Apakah pengaruh oksida nadir bumi dalam salutan seramik?

Seramik, bahan logam dan bahan polimer disenaraikan sebagai tiga bahan pepejal utama. Seramik mempunyai banyak sifat yang sangat baik, seperti rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, rintangan haus, dan lain-lain, kerana mod ikatan atom seramik ialah ikatan ionik, ikatan kovalen atau ikatan ion-kovalen campuran dengan tenaga ikatan yang tinggi. Salutan seramik boleh mengubah rupa, struktur dan prestasi permukaan luar substrat, Komposit salutan-substrat diutamakan untuk prestasi baharunya. Ia secara organik boleh menggabungkan ciri-ciri asal substrat dengan ciri-ciri rintangan suhu tinggi, rintangan haus yang tinggi dan rintangan kakisan tinggi bahan seramik, dan memberikan permainan penuh kepada kelebihan komprehensif kedua-dua jenis bahan, jadi ia digunakan secara meluas dalam aeroangkasa. , penerbangan, pertahanan negara, industri kimia dan industri lain.

Nadir bumi dipanggil "rumah harta karun" bahan baharu, kerana struktur elektronik 4f yang unik dan sifat fizikal dan kimianya. Walau bagaimanapun, logam nadir bumi tulen jarang digunakan secara langsung dalam penyelidikan, dan sebatian nadir bumi kebanyakannya digunakan. Sebatian yang paling biasa ialah CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS dan ferrosilicon nadir bumi.Sebatian nadir bumi ini boleh memperbaiki struktur dan sifat bahan seramik dan salutan seramik.

Saya menggunakan oksida nadir bumi dalam bahan seramik

Menambah unsur nadir bumi sebagai penstabil dan pensinteran AIDS kepada seramik yang berbeza boleh mengurangkan suhu pensinteran, meningkatkan kekuatan dan keliatan beberapa seramik struktur, dan dengan itu mengurangkan kos pengeluaran. Pada masa yang sama, unsur nadir bumi juga memainkan peranan yang sangat penting dalam penderia gas semikonduktor, media gelombang mikro, seramik piezoelektrik dan seramik berfungsi yang lain. Penyelidikan mendapati bahawa, Menambah dua atau lebih oksida nadir bumi kepada seramik alumina bersama-sama adalah lebih baik daripada menambah satu oksida nadir bumi tunggal kepada seramik alumina. Selepas ujian pengoptimuman, Y2O3+CeO2 mempunyai kesan terbaik. Apabila 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 ditambah pada 1490℃, ketumpatan relatif sampel tersinter boleh mencapai 96.2%, yang melebihi ketumpatan sampel dengan mana-mana oksida nadir bumi Y2O3 atau CeO2 sahaja.

Kesan La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 dalam menggalakkan pensinteran adalah lebih baik daripada menambahkan hanya La2O3, dan rintangan haus jelas bertambah baik. Ia juga menunjukkan bahawa pencampuran dua oksida nadir bumi bukanlah penambahan yang mudah, tetapi terdapat interaksi di antara mereka, yang lebih bermanfaat untuk pensinteran dan peningkatan prestasi seramik alumina, tetapi prinsipnya masih perlu dikaji.

Di samping itu, didapati penambahan oksida logam nadir bumi bercampur sebagai AIDS pensinteran boleh meningkatkan penghijrahan bahan, menggalakkan pensinteran seramik MgO dan meningkatkan ketumpatan. Walau bagaimanapun, apabila kandungan oksida logam campuran lebih daripada 15%, ketumpatan relatif berkurangan dan keliangan terbuka meningkat.

Kedua, pengaruh oksida nadir bumi terhadap sifat salutan seramik

Penyelidikan sedia ada menunjukkan bahawa unsur nadir bumi boleh memperhalusi saiz butiran, meningkatkan ketumpatan, memperbaiki struktur mikro dan membersihkan antara muka. Ia memainkan peranan unik dalam meningkatkan kekuatan, keliatan, kekerasan, rintangan haus dan rintangan kakisan salutan seramik, yang meningkatkan prestasi salutan seramik ke tahap tertentu dan meluaskan julat aplikasi salutan seramik.

1

Penambahbaikan sifat mekanikal salutan seramik oleh oksida nadir bumi

Oksida nadir bumi boleh meningkatkan kekerasan, kekuatan lenturan dan kekuatan ikatan tegangan salutan seramik dengan ketara. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa kekuatan tegangan salutan boleh dipertingkatkan dengan berkesan dengan menggunakan Lao _ 2 sebagai bahan tambahan dalam bahan Al2O3+3% TiO _ 2, dan kekuatan ikatan tegangan boleh mencapai 27.36MPa apabila jumlah Lao _ 2 ialah 6.0 %. Menambah CeO2 dengan pecahan jisim 3.0% dan 6.0% ke dalam bahan Cr2O3, Kekuatan ikatan tegangan salutan adalah antara 18~25MPa, yang lebih besar daripada 12~16MPa asal Walau bagaimanapun, apabila kandungan CeO2 ialah 9.0%, tegangan kekuatan ikatan berkurangan kepada 12~15MPa.

2

Penambahbaikan rintangan kejutan haba salutan seramik oleh nadir bumi

Ujian rintangan hentakan terma ialah ujian penting untuk mencerminkan secara kualitatif kekuatan ikatan antara salutan dan substrat dan padanan pekali pengembangan terma antara salutan dan substrat. Ia secara langsung mencerminkan keupayaan salutan untuk menahan pengelupasan apabila suhu berubah secara bergantian semasa penggunaan, dan juga mencerminkan keupayaan salutan untuk menahan keletihan kejutan mekanikal dan keupayaan ikatan dengan substrat dari sisi.Oleh itu, ia juga merupakan faktor utama untuk menilai kualiti salutan seramik.

Penyelidikan menunjukkan bahawa penambahan 3.0% CeO2 boleh mengurangkan keliangan dan saiz liang dalam salutan, dan mengurangkan kepekatan tegasan di pinggir liang, dengan itu meningkatkan rintangan kejutan haba salutan Cr2O3. Walau bagaimanapun, keliangan salutan seramik Al2O3 berkurangan, dan kekuatan ikatan dan hayat kegagalan kejutan haba salutan meningkat dengan jelas selepas menambah LaO2. Apabila jumlah penambahan LaO2 ialah 6% (pecahan jisim), Rintangan kejutan haba salutan adalah yang terbaik, dan hayat kegagalan kejutan haba boleh mencapai 218 kali, manakala hayat kegagalan kejutan haba salutan tanpa LaO2 hanya 163 kali.

3

Oksida nadir bumi menjejaskan rintangan haus salutan

Oksida nadir bumi yang digunakan untuk meningkatkan rintangan haus salutan seramik kebanyakannya CeO2 dan La2O3. Struktur berlapis heksagon mereka boleh menunjukkan fungsi pelinciran yang baik dan mengekalkan sifat kimia yang stabil pada suhu tinggi, yang boleh meningkatkan rintangan haus dengan berkesan dan mengurangkan pekali geseran.

Kajian menunjukkan bahawa pekali geseran salutan dengan jumlah CeO2 yang sesuai adalah kecil dan stabil. Telah dilaporkan bahawa penambahan La2O3 kepada salutan cermet berasaskan nikel yang disembur plasma jelas boleh mengurangkan haus geseran dan pekali geseran salutan, dan pekali geseran adalah stabil dengan sedikit turun naik. Permukaan haus lapisan pelapisan tanpa nadir bumi menunjukkan lekatan yang serius dan keretakan rapuh dan spalling, Walau bagaimanapun, salutan yang mengandungi nadir bumi menunjukkan lekatan yang lemah pada permukaan yang haus, dan tidak ada tanda spalling rapuh kawasan besar. Struktur mikro salutan nadir bumi didop adalah lebih padat dan lebih padat, dan liang dikurangkan, yang mengurangkan daya geseran purata yang ditanggung oleh zarah mikroskopik dan mengurangkan geseran dan haus Doping nadir bumi juga boleh meningkatkan jarak satah kristal cermets, Ia membawa kepada perubahan daya interaksi antara dua muka kristal dan mengurangkan pekali geseran.

Ringkasan:

Walaupun oksida nadir bumi telah membuat pencapaian yang hebat dalam penggunaan bahan dan salutan seramik, yang boleh meningkatkan struktur mikro dan sifat mekanikal bahan dan salutan seramik dengan berkesan, masih terdapat banyak sifat yang tidak diketahui, terutamanya dalam mengurangkan geseran dan haus.Cara membuat kekuatan dan rintangan haus bahan bekerjasama dengan sifat pelincir mereka telah menjadi arah penting yang patut dibincangkan dalam bidang tribologi.

Tel: +86-21-20970332E-mel：info@shxlchem.com