सिरेमिक कोटिंग्जमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्सचा प्रभाव काय आहे?

सिरॅमिक्स, धातूचे साहित्य आणि पॉलिमर साहित्य हे तीन प्रमुख घन पदार्थ म्हणून सूचीबद्ध आहेत. सिरेमिकमध्ये अनेक उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत, जसे की उच्च तापमान प्रतिरोध, गंज प्रतिकार, पोशाख प्रतिरोध, इ, कारण सिरेमिकचा अणू बाँडिंग मोड हा आयनिक बॉन्ड, सहसंयोजक बंध किंवा मिश्रित आयन-सहसंयोजक बंध उच्च बॉन्ड उर्जेसह आहे. सिरेमिक कोटिंग सब्सट्रेटच्या बाह्य पृष्ठभागाचे स्वरूप, रचना आणि कार्यप्रदर्शन बदलू शकते, कोटिंग-सबस्ट्रेट कंपोझिट त्याच्या नवीन कार्यक्षमतेसाठी अनुकूल आहे. हे उच्च तापमान प्रतिकार, उच्च पोशाख प्रतिरोध आणि सिरेमिक सामग्रीच्या उच्च गंज प्रतिकार वैशिष्ट्यांसह सब्सट्रेटची मूळ वैशिष्ट्ये सेंद्रियपणे एकत्र करू शकते आणि दोन प्रकारच्या सामग्रीच्या सर्वसमावेशक फायद्यांना पूर्ण खेळ देऊ शकते, म्हणून ते एरोस्पेसमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. , विमानचालन, राष्ट्रीय संरक्षण, रासायनिक उद्योग आणि इतर उद्योग.

दुर्मिळ पृथ्वीला त्याच्या अद्वितीय 4f इलेक्ट्रॉनिक संरचना आणि भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे नवीन सामग्रीचे "खजिना घर" म्हटले जाते. तथापि, शुद्ध दुर्मिळ पृथ्वी धातू क्वचितच थेट संशोधनात वापरले जातात आणि दुर्मिळ पृथ्वी संयुगे बहुतेक वापरले जातात. सर्वात सामान्य संयुगे CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS आणि दुर्मिळ पृथ्वी फेरोसिलिकॉन आहेत. ही दुर्मिळ पृथ्वी संयुगे सिरॅमिक सामग्री आणि सिरॅमिक कोटिंग्जची रचना आणि गुणधर्म सुधारू शकतात.

सिरेमिक मटेरियलमध्ये रेअर अर्थ ऑक्साईडचा वापर

दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक स्टेबिलायझर म्हणून जोडणे आणि वेगवेगळ्या सिरॅमिक्समध्ये एड्स सिंटरिंग केल्याने सिंटरिंग तापमान कमी होऊ शकते, काही स्ट्रक्चरल सिरॅमिक्सची ताकद आणि कडकपणा सुधारू शकतो आणि त्यामुळे उत्पादन खर्च कमी होतो. त्याच वेळी, सेमीकंडक्टर गॅस सेन्सर्स, मायक्रोवेव्ह मीडिया, पायझोइलेक्ट्रिक सिरॅमिक्स आणि इतर फंक्शनल सिरॅमिक्समध्ये दुर्मिळ पृथ्वी घटक देखील खूप महत्त्वाची भूमिका बजावतात. संशोधनात असे आढळून आले आहे की, ॲल्युमिना सिरॅमिक्समध्ये दोन किंवा अधिक दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड एकत्र जोडणे हे ॲल्युमिना सिरेमिकमध्ये सिंगल रेअर अर्थ ऑक्साईड जोडण्यापेक्षा चांगले आहे. ऑप्टिमायझेशन चाचणीनंतर, Y2O3+CeO2 चा सर्वोत्तम परिणाम होतो. जेव्हा 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 1490℃ वर जोडले जाते, तेव्हा सिंटर्ड नमुन्यांची सापेक्ष घनता 96.2% पर्यंत पोहोचू शकते, जी कोणत्याही दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड Y2O3 किंवा CeO2 सह नमुन्यांची घनता ओलांडते.

सिंटरिंगला प्रोत्साहन देण्यासाठी La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 चा प्रभाव फक्त La2O3 जोडण्यापेक्षा चांगला आहे आणि पोशाख प्रतिरोधकता नक्कीच सुधारली आहे. हे देखील दर्शविते की दोन दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्सचे मिश्रण ही साधी जोड नाही, परंतु त्यांच्यामध्ये परस्परसंवाद आहे, जो ॲल्युमिना सिरॅमिक्सच्या सिंटरिंग आणि कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी अधिक फायदेशीर आहे, परंतु तत्त्वाचा अभ्यास करणे बाकी आहे.

याशिवाय, असे आढळून आले आहे की मिश्रित रेअर अर्थ मेटल ऑक्साईड्स सिंटरिंग एड्स म्हणून जोडल्याने सामग्रीचे स्थलांतर सुधारू शकते, MgO सिरेमिकच्या सिंटरिंगला प्रोत्साहन मिळते आणि घनता सुधारते. तथापि, जेव्हा मिश्र धातुच्या ऑक्साईडची सामग्री 15% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा सापेक्ष घनता कमी होते आणि ओपन सच्छिद्रता वाढते.

दुसरे म्हणजे, सिरेमिक कोटिंग्जच्या गुणधर्मांवर दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईडचा प्रभाव

विद्यमान संशोधन असे दर्शविते की दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक धान्य आकार सुधारू शकतात, घनता वाढवू शकतात, सूक्ष्म संरचना सुधारू शकतात आणि इंटरफेस शुद्ध करू शकतात. सिरेमिक कोटिंग्सची ताकद, कडकपणा, कडकपणा, पोशाख प्रतिरोध आणि गंज प्रतिकार सुधारण्यात हे एक अद्वितीय भूमिका बजावते, ज्यामुळे सिरेमिक कोटिंग्सची कार्यक्षमता काही प्रमाणात सुधारते आणि सिरेमिक कोटिंग्जची अनुप्रयोग श्रेणी विस्तृत होते.

1

दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईडद्वारे सिरेमिक कोटिंग्जच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये सुधारणा

दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्स सिरेमिक कोटिंग्जची कडकपणा, वाकण्याची ताकद आणि ताणतणाव बाँडिंग सामर्थ्य लक्षणीयरीत्या सुधारू शकतात. प्रायोगिक परिणाम दर्शविते की Al2O3+3% TiO _ 2 मटेरियलमध्ये लाओ _ 2 हे ॲडिटिव्ह म्हणून वापरून कोटिंगची तन्य शक्ती प्रभावीपणे सुधारली जाऊ शकते आणि जेव्हा लाओ _ 2 चे प्रमाण 6.0 असेल तेव्हा तन्य बंध शक्ती 27.36MPa पर्यंत पोहोचू शकते. % Cr2O3 मटेरियलमध्ये 3.0% आणि 6.0% च्या वस्तुमान अपूर्णांकासह CeO2 जोडल्यास, कोटिंगची तन्य बंधन शक्ती 18~25MPa च्या दरम्यान असते, जी मूळ 12~16MPa पेक्षा जास्त असते तथापि, जेव्हा CeO2 ची सामग्री 9.0% असते, तेव्हा तन्य बाँडची ताकद 12~15MPa पर्यंत कमी होते.

2

दुर्मिळ पृथ्वीद्वारे सिरेमिक कोटिंगच्या थर्मल शॉक प्रतिरोधनात सुधारणा

थर्मल शॉक रेझिस्टन्स टेस्ट ही कोटिंग आणि सब्सट्रेटमधील बाँडिंग स्ट्रेंथ आणि कोटिंग आणि सब्सट्रेटमधील थर्मल एक्सपेंशन गुणांक जुळण्यासाठी गुणात्मकरित्या परावर्तित करण्यासाठी एक महत्त्वाची चाचणी आहे. वापरादरम्यान तापमान आळीपाळीने बदलते तेव्हा सोलणे प्रतिकार करण्याची कोटिंगची क्षमता हे थेट प्रतिबिंबित करते, आणि यांत्रिक शॉक थकवा आणि बाजूने सब्सट्रेटसह बाँडिंग क्षमतेचा प्रतिकार करण्यासाठी कोटिंगची क्षमता देखील प्रतिबिंबित करते. म्हणूनच, हे देखील एक महत्त्वाचे घटक आहे. सिरेमिक कोटिंगची गुणवत्ता.

संशोधनात असे दिसून आले आहे की 3.0%CeO2 जोडल्याने कोटिंगमधील छिद्र आणि छिद्रांचा आकार कमी होऊ शकतो आणि छिद्रांच्या काठावरील ताण एकाग्रता कमी होऊ शकतो, अशा प्रकारे Cr2O3 कोटिंगचा थर्मल शॉक प्रतिरोध सुधारतो. तथापि, Al2O3 सिरेमिक कोटिंगची सच्छिद्रता कमी झाली आणि LaO2 जोडल्यानंतर कोटिंगची बाँडिंग स्ट्रेंथ आणि थर्मल शॉक फेल्युअर लाइफ स्पष्टपणे वाढली. जेव्हा LaO2 चे अतिरिक्त प्रमाण 6% (वस्तुमान अपूर्णांक) असते, तेव्हा कोटिंगचा थर्मल शॉक रेझिस्टन्स सर्वोत्तम असतो आणि थर्मल शॉक फेल्युअर लाइफ 218 वेळा पोहोचू शकतो, तर LaO2 शिवाय कोटिंगचे थर्मल शॉक फेल्युअर लाइफ फक्त 163 असते. वेळा

3

दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्स कोटिंग्सच्या पोशाख प्रतिरोधनावर परिणाम करतात

सिरॅमिक कोटिंग्जचा पोशाख प्रतिरोध सुधारण्यासाठी वापरण्यात येणारे दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साइड बहुतेक CeO2 आणि La2O3 आहेत. त्यांची षटकोनी स्तरित रचना चांगले स्नेहन कार्य दर्शवू शकते आणि उच्च तापमानात स्थिर रासायनिक गुणधर्म राखू शकते, जे प्रभावीपणे पोशाख प्रतिकार सुधारू शकते आणि घर्षण गुणांक कमी करू शकते.

संशोधनात असे दिसून आले आहे की योग्य प्रमाणात CeO2 सह कोटिंगचे घर्षण गुणांक लहान आणि स्थिर आहे. असे नोंदवले गेले आहे की प्लाझ्मा स्प्रे केलेल्या निकेल-आधारित सेर्मेट कोटिंगमध्ये La2O3 जोडल्यास घर्षण पोशाख आणि कोटिंगचा घर्षण गुणांक कमी होतो आणि घर्षण गुणांक थोड्या चढ-उतारासह स्थिर असतो. दुर्मिळ पृथ्वीशिवाय क्लेडिंग लेयरच्या परिधान पृष्ठभागावर गंभीर चिकटपणा आणि ठिसूळ फ्रॅक्चर आणि स्पॅलिंग दिसून येते, तथापि, दुर्मिळ पृथ्वी असलेले कोटिंग जीर्ण पृष्ठभागावर कमकुवत आसंजन दर्शवते आणि मोठ्या-क्षेत्राच्या ठिसूळ स्पॅलिंगचे कोणतेही चिन्ह नाही. दुर्मिळ पृथ्वी-डोपड कोटिंगची सूक्ष्म रचना घनता आणि अधिक कॉम्पॅक्ट असते, आणि छिद्र कमी होतात, ज्यामुळे सूक्ष्म कणांद्वारे वाहून घेतलेले सरासरी घर्षण बल कमी होते आणि घर्षण कमी होते आणि डोपिंग दुर्मिळ पृथ्वी देखील cermets च्या क्रिस्टल समतल अंतर वाढवू शकते. दोन क्रिस्टल चेहऱ्यांमधील परस्परसंवाद शक्तीच्या बदलासाठी आणि घर्षण गुणांक कमी करते.

सारांश:

जरी दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्सने सिरेमिक मटेरियल आणि कोटिंग्जच्या वापरामध्ये मोठी कामगिरी केली आहे, ज्यामुळे सिरेमिक मटेरियल आणि कोटिंग्जचे सूक्ष्म संरचना आणि यांत्रिक गुणधर्म प्रभावीपणे सुधारू शकतात, तरीही बरेच अज्ञात गुणधर्म आहेत, विशेषत: घर्षण कमी करणे आणि कपडे कसे बनवायचे. सामग्रीची ताकद आणि पोशाख प्रतिरोध त्यांच्या स्नेहन गुणधर्मांना सहकार्य करते हे ट्रायबोलॉजीच्या क्षेत्रात चर्चेसाठी एक महत्त्वपूर्ण दिशा बनले आहे.

दूरध्वनी: +86-21-20970332ईमेल:info@shxlchem.com