Kāda ir retzemju oksīdu ietekme uz keramikas pārklājumiem?

Keramika, metāla materiāli un polimērmateriāli ir uzskaitīti kā trīs galvenie cietie materiāli. Keramikai ir daudzas izcilas īpašības, piemēram, izturība pret augstu temperatūru, izturība pret koroziju, nodilumizturība utt., Jo keramikas atomu savienojuma veids ir jonu saite, kovalentā saite vai jaukta jonu-kovalentā saite ar augstu saites enerģiju. Keramikas pārklājums var mainīt pamatnes ārējās virsmas izskatu, struktūru un veiktspēju, pārklājuma-substrāta kompozītmateriāls ir labvēlīgs tā jaunajai darbībai. Tas var organiski apvienot pamatnes sākotnējās īpašības ar augstas temperatūras izturības, augstas nodilumizturības un keramikas materiālu augstas izturības pret koroziju īpašībām, kā arī pilnībā izmantot divu veidu materiālu visaptverošās priekšrocības, tāpēc to plaši izmanto kosmosa jomā. , aviācija, valsts aizsardzība, ķīmiskā rūpniecība un citas nozares.

Retzemju zeme tiek saukta par jaunu materiālu "dārgumu namiņu" tās unikālās 4f elektroniskās struktūras un fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ. Tomēr tīrus retzemju metālus reti izmanto tieši pētniecībā, un pārsvarā tiek izmantoti retzemju savienojumi. Visizplatītākie savienojumi ir CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS un retzemju ferosilīcijs. Šie retzemju savienojumi var uzlabot keramikas materiālu un keramikas pārklājumu struktūru un īpašības.

I retzemju oksīdu pielietošana keramikas materiālos

Retzemju elementu pievienošana kā stabilizatori un saķepināšanas AIDS dažādiem keramikas izstrādājumiem var samazināt saķepināšanas temperatūru, uzlabot dažu strukturālo keramikas materiālu izturību un stingrību un tādējādi samazināt ražošanas izmaksas. Tajā pašā laikā retzemju elementiem ir ļoti svarīga loma arī pusvadītāju gāzes sensoros, mikroviļņu vidē, pjezoelektriskajā keramikā un citā funkcionālā keramikā. Pētījumā atklājās, ka divu vai vairāku retzemju oksīdu pievienošana alumīnija oksīda keramikai ir labāka nekā viena retzemju oksīda pievienošana alumīnija oksīda keramikai. Pēc optimizācijas testa Y2O3+CeO2 ir vislabākais efekts. Pievienojot 0,2%Y2O3+0,2%CeO2 pie 1490 ℃, saķepināto paraugu relatīvais blīvums var sasniegt 96,2%, kas pārsniedz paraugu blīvumu ar jebkuru retzemju oksīdu Y2O3 vai CeO2 atsevišķi.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 iedarbība saķepināšanas veicināšanā ir labāka nekā tikai La2O3 pievienošana, un acīmredzami uzlabojas nodilumizturība. Tas arī parāda, ka divu retzemju oksīdu sajaukšana nav vienkāršs papildinājums, bet starp tiem pastāv mijiedarbība, kas ir labvēlīgāka alumīnija oksīda keramikas saķepināšanai un veiktspējas uzlabošanai, taču princips vēl ir jāizpēta.

Turklāt ir konstatēts, ka jauktu retzemju metālu oksīdu pievienošana kā saķepināšanas AIDS var uzlabot materiālu migrāciju, veicināt MgO keramikas saķepināšanu un uzlabot blīvumu. Tomēr, ja jauktā metāla oksīda saturs ir lielāks par 15%, relatīvais blīvums samazinās un palielinās porainība.

Otrkārt, retzemju oksīdu ietekme uz keramikas pārklājumu īpašībām

Esošie pētījumi liecina, ka retzemju elementi var uzlabot graudu izmēru, palielināt blīvumu, uzlabot mikrostruktūru un attīrīt saskarni. Tam ir unikāla loma keramikas pārklājumu stiprības, stingrības, cietības, nodilumizturības un korozijas izturības uzlabošanā, kas zināmā mērā uzlabo keramikas pārklājumu veiktspēju un paplašina keramikas pārklājumu pielietojuma klāstu.

1

Keramikas pārklājumu mehānisko īpašību uzlabošana ar retzemju oksīdiem

Retzemju oksīdi var ievērojami uzlabot keramikas pārklājumu cietību, lieces izturību un stiepes saķeri. Eksperimentālie rezultāti liecina, ka pārklājuma stiepes izturību var efektīvi uzlabot, izmantojot Lao _ 2 kā piedevu Al2O3+3% TiO _ 2 materiālā, un stiepes saites stiprība var sasniegt 27,36 MPa, ja Lao _ 2 daudzums ir 6,0 %. Pievienojot Cr2O3 materiālam CeO2 ar masas daļu 3,0% un 6,0%, pārklājuma stiepes stiprība ir no 18 ~ 25 MPa, kas ir lielāka par sākotnējo 12 ~ 16 MPa Tomēr, ja CeO2 saturs ir 9,0%, stiepes spēks. saites stiprība samazinās līdz 12 ~ 15 MPa.

2

Retzemju keramikas pārklājuma termiskā triecienizturības uzlabošana

Termiskās triecienizturības tests ir svarīgs tests, lai kvalitatīvi atspoguļotu pārklājuma un pamatnes savienojuma stiprību un pārklājuma un pamatnes termiskās izplešanās koeficienta atbilstību. Tas tieši atspoguļo pārklājuma spēju pretoties lobīšanai, kad temperatūra mainās pārmaiņus lietošanas laikā, kā arī atspoguļo pārklājuma spēju izturēt mehānisko triecienu nogurumu un saķeres ar substrātu no sāniem. Tāpēc tas ir arī galvenais faktors, lai novērtētu keramikas pārklājuma kvalitāte.

Pētījumi liecina, ka 3,0% CeO2 pievienošana var samazināt pārklājuma porainību un poru izmēru, kā arī samazināt sprieguma koncentrāciju poru malās, tādējādi uzlabojot Cr2O3 pārklājuma termiskā trieciena izturību. Tomēr Al2O3 keramikas pārklājuma porainība samazinājās, un pēc LaO2 pievienošanas acīmredzami palielinājās pārklājuma savienojuma stiprība un termiskā trieciena bojājuma ilgums. Ja pievienotais LaO2 daudzums ir 6% (masas daļa), pārklājuma termiskā trieciena pretestība ir vislabākā, un termiskā šoka atteices kalpošanas laiks var sasniegt 218 reizes, savukārt pārklājuma termiskā šoka bojājuma ilgums bez LaO2 ir tikai 163. reizes.

3

Retzemju oksīdi ietekmē pārklājumu nodilumizturību

Retzemju oksīdi, ko izmanto, lai uzlabotu keramikas pārklājumu nodilumizturību, galvenokārt ir CeO2 un La2O3. To sešstūra slāņu struktūra var parādīt labu eļļošanas funkciju un uzturēt stabilas ķīmiskās īpašības augstā temperatūrā, kas var efektīvi uzlabot nodilumizturību un samazināt berzes koeficientu.

Pētījumi liecina, ka pārklājuma berzes koeficients ar atbilstošu CeO2 daudzumu ir mazs un stabils. Ir ziņots, ka La2O3 pievienošana plazmas niķeļa bāzes metālkeramikas pārklājumam acīmredzami var samazināt berzes nodilumu un pārklājuma berzes koeficientu, un berzes koeficients ir stabils ar nelielām svārstībām. Apšuvuma slāņa nodiluma virsmai bez retzemju zemes ir nopietna saķere, trausls lūzums un plaisāšana, tomēr retzemju saturošajam pārklājumam ir vāja saķere ar nolietoto virsmu, un nav pazīmju par trauslām plaisām lielā platībā. Ar retzemju leģētu pārklājumu mikrostruktūra ir blīvāka un kompaktāka, un poras ir samazinātas, kas samazina vidējo berzes spēku, ko rada mikroskopiskās daļiņas, un samazina berzi un nodilumu. Retzemju dopings var arī palielināt metālkeramikas kristāla plaknes attālumu. uz mijiedarbības spēka izmaiņām starp abām kristāla virsmām un samazina berzes koeficientu.

Kopsavilkums:

Lai gan retzemju oksīdi ir guvuši lieliskus sasniegumus keramikas materiālu un pārklājumu pielietošanā, kas var efektīvi uzlabot keramikas materiālu un pārklājumu mikrostruktūru un mehāniskās īpašības, joprojām ir daudz nezināmu īpašību, jo īpaši berzes un nodiluma samazināšanā.Kā izgatavot Materiālu izturība un nodilumizturība sadarbojas ar to eļļošanas īpašībām, ir kļuvis par svarīgu virzienu, kas ir vērts diskutēt triboloģijas jomā.

Tālr.: +86-21-20970332E-pasts：info@shxlchem.com