Unsur -unsur nadir bumiadalah istilah umum untuk 17 elemen logam, termasuk 15 elemen lanthanide danScandiumdanyttrium. Sejak akhir abad ke -18, mereka telah digunakan secara meluas dalam metalurgi, seramik, kaca, petrokimia, percetakan dan pencelupan, pertanian dan perhutanan dan industri lain. Penggunaan unsur -unsur nadir bumi dalam industri seramik negara saya bermula pada tahun 1930 -an. Pada tahun 1970 -an, jumlah keseluruhannadir bumiDigunakan dalam bahan seramik mencapai 70T/tahun, menyumbang kira -kira 2% hingga 3% daripada jumlah pengeluaran domestik. Pada masa ini, nadir bumi terutamanya digunakan dalam seramik struktur, seramik berfungsi, glazer seramik dan bidang lain. Dengan perkembangan berterusan dan penggunaan bahan -bahan nadir bumi yang baru, nadir bumi digunakan sebagai bahan tambahan, penstabil dan bantuan sintering dalam pelbagai bahan seramik, yang meningkatkan prestasi mereka, mengurangkan kos pengeluaran, dan menjadikan aplikasi perindustrian mereka mungkin.
Penggunaan unsur -unsur nadir bumi dalam seramik struktur
■ Permohonan dalamAl2O3Seramik seramik Al2O3 adalah seramik struktur yang paling banyak digunakan kerana kekuatan tinggi mereka, rintangan suhu tinggi, penebat yang baik, rintangan haus, rintangan kakisan, dan sifat elektromekanik yang baik. Menambah oksida nadir bumi sepertiY2O3, LA2O3, SM2O3, dan lain -lain boleh meningkatkan sifat pembasahan bahan komposit Al2O3, mengurangkan titik lebur bahan seramik; mengurangkan keliangan bahan dan meningkatkan ketumpatan; menghalang penghijrahan ion lain, mengurangkan kadar penghijrahan sempadan bijian, menghalang pertumbuhan bijirin, dan memudahkan pembentukan struktur padat; Meningkatkan kekuatan fasa kaca, dengan itu mencapai tujuan meningkatkan sifat -sifat mekanik seramik Al2O3.
■ Permohonan dalamSI3N4Seramik Ceramicssi3n4 mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik, sifat terma dan kestabilan kimia, dan merupakan bahan yang paling menjanjikan untuk seramik struktur suhu tinggi. Oleh kerana SI3N4 adalah sebatian ikatan kovalen yang kuat, SI3N4 tulen tidak dapat disatukan oleh sintering fasa pepejal konvensional. Oleh itu, sebagai tambahan kepada tindak balas tindak balas nitridasi langsung serbuk Si, sejumlah bantuan sintering mesti ditambah untuk membuat bahan padat. Pada masa ini, alat bantu sintering yang lebih ideal untuk menyediakan seramik SI3N4 adalah oksida nadir bumi sepertiY2O3, ND2O3, danLA2O3. Di satu pihak, oksida nadir bumi ini bertindak balas dengan jejak SiO2 pada permukaan serbuk Si3n4 pada suhu tinggi untuk menghasilkan fasa kaca suhu tinggi yang mengandungi nitrogen, yang berkesan mempromosikan sintering seramik SI3N4; Sebaliknya, mereka membentuk sempadan bijian kaca Y-La-Si-on dengan refractoriness yang tinggi dan kelikatan, mempunyai kekuatan lentur suhu tinggi yang tinggi dan rintangan pengoksidaan yang baik, dan mudah untuk mendakan sebatian kristal yang mengandungi Y dan LA dengan titik lebur yang tinggi di bawah keadaan suhu yang tinggi, yang meningkatkan kekerasan suhu tinggi yang tinggi.
■ Permohonan dalamZro2Seramik ZRO2 Seramik mempunyai ketumpatan tinggi, titik lebur yang tinggi dan kekerasan, terutamanya kekuatan lenturan yang tinggi dan ketangguhan patah, yang merupakan yang tertinggi di kalangan semua seramik. Oleh kerana transformasi kristal ZRO2 disertai dengan perubahan jumlah yang jelas, skop penggunaan langsung adalah terhad. Dengan mendalamkan kerja penyelidikan, didapati bahawa penambahan oksida nadir bumi mempunyai kesan penghalang dan penstabilan yang lebih baik pada perubahan fasa ZRO2. Biasa oksida nadir bumi adalah terutamanyaY2O3,ND2O3, dan CE2O3. Radius ionik mereka pada dasarnya hampir dengan ZR4+, dan mereka boleh membentuk penyelesaian pepejal penggantian monoklinik, tetragonal dan padu dengan ZRO2. Jenis bahan seramik ZRO2 ini mempunyai petunjuk prestasi teknikal yang baik. Contohnya,CEO2boleh membentuk rantau fasa penyelesaian pepejal zirkonia tetragonal dalam pelbagai dengan ZRO2, yang merupakan bahan elektrolit pepejal yang baik. ZRO2 yang stabil Y2O3 (YSZ) adalah bahan konduktor ion oksigen yang sangat baik, yang telah digunakan secara meluas dalam sel-sel bahan api oksida pepejal (SOFC), sensor oksigen, dan reaktor membran pengoksidaan separa metana.
■ Permohonan dalamSicSeramikSilicon CarbideSeramik tahan terhadap suhu tinggi, kejutan haba, kakisan, haus, kekonduksian terma yang baik dan ringan, dan biasanya digunakan seramik struktur suhu tinggi. Ciri ikatan kovalen yang kuatSicTentukan bahawa sukar untuk mencapai penyebaran sintering di bawah keadaan normal. Ia biasanya perlu menambah alat bantu sintering atau menggunakan proses sintering menekan isostatik panas dan panas. Proses pengeluaran adalah rumit dan kosnya tinggi. Bantuan sintering yang paling berkesan untuk sintering tanpa tekanan SIC ialah Al2O3-Y2O3; Bahan-bahan komposit seramik SIC-YAG dengan Y3AL5O12 (YAG untuk pendek) sebagai bantuan sintering utama dapat mencapai penyisihan sintering pada suhu yang lebih rendah, jadi mereka dianggap sebagai salah satu sistem seramik karbida silikon yang paling menjanjikan.
■ Permohonan dalamAlnSeramikAlnadalah sebatian ikatan kovalen dengan titik lebur yang tinggi, kekonduksian terma yang tinggi, pemalar dielektrik yang rendah, dan penentangan terhadap kakisan logam dan aloi seperti besi dan aluminium. Ia mempunyai rintangan suhu tinggi yang sangat baik dalam atmosfera khas dan merupakan substrat litar bersepadu bersepadu dan bahan pembungkusan berskala besar. Oleh kerana ALN adalah ikatan kovalen, sintering sangat sukar, dan bantuan sintering tunggal hanya dapat mengurangkan suhu sintering ke tahap yang terhad, jadi bantuan komposit (oksida logam nadir bumi dan oksida logam alkali bumi) biasanya digunakan sebagai alat bantu sintering untuk membentuk fasa cecair untuk mempromosikan sintering. Di samping itu, bantuan sintering juga boleh bertindak balas dengan kekotoran oksigen dalamAln, mengurangkan kekosongan aluminium yang disebabkan oleh oksigen separa yang melarutkan ke dalam kekisi ALN, dan meningkatkan kekonduksian termaAln.
■ Permohonan dalam seramik Sialon Sialon Seramik adalah sejenis seramik nitristal polikristalin Si-no-alSI3N4Seramik. Ia dibentuk oleh penggantian sebahagian atom Si dan atom NSI3N4oleh atom Al dan atom O di Al2O3. Kekuatan, ketangguhan, dan rintangan pengoksidaan mereka lebih baik daripada seramik SI3N4, dan mereka sangat sesuai untuk komponen enjin seramik dan produk seramik tahan haus yang lain. Bahan Sialon tidak mudah untuk sinter. Pengenalan oksida nadir bumi adalah kondusif untuk pembentukan fasa cecair pada suhu yang lebih rendah, yang berkesan menggalakkan sintering. Pada masa yang sama, kation nadir bumi boleh memasuki kisi fasa α-SI3N4, mengurangkan kandungan fasa kaca dan membentuk fasa sempadan bijian, meningkatkan suhu bilik dan prestasi suhu tinggi bahan. Kajian telah menunjukkan bahawa menambah 1%Y2O3boleh membentuk fasa kaca suhu tinggi apabila sintering Sialon Seramics pada suhu tinggi, yang bukan sahaja menggalakkan sintering, tetapi juga meningkatkan ketangguhan patahnya. Di samping itu, menambah sedikit Y2O3 juga meningkatkan rintangan pengoksidaannya.
Penggunaan unsur -unsur nadir bumi dalam seramik berfungsi
Nadir bumiberkait rapat dengan seramik berfungsi. Menambah tertentuunsur -unsur nadir bumiUntuk bahan mentah banyak seramik berfungsi bukan sahaja dapat meningkatkan sintering, ketumpatan, kekuatan, dan lain -lain seramik, tetapi yang lebih penting, ia dapat meningkatkan kesan fungsional yang unik.
1Peranan dalam seramik superconducting sejak tahun 1987, ketika saintis material dari China, Jepun, Amerika Syarikat dan negara -negara lain mendapati bahawa seramik oksidayttrium barium tembaga oksida(YBCO) mempunyai superkonduktiviti suhu tinggi yang sangat baik (TC hingga 92K), orang telah melakukan banyak kerja dalam penyelidikan prestasi dan pembangunan aplikasi Rade Earth Superconducting Seramik Superconducting, dan telah membuat banyak kemajuan besar. Kajian Jepun telah menunjukkan bahawa selepas menggantikan Y di YBCO denganCahaya Rare Earths(Ln) sepertiNd, Sm, Eu, danGd, kekuatan medan magnet kritikal bagi bahan seramik superconducting LNBCO yang dihasilkan secara signifikan, dan daya pinning fluks magnet juga sangat dipertingkatkan, yang merupakan nilai praktikal yang besar dalam elektrik, penyimpanan tenaga dan pengangkutan. Universiti Peking digunakanZro2sebagai substrat dan memanaskannya hingga kira -kira 200 ° C, dan yuap y (atau lain -lainnadir bumi), BA oksida dan Cu pada substrat dalam lapisan untuk rawatan penyebaran, dan haba merawatnya dalam julat suhu 800-900 ° C. Seramik superconducting yang dihasilkan menunjukkan pekali suhu rintangan logam yang baik di atas 100K. Universiti Kagoshima di Jepun menambahnadir bumiLA ke SR dan NB oksida untuk membuat filem seramik, yang mempamerkan superkonduktiviti pada 255K.
2 Permohonan dalam Piezoelectric Seramik Memimpin Titanate (PBTIO3) adalah seramik piezoelektrik biasa dengan kesan gandingan tenaga elektrik mekanikal. Ia mempunyai suhu curie yang tinggi (490 ° C) dan pemalar dielektrik yang rendah, dan sesuai untuk permohonan di bawah suhu tinggi dan keadaan frekuensi tinggi. Walau bagaimanapun, semasa proses penyediaan dan penyejukannya, retak mikro terdedah kepada berlaku kerana peralihan fasa-tetragonal padu. Untuk menyelesaikan masalah ini, nadir bumi digunakan untuk mengubahnya. Selepas sintering pada 1150 ° C, seramik Re-PBTIO3 dengan ketumpatan relatif 99% dapat diperolehi. Struktur mikro meningkat dengan ketara dan boleh digunakan untuk mengeluarkan array transducer yang bekerja di bawah keadaan frekuensi tinggi 75MHz. Dalam seramik piezoelektrik zirkonat zirkonat (PZT) dengan pekali piezoelektrik yang tinggi, dengan menambahkan oksida nadir bumi sepertiLA2O3, SM2O3, danND2O3, sifat sintering seramik PZT boleh diperbaiki dengan ketara dan stabil sifat elektrik dan piezoelektrik boleh diperolehi. Di samping itu, prestasi seramik PZT dapat ditingkatkan dengan menambahkan sedikit oksida nadir bumiCEO2. Selepas menambah CEO2, resistiviti isipadu seramik PZT meningkat, yang kondusif untuk merealisasikan polarisasi di bawah suhu tinggi dan medan elektrik yang tinggi dalam proses, dan ketahanannya terhadap penuaan masa dan penuaan suhu juga bertambah baik. Seramik PZT diubahsuai olehnadir bumitelah digunakan secara meluas dalam penjana voltan tinggi, penjana ultrasonik, transduser akustik bawah air dan peranti lain.
3Permohonan dalam seramik konduktif Yttrium-stabil zirkonia (YSZ) seramik denganRare Earth Oxide Y2O3Oleh kerana aditif mempunyai kestabilan terma dan kimia yang baik pada suhu tinggi, adalah konduktor ion oksigen yang baik, dan mempunyai kedudukan yang menonjol dalam seramik konduktif ion. Sensor seramik YSZ telah berjaya digunakan untuk mengukur tekanan separa oksigen dalam ekzos kereta, dengan berkesan mengawal nisbah udara/bahan api, dan mempunyai kesan penjimatan tenaga yang signifikan. Mereka telah digunakan secara meluas dalam dandang perindustrian, relau peleburan, insinerator dan peralatan berasaskan pembakaran yang lain. Walau bagaimanapun, seramik YSZ hanya menunjukkan kekonduksian ionik yang tinggi apabila suhu lebih tinggi daripada 900 ° C, jadi permohonan mereka masih tertakluk kepada sekatan tertentu. Penyelidikan yang ada mendapati bahawa menambah jumlah Y2O3 yang sesuai atauGD2O3 to BI2O3Seramik dengan kekonduksian ionik yang lebih tinggi dapat menstabilkan fasa padu berpusatkan BI2O3 ke suhu bilik. Pada masa yang sama, corak difraksi sinar-X juga menunjukkan bahawa (Bi2O3) 0.75 · (Y2O3) 0.25 dan (Bi2O3) 0.65 · (GD2O3) 0.35 adalah kedua-dua struktur padu berpusatkan muka yang stabil dengan kekonduksian ion oksigen yang tinggi. Selepas melapisi sisi seramik ini dengan filem pelindung (ZRO2) 0.92 (Y2O3) 0.08, sel-sel bahan api dan sensor oksigen dengan kekonduksian ionik yang tinggi dan kestabilan yang baik yang boleh berfungsi di bawah keadaan suhu sederhana (500 ~ 800 ℃) boleh disediakan dan dipasang, yang kondusif untuk menyelesaikan kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh kesukaran yang dibawa oleh masalah yang dibawa oleh Temperies yang dibawa oleh masalah yang dibawa oleh TEMPER.
4 Permohonan dalam seramik seramik dielektrik dielektrik digunakan terutamanya untuk membuat kapasitor seramik dan komponen dielektrik gelombang mikro. Dalam seramik dielektrik sepertiTiO2, Mgtio3,BATIO3dan seramik dielektrik komposit mereka, menambahnadir bumiseperti LA, ND, dan DY dapat meningkatkan sifat dielektrik mereka dengan ketara. Sebagai contoh, dalam seramik Batio3 dengan pemalar dielektrik yang tinggi, menambah sebatian LA dan ND nadir dengan nilai pemalar dielektrik ε = 30 ~ 60 dapat mengekalkan stabil tetap dielektrik ke atas julat suhu yang luas, dan hayat perkhidmatan peranti itu bertambah baik. Dalam seramik dielektrik untuk kapasitor pampasan haba, nadir bumi juga boleh ditambah dengan sewajarnya seperti yang diperlukan untuk memperbaiki atau menyesuaikan pemalar dielektrik, pekali suhu, dan faktor kualiti seramik, dengan itu memperluaskan julat aplikasinya. Seramik Magnesium Titanate kapasitor termal termal diubahsuai dengan LA2O3, dan seramik MGO · TiO2-LA2O3-TiO2 dan seramik CATIO3-Mgtio3-La2tio5 bukan sahaja mengekalkan ciri-ciri asal kehilangan dielektrik rendah dan jugamalar.
5 Aplikasi dalam seramik seramik sensitif sensitif adalah jenis seramik berfungsi yang penting. Mereka dicirikan dengan sensitif terhadap keadaan luaran tertentu seperti voltan, komposisi gas, suhu, kelembapan, dan lain -lain. Oleh itu, mereka boleh memantau litar, proses operasi atau persekitaran melalui tindak balas atau perubahan parameter prestasi elektrik yang berkaitan. Mereka digunakan secara meluas sebagai elemen penginderaan dalam litar kawalan, jadi mereka juga dipanggil seramik sensor. Terdapat hubungan erat antara nadir bumi dan prestasi seramik jenis ini.
(1) Seramik elektro-optik: dengan menambahkan oksida nadir bumiLA2O3Kepada PZT, seramik elektro-optik lanthanum lanthanum lanthanum telus boleh diperolehi. Bahan matriks asal PZT biasanya legap disebabkan oleh kehadiran liang -liang, fasa sempadan bijian dan anisotropi, sementara penambahan La2O3 membuat seragam mikrostrukturnya, sebahagian besarnya menghilangkan liang -liang, melemahkan anisotropinya, dan mengurangkan cahaya yang diserap oleh poros. Oleh itu, PLZT mempunyai prestasi penghantaran cahaya yang baik. PLZT digunakan secara meluas dalam kacamata untuk melindungi radiasi letupan nuklear, tingkap pengebom berat, modulator komunikasi optik, peranti rakaman hologram, dll.
(2) Seramik Varistor: Universiti Teknologi South Central mengkaji kesan unsur -unsur nadir bumi pada sifat -sifat elektrik Seramik Varistor ZnO. Selepas Seramik Varistor ZnO Doped dengan Rare Earth OxideLA2O3, nilai VLMA voltan varistor mereka meningkat dengan ketara; Apabila jumlah doping meningkat dari 0.1% hingga 10%, pekali tak linear α dari seramik menurun dari 20 hingga 1, dan pada dasarnya tidak mempunyai sifat varistor. Oleh itu, untuk seramik ZnO, doping elemen nadir yang rendah boleh meningkatkan nilai voltan varistornya, tetapi mempunyai sedikit kesan pada pekali tak linear; dan doping penentuan tinggi tidak menunjukkan ciri-ciri varistor.
(3) Seramik sensitif gas: Sejak tahun 1970-an, orang telah melakukan banyak penyelidikan mengenai peranan menambah oksida nadir bumi kepada bahan seramik sensitif gas seperti ZnO,Sno2danFe2O3, dan telah menghasilkan bahan -bahan oksida komposit ABO3 dan A2BO4. Hasil penyelidikan menunjukkan bahawa menambah oksida nadir bumi kepada ZnO dapat meningkatkan kepekaannya dengan propilena dengan ketara; menambahCEO2Untuk Sno2 boleh menghasilkan elemen sinter yang sensitif terhadap etanol.
(4) Seramik Thermistor: Barium Titanate (Batio3) adalah seramik termistor yang paling banyak dikaji dan digunakan secara meluas. Apabila mengesan unsur -unsur nadir bumi seperti LA, CE, SM, DY, Y, dan lain -lain ditambah kepada BATIO3 (pecahan atom molar dikawal menjadi 0.2% hingga 0.3%), sebahagian daripada BA2+ digantikan dengan RE3+ dengan radius yang sama dengan BA2+ Walau bagaimanapun, jika jumlah doping melebihi nilai tertentu, disebabkan oleh pembentukan kekosongan Ba2+ dan kehilangan pembawa konduktif, resistiviti seramik meningkat dengan ketara dan bahkan menjadi penebat.
(5) Seramik sensitif kelembapan: Di antara pelbagai jenis seramik sensitif kelembapan, bumi nadir yang kini ditambah terutamanya lanthanum dan oksida, seperti sistem SR1-XLAXSNO3, sistem LA2O3-TIO2, sistem LA2O3-TIO2-V2O5, SR0.95LA0.05S0. PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0.98O3-KH2PO3, dan lain-lain.nadir bumitambahan pada sifat -sifat seramik yang berkaitan.
Kami pakar dalam eksport produk nadir bumi, untuk membeli produk nadir bumi, dialu -alukan keHubungi kami
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Masa Post: Feb-06-2025