რა გავლენას ახდენს იშვიათი დედამიწის ოქსიდები კერამიკულ საფარებში?

კერამიკა, ლითონის მასალები და პოლიმერული მასალები ჩამოთვლილია, როგორც სამი ძირითადი მყარი მასალა. კერამიკას აქვს მრავალი შესანიშნავი თვისება, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა, კოროზიის წინააღმდეგობა, აცვიათ წინააღმდეგობა და ა. კერამიკულ საფარს შეუძლია შეცვალოს სუბსტრატის გარე ზედაპირის გარეგნობა, სტრუქტურა და შესრულება, დაფარვა-სუბსტრატის კომპოზიტი უპირატესობას ანიჭებს მის ახალ შესრულებას. მას შეუძლია ორგანულად დააკავშიროს სუბსტრატის ორიგინალური მახასიათებლები მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობის, მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობისა და კერამიკული მასალების მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობის მახასიათებლებთან და სრული თამაში მისცეს ორი სახის მასალის ყოვლისმომცველ უპირატესობებს, ამიტომ იგი ფართოდ გამოიყენება საჰაერო კოსმოსში. , ავიაცია, ეროვნული თავდაცვის, ქიმიური მრეწველობა და სხვა დარგები.

იშვიათ დედამიწას უწოდებენ ახალი მასალების "განძის სახლს" მისი უნიკალური 4f ელექტრონული სტრუქტურისა და ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გამო. თუმცა, წმინდა იშვიათი მიწიერი ლითონები იშვიათად გამოიყენება უშუალოდ კვლევაში და ძირითადად გამოიყენება იშვიათი დედამიწის ნაერთები. ყველაზე გავრცელებული ნაერთებია CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS და იშვიათი მიწის ფეროსილიციუმი. ამ იშვიათ ნიადაგურ ნაერთებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ კერამიკული მასალებისა და კერამიკული საფარის სტრუქტურა და თვისებები.

მე იშვიათი მიწის ოქსიდების გამოყენება კერამიკულ მასალებში

იშვიათი მიწიერი ელემენტების, როგორც სტაბილიზატორების და შიდსის შერევა სხვადასხვა კერამიკაში შეიძლება შეამციროს შედუღების ტემპერატურა, გააუმჯობესოს ზოგიერთი სტრუქტურული კერამიკის სიმტკიცე და სიმტკიცე და ამით შეამციროს წარმოების ღირებულება. ამავდროულად, იშვიათი დედამიწის ელემენტები ასევე თამაშობენ ძალიან მნიშვნელოვან როლს ნახევარგამტარული გაზის სენსორებში, მიკროტალღურ მედიაში, პიეზოელექტრიკულ კერამიკაში და სხვა ფუნქციურ კერამიკაში. კვლევამ აჩვენა, რომ ალუმინის კერამიკაში ორი ან მეტი იშვიათი მიწის ოქსიდის დამატება უკეთესია, ვიდრე ერთი იშვიათი მიწის ოქსიდის დამატება ალუმინის კერამიკაში. ოპტიმიზაციის ტესტის შემდეგ Y2O3+CeO2-ს აქვს საუკეთესო ეფექტი. როდესაც 0,2%Y2O3+0,2%CeO2 ემატება 1490℃-ზე, აგლომერირებული ნიმუშების ფარდობითი სიმკვრივე შეიძლება მიაღწიოს 96,2%-ს, რაც აღემატება ნიმუშების სიმკვრივეს ნებისმიერი იშვიათი დედამიწის ოქსიდის Y2O3 ან CeO2 მარტო.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3-ის ეფექტი აგლომერაციის ხელშეწყობაში უკეთესია, ვიდრე მხოლოდ La2O3-ის დამატებისას და აშკარად გაუმჯობესებულია აცვიათ წინააღმდეგობა. ის ასევე აჩვენებს, რომ ორი იშვიათი დედამიწის ოქსიდის შერევა არ არის მარტივი დამატება, მაგრამ არსებობს მათ შორის ურთიერთქმედება, რაც უფრო სასარგებლოა ალუმინის კერამიკის აგლომერაციისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად, მაგრამ პრინციპი შესასწავლია.

გარდა ამისა, აღმოჩნდა, რომ შერეული იშვიათი მიწიერი ლითონების ოქსიდების დამატება, როგორც აგლომერაციის შიდსი, შეუძლია გააუმჯობესოს მასალების მიგრაცია, ხელი შეუწყოს MgO კერამიკის შედუღებას და გააუმჯობესოს სიმკვრივე. თუმცა, როდესაც შერეული ლითონის ოქსიდის შემცველობა 15%-ზე მეტია, ფარდობითი სიმკვრივე მცირდება და ღია ფორიანობა იზრდება.

მეორე, იშვიათი დედამიწის ოქსიდების გავლენა კერამიკული საფარის თვისებებზე

არსებული კვლევები აჩვენებს, რომ იშვიათი დედამიწის ელემენტებს შეუძლიათ დახვეწონ მარცვლეულის ზომა, გაზარდონ სიმკვრივე, გააუმჯობესონ მიკროსტრუქტურა და გაასუფთავონ ინტერფეისი. ის უნიკალურ როლს თამაშობს კერამიკული საფარის სიძლიერის, სიმტკიცე, სიმტკიცე, აცვიათ წინააღმდეგობისა და კოროზიის წინააღმდეგობის გაუმჯობესებაში, რაც გარკვეულწილად აუმჯობესებს კერამიკული საფარის მუშაობას და აფართოებს კერამიკული საფარის გამოყენების სპექტრს.

1

კერამიკული საფარის მექანიკური თვისებების გაუმჯობესება იშვიათი დედამიწის ოქსიდებით

იშვიათი დედამიწის ოქსიდებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესონ კერამიკული საფარის სიმტკიცე, ღუნვის ძალა და დაჭიმვის შემაკავშირებელი ძალა. ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ საფარის დაჭიმვის სიმტკიცე შეიძლება ეფექტურად გაუმჯობესდეს Lao _ 2, როგორც დანამატი Al2O3+3% TiO _ 2 მასალაში, და ჭიმვის კავშირის სიმტკიცე შეიძლება მიაღწიოს 27.36 MPa-ს, როდესაც Lao _ 2-ის რაოდენობა არის 6.0. % Cr2O3 მასალაში 3.0% და 6.0% მასური წილის CeO2-ის დამატება, საფარის ჭიმვის შემაკავშირებელი ძალა არის 18-25 მპა-ს შორის, რაც აღემატება თავდაპირველ 12-16 მპა-ს, თუმცა, როდესაც CeO2-ის შემცველობა არის 9.0%, ჭიმვა. კავშირის სიმტკიცე მცირდება 12~15MPa-მდე.

2

კერამიკული საფარის თერმული დარტყმის წინააღმდეგობის გაუმჯობესება იშვიათი მიწით

თერმული შოკის წინააღმდეგობის ტესტი არის მნიშვნელოვანი ტესტი, რომელიც ხარისხობრივად ასახავს საფარსა და სუბსტრატს შორის შემაკავშირებელ სიმტკიცეს და თერმული გაფართოების კოეფიციენტის შესაბამისობას საფარსა და სუბსტრატს შორის. იგი პირდაპირ ასახავს საფარის უნარს გაუძლოს აქერცვლას, როდესაც ტემპერატურა იცვლება გამოყენებისას მონაცვლეობით, და ასევე ასახავს საფარის უნარს გაუძლოს მექანიკურ დარტყმას დაღლილობას და გვერდიდან სუბსტრატთან შეკავშირების უნარს. ამიტომ, ის ასევე არის მთავარი ფაქტორი, რომ განვსაზღვროთ. კერამიკული საფარის ხარისხი.

კვლევამ აჩვენა, რომ 3.0% CeO2-ის დამატებამ შეიძლება შეამციროს ფორიანობა და ფორების ზომა საფარში და შეამციროს სტრესის კონცენტრაცია ფორების კიდეზე, რითაც გააუმჯობესებს Cr2O3 საფარის თერმული შოკის წინააღმდეგობას. თუმცა, Al2O3 კერამიკული საფარის ფორიანობა შემცირდა, ხოლო შემაკავშირებელი ძალა და საფარის თერმული შოკის უკმარისობის ვადა აშკარად გაიზარდა LaO2-ის დამატების შემდეგ. როდესაც LaO2-ის დამატებითი რაოდენობა არის 6% (მასური ფრაქცია), საფარის თერმული დარტყმის წინააღმდეგობა საუკეთესოა და თერმული შოკის უკმარისობის ხანგრძლივობა შეიძლება მიაღწიოს 218-ჯერ, ხოლო თერმული შოკის უკმარისობის სიცოცხლე LaO2-ის გარეშე არის მხოლოდ 163. ჯერ.

3

იშვიათი დედამიწის ოქსიდები გავლენას ახდენს საფარის აცვიათ წინააღმდეგობაზე

იშვიათი დედამიწის ოქსიდები, რომლებიც გამოიყენება კერამიკული საფარის აცვიათ წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად, ძირითადად არის CeO2 და La2O3. მათ ექვსკუთხა ფენოვან სტრუქტურას შეუძლია აჩვენოს კარგი შეზეთვის ფუნქცია და შეინარჩუნოს სტაბილური ქიმიური თვისებები მაღალ ტემპერატურაზე, რამაც შეიძლება ეფექტურად გააუმჯობესოს აცვიათ წინააღმდეგობა და შეამციროს ხახუნის კოეფიციენტი.

კვლევა აჩვენებს, რომ საფარის ხახუნის კოეფიციენტი სათანადო რაოდენობით CeO2 არის მცირე და სტაბილური. ცნობილია, რომ La2O3-ის დამატება პლაზმურ ნიკელზე დაფუძნებულ ცერმეტ საფარზე, აშკარად ამცირებს ხახუნის ცვეთას და საფარის ხახუნის კოეფიციენტს, ხოლო ხახუნის კოეფიციენტი სტაბილურია მცირე რყევებით. მოპირკეთების ფენის ცვეთა ზედაპირი იშვიათი მიწების გარეშე აჩვენებს სერიოზულ ადჰეზიას და მტვრევად მოტეხილობას და დაფქვას, თუმცა, იშვიათი მიწის შემცველი საფარი ავლენს სუსტ ადჰეზიას გაცვეთილ ზედაპირზე და არ არის დიდი ფართობის მტვრევადობის ნიშანი. იშვიათი მიწით დოპირებული საფარის მიკროსტრუქტურა უფრო მკვრივი და კომპაქტურია, ხოლო ფორები შემცირებულია, რაც ამცირებს მიკროსკოპული ნაწილაკების ხახუნის საშუალო ძალას და ამცირებს ხახუნს და ცვეთას. ურთიერთქმედების ძალის ცვლილებას ორ ბროლის სახეს შორის და ამცირებს ხახუნის კოეფიციენტს.

რეზიუმე:

მიუხედავად იმისა, რომ იშვიათი დედამიწის ოქსიდებმა მიაღწიეს დიდ მიღწევებს კერამიკული მასალებისა და საფარების გამოყენებაში, რამაც შეიძლება ეფექტურად გააუმჯობესოს კერამიკული მასალებისა და საფარების მიკროსტრუქტურა და მექანიკური თვისებები, ჯერ კიდევ ბევრი უცნობი თვისებაა, განსაკუთრებით ხახუნისა და ცვეთის შემცირებაში. როგორ გავაკეთოთ მასალების სიძლიერე და აცვიათ წინააღმდეგობა, მათი საპოხი თვისებებით თანამშრომლობა, ტრიბოლოგიის სფეროში განხილვის ღირსი მნიშვნელოვანი მიმართულება გახდა.

ტელ: +86-21-20970332ელფოსტა:info@shxlchem.com