sifat yang sangat baik, seperti ketahanan suhu tinggi, resistensi korosi, resistensi keausan, dll., Karena mode ikatan atom keramik adalah ikatan ionik, ikatan kovalen atau ikatan ion-kovalen campuran dengan energi ikatan tinggi. Lapisan keramik dapat mengubah penampilan, struktur, dan kinerja permukaan luar substrat, komposit pelapis-substrat disukai karena kinerja barunya. Ini dapat secara organik menggabungkan karakteristik asli substrat dengan karakteristik resistensi suhu tinggi, resistensi keausan yang tinggi dan resistensi korosi yang tinggi dari bahan keramik, dan memberikan permainan penuh pada keunggulan komprehensif dari dua jenis bahan, sehingga banyak digunakan dalam dirgantara, penerbangan, pertahanan nasional, industri kimia dan industri lain.

Bumi jarang disebut "rumah harta karun" dari bahan -bahan baru, karena struktur elektronik 4F yang unik dan sifat fisik dan kimia. Namun, logam tanah jarang murni jarang digunakan secara langsung dalam penelitian, dan senyawa tanah jarang sebagian besar digunakan. Senyawa yang paling umum adalah CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES, dan ferrosilicon tanah jarang. Senyawa tanah jarang ini dapat meningkatkan struktur dan sifat bahan keramik dan pelapis keramik.

I Aplikasi oksida tanah jarang dalam bahan keramik

Menambahkan unsur -unsur tanah jarang sebagai penstabil dan alat bantu sintering ke keramik yang berbeda dapat mengurangi suhu sintering, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan beberapa keramik struktural, dan dengan demikian mengurangi biaya produksi. Pada saat yang sama, elemen tanah jarang juga memainkan peran yang sangat penting dalam sensor gas semikonduktor, media gelombang mikro, keramik piezoelektrik dan keramik fungsional lainnya. Penelitian ini menemukan bahwa, menambahkan dua atau lebih oksida tanah jarang ke keramik alumina bersama -sama lebih baik daripada menambahkan satu oksida tanah jarang ke dalam keramik alumina. Setelah tes optimasi, Y2O3+CEO2 memiliki efek terbaik. Ketika 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 ditambahkan pada 1490 ℃, kepadatan relatif sampel yang disinter dapat mencapai 96,2%, yang melebihi kepadatan sampel dengan oksida tanah jarang Y2O3 atau CEO2 saja.

Efek LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 dalam mempromosikan sintering lebih baik daripada menambahkan hanya LA2O3, dan resistensi keausan jelas ditingkatkan. Ini juga menunjukkan bahwa pencampuran dua oksida tanah jarang bukan merupakan tambahan yang sederhana, tetapi ada interaksi di antara mereka, yang lebih bermanfaat bagi sintering dan peningkatan kinerja keramik alumina, tetapi prinsipnya masih harus dipelajari.

Selain itu, ditemukan bahwa penambahan oksida logam tanah jarang campuran sebagai alat bantu sintering dapat meningkatkan migrasi bahan, mempromosikan sintering keramik MGO dan meningkatkan kepadatan. Namun, ketika kandungan oksida logam campuran lebih dari 15%, kepadatan relatif menurun dan porositas terbuka meningkat.

Kedua, pengaruh oksida tanah jarang pada sifat -sifat pelapis keramik

Penelitian yang ada menunjukkan bahwa elemen tanah jarang dapat memperbaiki ukuran butir, meningkatkan kepadatan, meningkatkan struktur mikro dan memurnikan antarmuka. Ini memainkan peran unik dalam meningkatkan kekuatan, ketangguhan, kekerasan, resistensi keausan dan ketahanan korosi pelapis keramik, yang meningkatkan kinerja pelapis keramik sampai batas tertentu dan memperluas rentang aplikasi pelapis keramik.

1

Peningkatan sifat mekanik pelapis keramik oleh rare earth oxide

Oksida tanah jarang dapat secara signifikan meningkatkan kekerasan, kekuatan lentur dan kekuatan ikatan tarik pelapis keramik. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kekuatan tarik lapisan dapat ditingkatkan secara efektif dengan menggunakan lao _ 2 sebagai aditif dalam bahan AL2O3+3% tio _ 2, dan kekuatan ikatan tarik dapat mencapai 27,36mpa ketika jumlah lao _ 2 adalah 6,0%. Menambahkan CEO2 dengan fraksi massa 3,0% dan 6,0% ke dalam bahan CR2O3, kekuatan ikatan tarik dari lapisan adalah antara 18 ~ 25mpa, yang lebih besar dari 12 ~ 16MPA asli, ketika kandungan CEO2 adalah 9,0%, kekuatan ikatan tarik menurun menjadi 12 ~ 15mpa.

2

Peningkatan ketahanan guncangan termal lapisan keramik oleh tanah jarang

Uji resistensi kejut termal adalah uji penting untuk secara kualitatif mencerminkan kekuatan ikatan antara pelapisan dan substrat dan pencocokan koefisien ekspansi termal antara pelapisan dan substrat. Ini secara langsung mencerminkan kemampuan pelapisan untuk menahan pengelupasan ketika suhu berubah secara bergantian selama penggunaan, dan juga mencerminkan kemampuan pelapisan untuk menahan kelelahan kejut mekanis dan kemampuan ikatan dengan substrat dari samping. Oleh karena itu, ini juga merupakan faktor kunci untuk menilai kualitas lapisan keramik.

Penelitian ini menunjukkan bahwa penambahan 3,0%CEO2 dapat mengurangi porositas dan ukuran pori dalam lapisan, dan mengurangi konsentrasi tegangan di tepi pori -pori, sehingga meningkatkan resistansi kejut termal lapisan CR2O3. Namun, porositas lapisan keramik AL2O3 menurun, dan kekuatan ikatan dan masa kegagalan kejut termal dari lapisan meningkat jelas setelah menambahkan LAO2. Ketika jumlah penambahan LAO2 adalah 6% (fraksi massa), resistansi kejut termal dari lapisan adalah yang terbaik, dan kehidupan kegagalan kejut termal dapat mencapai 218 kali, sedangkan umur kegagalan kejut termal dari lapisan tanpa LAO2 hanya 163 kali.

3

Oksida tanah jarang mempengaruhi ketahanan aus lapisan

Oksida tanah jarang yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan aus pelapisan keramik sebagian besar adalah CEO2 dan LA2O3. Struktur berlapis heksagonal mereka dapat menunjukkan fungsi pelumasan yang baik dan mempertahankan sifat kimia yang stabil pada suhu tinggi, yang secara efektif dapat meningkatkan ketahanan aus dan mengurangi koefisien gesekan.

Penelitian menunjukkan bahwa koefisien gesekan lapisan dengan jumlah CEO2 yang tepat kecil dan stabil. Telah dilaporkan bahwa menambahkan LA2O3 ke plasma yang disemprotkan lapisan cermet nikel jelas dapat mengurangi keausan gesekan dan koefisien gesekan lapisan, dan koefisien gesekan stabil dengan sedikit fluktuasi. Permukaan keausan lapisan kelongsong tanpa tanah jarang menunjukkan adhesi yang serius dan fraktur rapuh dan spalling, namun, lapisan yang mengandung tanah jarang menunjukkan adhesi yang lemah pada permukaan aus, dan tidak ada tanda-tanda spalling rapuh area besar. Struktur mikro lapisan tanah langka lebih padat dan lebih kompak, dan pori-pori berkurang, yang mengurangi gaya gesekan rata-rata yang ditanggung oleh partikel mikroskopis dan mengurangi gesekan dan keausan tanah yang langka juga dapat meningkatkan jarak bidang kristal dari kencang.

Ringkasan:

Meskipun oksida tanah jarang telah membuat pencapaian besar dalam penerapan bahan dan pelapis keramik, yang secara efektif dapat meningkatkan struktur mikro dan sifat mekanik bahan keramik dan pelapis, masih ada banyak sifat yang tidak diketahui, terutama dalam mengurangi gesekan dan keausan. Bagaimana membuat kekuatan dan keausan field dalam bidang yang bekerja sama dengan sifat -sifat yang lumrik telah menjadi nilainya penting.

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