Керамикалық жабындарға сирек жер оксидтерінің әсері қандай?

Керамика, металл материалдар және полимерлі материалдар үш негізгі қатты материал ретінде көрсетілген. Керамиканың көптеген тамаша қасиеттері бар, мысалы, жоғары температураға төзімділік, коррозияға төзімділік, тозуға төзімділік және т.б., өйткені керамиканың атомдық байланыс режимі иондық байланыс, коваленттік байланыс немесе байланыс энергиясы жоғары аралас ион-коваленттік байланыс. Керамикалық жабын субстраттың сыртқы бетінің сыртқы түрін, құрылымын және өнімділігін өзгерте алады, жабын-субстрат композиті оның жаңа өнімділігі үшін қолайлы. Ол субстраттың бастапқы сипаттамаларын жоғары температураға төзімділік, жоғары тозуға төзімділік және керамикалық материалдардың жоғары коррозияға төзімділігі сипаттамаларымен органикалық түрде үйлестіре алады және материалдардың екі түрінің жан-жақты артықшылықтарына толық мүмкіндік береді, сондықтан ол аэроғарыш саласында кеңінен қолданылады. , авиация, ұлттық қорғаныс, химия өнеркәсібі және басқа да салалар.

Сирек жер 4f электрондық құрылымы мен физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты жаңа материалдардың «қазынасы» деп аталады. Дегенмен, таза сирек жер металдары тікелей зерттеулерде сирек қолданылады, ал сирек жер қосылыстары көбінесе қолданылады. Ең көп таралған қосылыстар CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS және сирек жер ферросилицийі болып табылады. Бұл сирек жер қосылыстары керамикалық материалдар мен керамикалық жабындардың құрылымы мен қасиеттерін жақсарта алады.

I сирек жер оксидтерін керамикалық материалдарға қолдану

Түрлі керамикаға тұрақтандырғыш ретінде сирек жер элементтерін қосу және СПИД-ті агломерациялау агломерация температурасын төмендетуге, кейбір құрылымдық керамиканың беріктігі мен қаттылығын жақсартуға және осылайша өндіріс құнын төмендетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, сирек жер элементтері жартылай өткізгішті газ датчиктерінде, микротолқынды ортада, пьезоэлектрлік керамикада және басқа да функционалды керамикада өте маңызды рөл атқарады. Зерттеу көрсеткендей, алюминий тотығы керамикасына екі немесе одан да көп сирек жер оксидтерін қосу алюминий тотығы керамикасына бір сирек жер оксидін қосқаннан жақсырақ. Оңтайландыру сынағынан кейін Y2O3+CeO2 ең жақсы әсерге ие. 1490℃ температурада 0,2%Y2O3+0,2%CeO2 қосқанда, агломерацияланған үлгілердің салыстырмалы тығыздығы 96,2% жетуі мүмкін, бұл кез келген сирек жер оксиді Y2O3 немесе CeO2 бар үлгілердің тығыздығынан асып түседі.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 агломерацияға ықпал ету тек La2O3 қосуға қарағанда жақсырақ, ал тозуға төзімділігі анық жақсарады. Ол сондай-ақ екі сирек жер оксидтерін араластыру қарапайым қоспа емес екенін көрсетеді, бірақ олардың арасында өзара әрекеттесу бар, бұл глиноземді керамиканың агломерациясы мен өнімділігін жақсарту үшін тиімдірек, бірақ бұл принцип әлі де зерттелуі керек.

Сонымен қатар, аралас сирек жер металдарының оксидтерін агломерациялау СПИД ретінде қосу материалдардың миграциясын жақсартуға, MgO керамикасының агломерациясына ықпал етуге және тығыздықты жақсартуға болатыны анықталды. Бірақ аралас металл оксидінің мөлшері 15%-дан жоғары болғанда салыстырмалы тығыздық азайып, ашық кеуектілік артады.

Екіншіден, сирек жер оксидтерінің керамикалық жабындардың қасиеттеріне әсері

Қолданыстағы зерттеулер сирек жер элементтерінің дәннің мөлшерін нақтылауға, тығыздығын арттыруға, микроқұрылымды жақсартуға және интерфейсті тазартуға болатындығын көрсетеді. Ол керамикалық жабындардың беріктігін, қаттылығын, қаттылығын, тозуға төзімділігін және коррозияға төзімділігін арттыруда ерекше рөл атқарады, бұл керамикалық жабындардың өнімділігін белгілі бір дәрежеде жақсартады және керамикалық жабындардың қолдану аясын кеңейтеді.

1

Сирек жер оксидтері арқылы керамикалық жабындардың механикалық қасиеттерін жақсарту

Сирек жер оксидтері керамикалық жабындардың қаттылығын, иілу беріктігін және созылу беріктігін айтарлықтай жақсарта алады. Тәжірибе нәтижелері көрсеткендей, Lao _ 2 қоспасын Al2O3+3% TiO _ 2 материалында қоспа ретінде қолдану арқылы жабынның созылу беріктігін тиімді түрде жақсартуға болады, ал Lao _ 2 мөлшері 6,0 болғанда созылу беріктігі 27,36 МПа жетуі мүмкін. %. Cr2O3 материалына массалық үлесі 3,0% және 6,0% CeO2 қосу, жабынның созылу беріктігі 18 ~ 25 МПа арасында, бұл бастапқы 12 ~ 16 МПа-дан жоғары Алайда, CeO2 мөлшері 9,0% болғанда, созылу күші байланыс күші 12~15МПа дейін төмендейді.

2

Сирек жермен керамикалық жабынның термиялық соққыға төзімділігін арттыру

Термиялық соққыға төзімділік сынағы жабын мен негіз арасындағы байланыс беріктігін және жабын мен субстрат арасындағы термиялық кеңею коэффициентінің сәйкестігін сапалы түрде көрсететін маңызды сынақ болып табылады. Ол пайдалану кезінде температура кезекпен өзгерген кезде жабынның қабыршақтануға қарсы тұру қабілетін тікелей көрсетеді, сондай-ақ жабынның механикалық соққыға қарсы тұру қабілетін және субстраттың бүйірінен жабысу қабілетін көрсетеді. керамикалық жабынның сапасы.

Зерттеулер көрсеткендей, 3,0% CeO2 қосу жабынның кеуектілігі мен кеуек өлшемін азайтуға және кеуектер шетіндегі кернеу концентрациясын азайтуға, осылайша Cr2O3 жабынының термиялық соққыға төзімділігін жақсартуға мүмкіндік береді. Алайда, Al2O3 керамикалық жабынының кеуектілігі төмендеді, ал LaO2 қосқаннан кейін жабынның жабысу күші мен термиялық соққының бұзылу мерзімі анық артты. LaO2 қосындысының мөлшері 6% (массалық үлес) болғанда, жабынның термиялық соққыға төзімділігі ең жақсы болып табылады, ал термиялық соққының бұзылу мерзімі 218 есеге жетуі мүмкін, ал LaO2 жоқ жабынның термиялық соққының зақымдану мерзімі тек 163 есеге жетеді. рет.

3

Сирек жер оксидтері жабындардың тозуға төзімділігіне әсер етеді

Керамикалық жабындардың тозуға төзімділігін арттыру үшін қолданылатын сирек жер оксидтері негізінен CeO2 және La2O3 болып табылады. Олардың алтыбұрышты қабатты құрылымы жақсы майлау функциясын көрсете алады және жоғары температурада тұрақты химиялық қасиеттерді сақтай алады, бұл тозуға төзімділікті тиімді түрде жақсартады және үйкеліс коэффициентін азайтады.

Зерттеу көрсеткендей, CeO2 тиісті мөлшері бар жабынның үйкеліс коэффициенті аз және тұрақты. Плазмамен шашылатын никель негізіндегі кермет жабынына La2O3 қосу үйкеліс тозуын және жабынның үйкеліс коэффициентін азайтуы мүмкін екендігі және үйкеліс коэффициенті аз ауытқумен тұрақты болатыны хабарланды. Сирек топырақсыз қаптама қабатының тозу беті қатты адгезияны және сынғыш сынуды және шөгуді көрсетеді, алайда, сирек жері бар жабын тозған бетінде әлсіз адгезияны көрсетеді және үлкен аумақты сынғыш шөгу белгілері жоқ. Сирек жер легирленген жабынның микроқұрылымы тығызырақ және ықшам, ал саңылаулар азаяды, бұл микроскопиялық бөлшектердің орташа үйкеліс күшін азайтады және үйкеліс пен тозуды азайтады Сирек жерді допинг керметтердің кристалдық жазықтық арақашықтығын арттыруы мүмкін. екі кристалдық бет арасындағы әрекеттесу күшінің өзгеруіне және үйкеліс коэффициентін азайтады.

Түйіндеме:

Сирек жер оксидтері керамикалық материалдар мен жабындардың микроқұрылымын және механикалық қасиеттерін тиімді жақсартуға мүмкіндік беретін керамикалық материалдар мен жабындарды қолдануда үлкен жетістіктерге жеткенімен, әлі де көптеген белгісіз қасиеттер бар, әсіресе үйкеліс пен тозуды азайтуда. материалдардың беріктігі мен тозуға төзімділігі олардың майлау қасиеттерімен өзара әрекеттесуі трибология саласында талқылауға тұрарлық маңызды бағыт болды.

Тел: +86-21-20970332Электрондық пошта:info@shxlchem.com