Zeldzame aardelementenzijn een algemene term voor 17 metalen elementen, waaronder 15 lanthanide -elementen enscandiumEnyttrium. Sinds het einde van de 18e eeuw zijn ze op grote schaal gebruikt in metallurgie, keramiek, glas, petrochemicaliën, drukken en verven, landbouw en bosbouw en andere industrieën. De toepassing van zeldzame aardelementen in de keramische industrie van mijn land begon in de jaren dertig. In de jaren zeventig, het totale bedrag vanZeldzame aardesGebruikt in keramische materialen bereikte 70 t/jaar, goed voor ongeveer 2% tot 3% van de totale binnenlandse productie. Momenteel worden zeldzame aardes voornamelijk gebruikt in structureel keramiek, functioneel keramiek, keramische glazuren en andere velden. Met de voortdurende ontwikkeling en toepassing van nieuwe zeldzame aardmaterialen worden zeldzame aardes gebruikt als additieven, stabilisatoren en sinterende hulpmiddelen in verschillende keramische materialen, wat hun prestaties aanzienlijk verbetert, de productiekosten vermindert en hun industriële toepassing mogelijk maakt.
Toepassing van zeldzame aardelementen in structureel keramiek
■ Toepassing inAL2O3Ceramics Al2O3 -keramiek is het meest gebruikte structurele keramiek vanwege hun hoge sterkte, hoge temperatuurweerstand, goede isolatie, slijtvastheid, corrosieweerstand en goede elektromechanische eigenschappen. Het toevoegen van zeldzame aardoxiden zoalsY2O3, LA2O3, SM2O3, enz. Kan de bevochtigingseigenschappen van Al2O3 -composietmaterialen verbeteren, het smeltpunt van keramische materialen verminderen; Verminder de porositeit van het materiaal en verhoogt de dichtheid; Hinder de migratie van andere ionen, vermindert de migratiesnelheid van korrelgrenzen, belt de graangroei en vergemakkelijkt de vorming van dichte structuren; Verbeter de sterkte van de glasfase, waardoor het doel wordt bereikt om de mechanische eigenschappen van Al2O3 -keramiek te verbeteren.
■ Toepassing inSI3N4CeramicsSI3N4-keramiek heeft uitstekende mechanische eigenschappen, thermische eigenschappen en chemische stabiliteit en zijn de meest veelbelovende materialen voor structureel keramiek op de hoge temperatuur. Aangezien Si3N4 een sterke covalente bindingsverbinding is, kan pure Si3N4 niet worden verdicht door conventionele vaste fase sinteren. Daarom moet, naast de reactie die sinteren van directe nitridatie van Si -poeder, een bepaalde hoeveelheid sinterhulp wordt toegevoegd om een dicht materiaal te maken. Momenteel zijn de meer ideale sinterhulpmiddelen voor het bereiden van Si3N4 -keramiek zeldzame aardoxiden zoalsY2O3, ND2O3, EnLA2O3. Enerzijds reageren deze zeldzame aardoxiden met sporen SiO2 op het oppervlak van Si3N4-poeder bij hoge temperatuur om stikstofbattende glazen fasen met hoge temperatuur te genereren, die effectief het sinteren van Si3N4-keramiek bevorderen; Aan de andere kant vormen ze y-la-si-op glazen korrelgrenzen met hoge refractoriness en viscositeit, hebben een hoge buigsterkte hoge temperatuur en goede oxidatieweerstand en zijn gemakkelijk om kristallijne verbindingen met Y en LA met hoge smeltpunten onder hoge temperatuurcondities te verbeteren, die de hoge temperatuurstreepte van het materiaal verbetert.
■ Toepassing inZRO2Keramiek ZRO2 -keramiek heeft een hoge dichtheid, een hoog smeltpunt en hardheid, vooral hoge buigsterkte en breuktaaiheid, die de hoogste van alle keramiek zijn. Omdat de kristaltransformatie van ZRO2 gepaard gaat met duidelijke volumeverandering, is de reikwijdte van direct gebruik beperkt. Met de verdieping van onderzoekswerk is gebleken dat de toevoeging van zeldzame aardoxiden een beter remmend en stabiliserend effect heeft op de faseverandering van ZRO2. Veel gebruikte zeldzame aardoxiden zijn voornamelijkY2O3,,ND2O3en CE2O3. Hun ionische straal ligt in feite dicht bij die van ZR4+, en ze kunnen monoklinische, tetragonale en kubieke substitutionele vaste oplossingen vormen met ZRO2. Dit type ZRO2 -keramisch materiaal heeft goede technische prestatie -indicatoren. Bijvoorbeeld,CEO2Kan een fasegebied van tetragonale zirkonia -vaste oplossing vormen in een breed bereik met ZRO2, wat een goed vast elektrolytmateriaal is. Y2O3-gestabiliseerde ZRO2 (YSZ) is een uitstekend zuurstofiongeleidermateriaal, dat op grote schaal is gebruikt in brandstofcellen met vaste oxide (SOFC), zuurstofsensoren en methaan partiële oxidatiemembraanreactoren.
■ Toepassing inSickeramiekSiliciumcarbideKeramiek is bestand tegen hoge temperaturen, thermische schok, corrosie, slijtage, goede thermische geleidbaarheid en lichtgewicht, en worden vaak gebruikte structurele keramiek met hoge temperatuur gebruikt. De sterke covalente bindingskenmerken vanSicBepaal dat het moeilijk is om onder normale omstandigheden sinterdrenificatie te bereiken. Het is meestal nodig om sinterhulpmiddelen toe te voegen of hete dringende en hete isostatische presserende sinterprocessen te gebruiken. Het productieproces is ingewikkeld en de kosten zijn hoog. De meest effectieve sinterhulp voor drukloze sintering van SIC is Al2O3-Y2O3; SIC-YAG keramische composietmaterialen met Y3AL5O12 (kortweg YAG) omdat de belangrijkste sinterklep de sintering van verdichting bij een lagere temperatuur kan bereiken, dus worden ze beschouwd als een van de meest veelbelovende siliciumcarbide keramische systemen.
■ Toepassing inAlnkeramiekAlnis een covalente bindingsverbinding met een hoog smeltpunt, hoge thermische geleidbaarheid, lage diëlektrische constante en weerstand tegen de corrosie van metalen en legeringen zoals ijzer en aluminium. Het heeft een uitstekende weerstand op hoge temperatuur in speciale atmosferen en is een ideaal grootschalig geïntegreerd circuitsubstraat en verpakkingsmateriaal. Aangezien ALN een covalente binding is, is sinteren erg moeilijk en kan een enkele sinterhulp de sintertemperatuur slechts in beperkte mate verlagen, dus composiethulpmiddelen (zeldzame aardmetaaloxiden en alkalische aardmetaaloxiden) worden meestal gebruikt als sinterklepen om een vloeibare fase te vormen om sinter te promoten. Bovendien kunnen sinterhulpmiddelen ook reageren met zuurstofonzuiverheden inAln, verminder aluminium vacatures veroorzaakt door gedeeltelijke zuurstof die oplost in het Aln -rooster en verbeteren de thermische geleidbaarheid vanAln.
■ Toepassing in Sialon Ceramics Sialon Ceramics is een soort si-no-al-aldus polykristallijne nitride-keramiek ontwikkeld op basis vanSI3N4keramiek. Ze worden gevormd door gedeeltelijke vervanging van Si -atomen en N -atomen inSI3N4door Al Atoms en O Atomen in AL2O3. Hun sterkte, taaiheid en oxidatieweerstand zijn beter dan Si3N4-keramiek, en ze zijn vooral geschikt voor keramische motorcomponenten en andere slijtvaste keramische producten. Sialon -materialen zijn niet gemakkelijk te sinteren. De introductie van zeldzame aardoxiden is bevorderlijk voor de vorming van vloeibare fase bij een lagere temperatuur, die effectief sinteren bevordert. Tegelijkertijd kunnen zeldzame aardkationen het rooster van de a-Si3n4-fase binnenkomen, het gehalte van de glasfase verminderen en een korrelgrensfase vormen, waardoor de kamertemperatuur en hoge temperatuurprestaties van het materiaal worden verbeterd. Studies hebben aangetoond dat het toevoegen van 1%Y2O3Kan een glazen fase op hoge temperatuur vormen wanneer het sinteren van Sialon-keramiek bij hoge temperaturen, die niet alleen sintering bevordert, maar ook de fractuurhardheid verbetert. Bovendien verbetert het toevoegen van een kleine hoeveelheid Y2O3 ook aanzienlijk de oxidatieresistentie.
Toepassing van zeldzame aardelementen in functioneel keramiek
Zeldzame aardeszijn nauw verwant aan functioneel keramiek. Zeker toevoegenZeldzame aardelementenVoor de grondstoffen van veel functionele keramiek kan niet alleen de sinter, dichtheid, sterkte, enz. Van het keramiek verbeteren, maar nog belangrijker, het kan hun unieke functionele effecten aanzienlijk verbeteren.
1Rol in supergeleidende keramiek sinds 1987, toen materiële wetenschappers uit China, Japan, de Verenigde Staten en andere landen ontdekten dat oxidekeramiekyttrium barium koperoxide(YBCO) hebben een uitstekende supergeleiding van hoge temperatuur (TC tot 92K), mensen hebben veel werk verricht bij de prestatieonderzoek en de ontwikkeling van de toepassing van zeldzame aardetemperatuur supergeleidende keramiek, en hebben veel grote vooruitgang geboekt. Japanse studies hebben aangetoond dat na het vervangen van Y in YBCO doorLicht zeldzame aardes(Ln) zoalsNd, Sm, Eu, EnGd, De kritieke magnetische veldsterkte van het resulterende supergeleidende keramische materiaal LNBCO is aanzienlijk verbeterd en de magnetische flux pinningkracht is ook sterk verbeterd, wat van grote praktische waarde is in elektriciteit, energieopslag en transport. Peking University gebruiktZRO2als een substraat en verwarmd tot ongeveer 200 ° C, en verdampte y (of andereZeldzame aardes), BA-oxiden en Cu op het substraat in lagen voor diffusiebehandeling, en met warmte behandeld ze in het temperatuurbereik van 800-900 ° C. Het resulterende supergeleidende keramiek vertoonde een goede metalen weerstandstemperatuurcoëfficiënt boven 100K. Kagoshima University in Japan toegevoegdzeldzame aardeLA naar SR- en NB -oxiden om een keramische film te maken, die supergeleiding vertoonde op 255K.
2 Toepassing in piëzo -elektrische keramiek leiden titanaat (PBTIO3) is een typisch piëzo-elektrisch keramiek met mechanisch energie-elektrisch energiekoppelingseffect. Het heeft een hoge Curie -temperatuur (490 ° C) en een lage diëlektrische constante en is geschikt voor toepassing onder hoge temperatuur en hoogfrequente omstandigheden. Tijdens het bereiding- en koelproces zijn microscheuren echter vatbaar voor optreden als gevolg van de kubieke-tetragonale fase-overgang. Om dit probleem op te lossen, worden zeldzame aardes gebruikt om het te wijzigen. Na sinter bij 1150 ° C kan Re-PBTIO3-keramiek met een relatieve dichtheid van 99% worden verkregen. De microstructuur is aanzienlijk verbeterd en kan worden gebruikt om transducer -arrays te produceren die werken onder hoogfrequente omstandigheden van 75 MHz. In loodzirkonaat titanaat (PZT) piëzo -elektrisch keramiek met hoge piëzo -elektrische coëfficiënten, door zeldzame aardoxiden toe te voegen zoals zoalsLA2O3, SM2O3, EnND2O3, de sinterende eigenschappen van PZT -keramiek kunnen aanzienlijk worden verbeterd en stabiele elektrische en piëzo -elektrische eigenschappen kunnen worden verkregen. Bovendien kunnen de prestaties van PZT -keramiek worden verbeterd door een kleine hoeveelheid zeldzame aardoxide toe te voegenCEO2. Na het toevoegen van CEO2 neemt de volumeweerstand van PZT -keramiek toe, wat bevorderlijk is voor de realisatie van polarisatie onder hoge temperatuur en hoog elektrisch veld in het proces, en de weerstand tegen tijdveroudering en temperatuurveroudering worden ook verbeterd. PZT -keramiek aangepast doorZeldzame aardeszijn veel gebruikt in hoogspanningsgeneratoren, ultrasone generatoren, onderwater akoestische transducers en andere apparaten.
3Toepassing in geleidende keramiek Yttrium-gestabiliseerd Zirconia (YSZ) -scheramiek metZeldzame aarde -oxide Y2O3Aangezien additief goede thermische en chemische stabiliteit bij hoge temperaturen heeft, zijn goede zuurstofiongeleiders en hebben ze een prominente positie in ionen geleidende keramiek. YSZ-keramische sensoren zijn met succes gebruikt om de partiële druk van de zuurstof in de uitlaat van de auto te meten, de lucht-/brandstofverhouding effectief te regelen en significante energiebesparende effecten te hebben. Ze zijn veel gebruikt in industriële ketels, smeltende ovens, verbrandingsovens en andere op verbranding gebaseerde apparatuur. YSZ -keramiek vertoont echter alleen een hoge ionische geleidbaarheid wanneer de temperatuur hoger is dan 900 ° C, dus hun toepassing is nog steeds onderworpen aan bepaalde beperkingen. Bestaande onderzoek heeft aangetoond dat het toevoegen van een passende hoeveelheid Y2O3 ofGD2O3 to BI2O3Keramiek met een hogere ionische geleidbaarheid kan de Bi2O3 gezichtsgerichte kubieke fase tot kamertemperatuur stabiliseren. Tegelijkertijd hebben röntgendiffractiepatronen ook aangetoond dat (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 en (Bi2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 0,35 0,35 zijn, beide stabiele gezichtsgerichte kubieke structuren met hoge zuurstofionengeleidbaarheid. Na het coaten van de zijkant van dit keramiek met een beschermende film van (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08, kunnen brandstofcellen en zuurstofsensoren met een hoge ionische geleidbaarheid en goede stabiliteit die onder gemiddelde temperatuurcondities (500 ~ 800 ℃) worden voorbereid (500 ~ 800 ℃) worden voorbereid en geassembleerd, die bevorderlijk is om de moeilijkheden te oplossen die worden gebracht door hoog-temperatuurtechnologie.
4 Toepassing in diëlektrisch diëlektrisch keramiek wordt voornamelijk gebruikt om keramische condensatoren en microgolfdiëlektrische componenten te maken. In diëlektrische keramiek zoalsTiO2, Mgtio3,Batio3en hun samengestelde diëlektrische keramiek, toevoegenZeldzame aardeszoals LA, ND en DY kunnen hun diëlektrische eigenschappen aanzienlijk verbeteren. In Batio3 -keramiek met een hoge diëlektrische constante, kan LA en ND zeldzame aardverbindingen met een diëlektrische constante waarde van ε = 30 ~ 60 zijn diëlektrische constante stabiel over een breed temperatuurbereik en de levensduur van het apparaat aanzienlijk verbetert. In diëlektrisch keramiek voor thermische compensatie -condensatoren kunnen zeldzame aardes ook op de juiste manier worden toegevoegd om de diëlektrische constante, temperatuurcoëfficiënt en kwaliteitsfactor van keramiek te verbeteren of aan te passen, waardoor het toepassingsbereik van het toepassingsgebied is uitgebreid. De thermisch stabiele condensiummagnesiumtitanaat-keramiek wordt gemodificeerd met La2O3 en de verkregen MGO · TiO2-LA2O3-TiO2-keramiek en Catio3-MGTIO3-LA2TIO5-keramiek handhaaft niet alleen de oorspronkelijke kenmerken van lage diëlektrische verlies en temperatuurcoëfficiënt, maar ook hun diëlektricum verbeterenconstante.
5 Toepassing in gevoelig keramiekgevoelig keramiek is een belangrijk type functioneel keramiek. Ze worden gekenmerkt door gevoelig te zijn voor bepaalde externe omstandigheden, zoals spanning, gassamenstelling, temperatuur, vochtigheid, enz. Ze worden veel gebruikt als detectie -elementen in controlecircuits, dus ze worden ook sensor keramiek genoemd. Er is een nauwe relatie tussen zeldzame aardes en de uitvoering van dit type keramiek.
(1) Elektro-optisch keramiek: door zeldzame aardoxide toe te voegenLA2O3Voor PZT kan transparante lood lanthanum zirkonaat titanaat (PLZT) elektro-optische keramiek worden verkregen. Het oorspronkelijke matrixmateriaal PZT is over het algemeen ondoorzichtig vanwege de aanwezigheid van poriën, korrelgrensfasen en anisotropie, terwijl de toevoeging van La2O3 zijn microstructuur uniform maakt, grotendeels de poriën elimineert, verzwakt zijn anisotropie en vermindert de lichtverstrooiing die wordt veroorzaakt door meerdere brekingen van de korrelgrenzen en de lichtverspreiding door de tweede fase. Daarom heeft PLZT goede lichttransmissieprestaties. PLZT wordt veel gebruikt in een bril voor het afscherming van nucleaire explosiestraling, ramen van zware bommenwerpers, optische communicatiemodulatoren, holografische opnameapparaten, enz.
(2) Varistor -keramiek: Central South University of Technology bestudeerde het effect van zeldzame aardelementen op de elektrische eigenschappen van ZnO Varistor -keramiek. Nadat ZnO Varistor -keramiek werd gedoteerd met zeldzame aardoxideLA2O3, hun varistorspanning VLMA -waarde nam aanzienlijk toe; Wanneer de dopinghoeveelheid toenam van 0,1% tot 10%, nam de niet -lineaire coëfficiënt α van het keramiek af van 20 tot 1 en had in principe geen varistoreigenschappen. Daarom kan voor ZnO-keramiek zeldzame aardelementen met lage concentratie doping de varistorspanningwaarde verhogen, maar heeft hij weinig effect op de niet-lineaire coëfficiënt; en doping met hoge concentratie vertoont geen varistorkenmerken.
(3) Gasgevoelig keramiek: sinds de jaren zeventig hebben mensen veel onderzoek gedaan naar de rol van het toevoegen van zeldzame aardoxiden aan gasgevoelige keramische materialen zoals ZnO,SNO2EnFE2O3, en hebben ABO3 en A2BO4 zeldzame composietoxidematerialen geproduceerd. Onderzoeksresultaten tonen aan dat het toevoegen van zeldzame aardoxiden aan ZnO de gevoeligheid voor propyleen aanzienlijk kan verbeteren; toevoegenCEO2Sno2 kan een gesinterd element produceren dat gevoelig is voor ethanol.
(4) Thermistor -keramiek: bariumtitanaat (BATIO3) is het meest bestudeerde en veel gebruikte thermistor keramiek. Wanneer trace zeldzame aardelementen zoals LA, CE, SM, DY, Y, enz. Worden toegevoegd aan BATIO3 (de molaire atoomfractie wordt geregeld tot 0,2% tot 0,3%), een deel van Ba2+ wordt vervangen door RE3+ met een straal vergelijkbaar met Ba2+, het genereren van overtollige ladingen en het vormen van zwakke electronen door de werking van Ti4+, dus de weerstand van het ceramisch is significant gereduceerd; Als de dopinghoeveelheid echter een bepaalde waarde overschrijdt, vanwege de vorming van Ba2+ vacatures en het verdwijnen van geleidende dragers, stijgt de weerstand van het keramische keramische sterk en wordt zelfs een isolator.
(5) Vochtigheidsgevoelig keramiek: onder de verschillende soorten vochtgevoelig keramiek zijn de zeldzame aardes die momenteel worden toegevoegd, voornamelijk Lanthanum en zijn oxiden, zoals SR1-XlaxSNO3-systeem, LA2O3-TIO2 System, LA2O3-TIO2-V2O5 System, SR0.95LA0.05SNO3 en PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0.98O3-KH2PO3, enz. Om de gevoeligheid van de vochtigheidskeramiek, in termen van realisme en stabiliteit, te verbeteren, en om hun praktische te verbeteren, is het ook noodzakelijk om het onderzoek op de invloed van de invloed van de invloed van de invloed van de invloed van de invloed van de invloed te versterken,zeldzame aardeToevoeging over de relevante eigenschappen van keramiek.
We zijn gespecialiseerd in exporteren zeldzame aardproducten, om zeldzaam aardproduct te kopen, welkomneemt contact met ons op
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Posttijd: februari-06-2025