세라믹 코팅에 희토류 산화물이 미치는 영향은 무엇입니까?

세라믹, 금속재료, 고분자재료가 3대 고형재료로 꼽힌다. 세라믹은 원자 결합 방식이 이온 결합, 공유 결합 또는 결합 에너지가 높은 혼합 이온 공유 결합이기 때문에 내열성, 내식성, 내마모성 등 우수한 특성을 많이 가지고 있습니다. 세라믹 코팅은 기판 외부 표면의 모양, 구조 및 성능을 변경할 수 있으며 코팅 기판 복합재는 새로운 성능으로 선호됩니다. 이는 기판의 원래 특성과 세라믹 재료의 고온 저항, 높은 내마모성 및 높은 내식성 특성을 유기적으로 결합할 수 있으며 두 가지 재료의 포괄적인 장점을 최대한 발휘할 수 있으므로 항공 우주 분야에서 널리 사용됩니다. , 항공, 국방, 화학 산업 및 기타 산업.

희토류는 독특한 4f 전자구조와 물리화학적 특성으로 인해 신소재의 '보물집'으로 불린다. 그러나 순수한 희토류 금속이 연구에 직접 사용되는 경우는 거의 없으며, 희토류 화합물이 대부분 사용됩니다. 가장 일반적인 화합물은 CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS 및 희토류 페로실리콘입니다. 이러한 희토류 화합물은 세라믹 재료 및 세라믹 코팅의 구조와 특성을 향상시킬 수 있습니다.

I 세라믹 재료에 희토류 산화물 적용

다양한 세라믹에 희토류 원소를 안정제와 소결 보조제로 첨가하면 소결 온도를 낮추고 일부 구조용 세라믹의 강도와 인성을 향상시켜 생산 비용을 줄일 수 있습니다. 동시에 희토류 원소는 반도체 가스 센서, 마이크로파 매체, 압전 세라믹 및 기타 기능성 세라믹에서도 매우 중요한 역할을 합니다. 연구 결과, 알루미나 세라믹에 두 개 이상의 희토류 산화물을 함께 첨가하는 것이 알루미나 세라믹에 단일 희토류 산화물을 첨가하는 것보다 낫다는 사실이 밝혀졌습니다. 최적화 테스트 후 Y2O3+CeO2가 가장 좋은 효과를 나타냈습니다. 1490℃에서 0.2%Y2O3+0.2%CeO2를 첨가하면 소결 샘플의 상대 밀도가 96.2%에 도달할 수 있으며 이는 희토류 산화물 Y2O3 또는 CeO2만 포함하는 샘플의 밀도를 초과합니다.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3의 소결 촉진 효과는 La2O3만 첨가한 것보다 우수하고 내마모성이 분명히 향상되었습니다. 또한 두 개의 희토류 산화물을 혼합하는 것이 단순한 첨가가 아니라 그들 사이에 상호 작용이 있어 알루미나 세라믹의 소결 및 성능 향상에 더 유익하다는 것을 보여 주지만 원리는 여전히 연구되어야 합니다.

또한, 소결에이드로서 혼합희토류금속산화물을 첨가하면 재료의 이동을 향상시키고, MgO 세라믹의 소결을 촉진시키며, 밀도를 향상시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 혼합금속산화물 함량이 15%를 초과하면 상대밀도가 감소하고 개방기공률이 증가한다.

둘째, 희토류 산화물이 세라믹 코팅의 특성에 미치는 영향

기존 연구에 따르면 희토류 원소는 입자 크기를 미세화하고 밀도를 높이며 미세 구조를 개선하고 계면을 정화할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이는 세라믹 코팅의 강도, 인성, 경도, 내마모성 및 내식성을 향상시키는 데 독특한 역할을 하며, 이는 세라믹 코팅의 성능을 어느 정도 향상시키고 세라믹 코팅의 적용 범위를 넓힙니다.

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희토류 산화물에 의한 세라믹 코팅의 기계적 성질 개선

희토류 산화물은 세라믹 코팅의 경도, 굽힘 강도 및 인장 결합 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 실험 결과는 Al2O3+3% TiO_2 물질에 Lao_2를 첨가제로 사용함으로써 코팅의 인장강도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, Lao_2의 함량이 6.0일 때 인장결합강도는 27.36MPa에 도달할 수 있음을 보여준다. %. Cr2O3 소재에 질량 분율 3.0%와 6.0%의 CeO2를 첨가하면 코팅의 인장 결합 강도는 18~25MPa로 원래의 12~16MPa보다 높습니다. 그러나 CeO2 함량이 9.0%일 경우 인장 강도는 결합강도는 12~15MPa로 감소합니다.

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희토류를 이용한 세라믹 코팅의 내열충격성 향상

내열충격성 시험은 코팅과 기재 사이의 접착력, 코팅과 기재 사이의 열팽창계수 매칭을 정성적으로 반영하는 중요한 시험입니다. 사용 중 온도가 교대로 변할 때 코팅이 벗겨지는 것을 방지하는 능력을 직접적으로 반영하며, 또한 기계적 충격 피로를 견디는 코팅의 능력과 측면에서 기판과의 접착력을 반영합니다. 따라서 성능을 판단하는 핵심 요소이기도 합니다. 세라믹 코팅의 품질.

연구에 따르면 3.0%CeO2를 첨가하면 코팅의 기공률과 기공 크기가 감소하고 기공 가장자리의 응력 집중이 감소하여 Cr2O3 코팅의 열 충격 저항이 향상되는 것으로 나타났습니다. 그러나 Al2O3 세라믹 코팅의 다공성은 감소했으며, LaO2를 첨가한 후 코팅의 결합 강도와 열충격 파괴 수명이 눈에 띄게 증가했습니다. LaO2의 첨가량이 6%(질량 분율)일 때 코팅의 열충격 저항이 가장 뛰어나고 열충격 파손 수명은 218배에 도달할 수 있는 반면 LaO2가 없는 코팅의 열충격 파손 수명은 163배에 불과합니다. 타임스.

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희토류 산화물은 코팅의 내마모성에 영향을 미칩니다

세라믹 코팅의 내마모성을 향상시키는 데 사용되는 희토류 산화물은 대부분 CeO2와 La2O3입니다. 육각형 층 구조는 우수한 윤활 기능을 발휘하고 고온에서 안정적인 화학적 특성을 유지하여 내마모성을 효과적으로 향상시키고 마찰 계수를 줄일 수 있습니다.

연구 결과에 따르면 적절한 양의 CeO2를 함유한 코팅의 마찰 계수는 작고 안정적입니다. 플라즈마 분사된 니켈 기반 서멧 코팅에 La2O3를 첨가하면 코팅의 마찰 마모와 마찰 계수가 확실히 줄어들고 마찰 계수는 변동이 거의 없는 것으로 보고되었습니다. 희토류가 포함되지 않은 클래딩층의 마모 표면은 심각한 접착력과 취성 파단 및 스폴링을 나타냅니다. 그러나 희토류를 포함하는 코팅은 마모된 표면에 약한 접착력을 나타내며 대면적 취성 스폴링의 징후는 없습니다. 희토류 도핑 코팅의 미세 구조는 더 조밀하고 더 콤팩트하며 기공이 감소하여 미세한 입자가 부담하는 평균 마찰력을 줄이고 마찰과 마모를 줄입니다. 희토류 도핑은 또한 서멧의 결정 평면 거리를 증가시킬 수 있습니다. 두 결정면 사이의 상호 작용력의 변화로 인해 마찰 계수가 감소합니다.

요약:

희토류 산화물은 세라믹 재료 및 코팅의 응용 분야에서 큰 성과를 거두었으며 이는 세라믹 재료 및 코팅의 미세 구조 및 기계적 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있지만 특히 마찰 및 마모 감소에 있어서 아직 알려지지 않은 많은 특성이 있습니다. 만드는 방법 재료의 강도와 내마모성은 윤활 특성과 협력하여 마찰학 분야에서 논의할 가치가 있는 중요한 방향이 되었습니다.

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