Anvendelse av sjeldne jordelementer i avansert keramikk

 Sjeldne jordelementerer en generell betegnelse for 17 metallelementer, inkludert 15 lantanidelementer ogScandiumogYttrium. Siden slutten av 1700 -tallet har de blitt mye brukt i metallurgi, keramikk, glass, petrokjemikalier, utskrift og farging, landbruk og skogbruk og andre næringer. Bruken av sjeldne jordelementer i mitt lands keramiske industri begynte på 1930 -tallet. På 1970 -tallet, den totale mengden avSjeldne jordarterBrukt i keramiske materialer nådde 70 t/år, og utgjorde omtrent 2% til 3% av den totale innenlandske produksjonen. For tiden brukes sjeldne jordarter hovedsakelig i strukturell keramikk, funksjonell keramikk, keramiske glasurer og andre felt. Med kontinuerlig utvikling og anvendelse av nye sjeldne jordmaterialer, brukes sjeldne jordarter som tilsetningsstoffer, stabilisatorer og sintringshjelpemidler i forskjellige keramiske materialer, noe som forbedrer ytelsen deres, reduserer produksjonskostnadene og gjør deres industrielle anvendelse mulig.

Anvendelse av sjeldne jordelementer i strukturell keramikk

■ Søknad iAl2O3Keramikk AL2O3 keramikk er den mest brukte strukturelle keramikken på grunn av deres høye styrke, høye temperaturmotstand, god isolasjon, slitestyrke, korrosjonsmotstand og gode elektromekaniske egenskaper. Legge til sjeldne jordoksider som somY2O3, LA2O3, SM2O3osv. Kan forbedre fuktighetsegenskapene til AL2O3 komposittmaterialer, redusere smeltepunktet til keramiske materialer; redusere materialets porøsitet og øke tettheten; hindre migrasjonen av andre ioner, reduser migrasjonshastigheten for korngrenser, hemmer kornvekst og letter dannelsen av tette strukturer; Forbedre styrken i glassfasen, og oppnår dermed formålet med å forbedre de mekaniske egenskapene til AL2O3 keramikk.

■ Søknad iSI3N4CeramicsSi3N4 keramikk har utmerkede mekaniske egenskaper, termiske egenskaper og kjemisk stabilitet, og er de mest lovende materialene for strukturell keramikk med høy temperatur. Siden SI3N4 er en sterk kovalent bindingsforbindelse, kan ikke ren Si3N4 ikke fortettes ved konvensjonell fastfase -sintring. Derfor, i tillegg til reaksjons sintring av direkte nitridasjon av SI -pulver, må en viss sintringshjelpemasse tilsettes for å lage et tett materiale. For tiden er jo mer ideelle sintringshjelpemidler for å forberede SI3N4 keramikk sjeldne jordkider som for eksempelY2O3, ND2O3, ogLA2O3. På den ene siden reagerer disse sjeldne jordoksydene med spor SiO2 på overflaten av Si3N4-pulver ved høy temperatur for å generere nitrogenholdige glassfaser med høy temperatur, som effektivt fremmer sintring av Si3N4 keramikk; På den annen side danner de Y-la-on glasskorngrenser med høy refaktoritet og viskositet, har høye temperaturer bøyestyrke og god oksidasjonsmotstand, og er enkle å presipitere krystallinske forbindelser som inneholder Y og LA med høye smeltepunkter under høye temperaturforhold, noe som forbedrer høye temperaturfrakturen av materialet.

■ Søknad iZro2Keramikk ZRO2 keramikk har høy tetthet, høy smeltepunkt og hardhet, spesielt høy bøyestyrke og bruddseighet, som er den høyeste blant all keramikk. Siden krystalltransformasjonen av ZRO2 er ledsaget av åpenbar volumendring, er omfanget av direkte bruk begrenset. Med utdyping av forskningsarbeid er det funnet at tilsetning av sjeldne jordoksider har en bedre hemmende og stabiliserende effekt på faseendringen av ZRO2. Ofte brukte sjeldne jordoksider er hovedsakeligY2O3,ND2O3, og CE2O3. Deres ioniske radius er i utgangspunktet nær ZR4+, og de kan danne monokliniske, tetragonale og kubiske substitusjonelle faste løsninger med ZRO2. Denne typen ZRO2 keramisk materiale har gode tekniske ytelsesindikatorer. For eksempel, for eksempelCEO2kan danne en faseområde med tetragonal zirkoniumsolid oppløsning i et bredt område med ZRO2, som er et godt solid elektrolyttmateriale. Y2O3-stabilisert ZRO2 (YSZ) er et utmerket oksygenionledermateriale, som har blitt mye brukt i faste oksidbrenselceller (SOFC), oksygenføler og metan delvis oksidasjonsmembranreaktorer.

■ Søknad iSickeramikkSilisiumkarbidKeramikk er motstandsdyktig mot høye temperaturer, termisk sjokk, korrosjon, slitasje, god termisk ledningsevne og lett vekt, og brukes ofte strukturell keramikk med høy temperatur. De sterke kovalente bindingsegenskapene tilSicBestem at det er vanskelig å oppnå sintring av fortetting under normale forhold. Det er vanligvis nødvendig å legge til sintringshjelpemidler eller bruke varmt pressing og varm isostatisk pressende sintringsprosesser. Produksjonsprosessen er komplisert og kostnadene er høye. Den mest effektive sintringshjelpen for trykkløs sintring av SIC er AL2O3-Y2O3; SiC-Yag keramiske komposittmaterialer med Y3AL5O12 (YAG for kort) som den viktigste sintringshjelpen kan oppnå fortetting av sintring ved en lavere temperatur, slik at de anses å være et av de mest lovende keramiske systemene for silisiumkarbid.

■ Søknad iAlnkeramikkAlner en kovalent bindingsforbindelse med et høyt smeltepunkt, høy termisk konduktivitet, lav dielektrisk konstant og motstand mot korrosjon av metaller og legeringer som jern og aluminium. Den har utmerket høye temperaturmotstand i spesielle atmosfærer og er et ideelt storskala integrert kretsunderlag og emballasjemateriale. Siden ALN ​​er en kovalent binding, er sintring veldig vanskelig, og et enkelt sintringshjelp kan bare redusere sintringstemperaturen i begrenset grad, så sammensatte hjelpemidler (sjeldne jordmetalloksider og alkaliske jordmetalloksider) brukes vanligvis som sintringshjelpemidler for å danne en væskefase for å fremme sintring. I tillegg kan sintringshjelpemidler også reagere med oksygenforurensninger iAln, Reduser ledige stillinger i aluminium forårsaket av delvis oksygen som løses opp i ALN -gitteret, og forbedre den termiske ledningsevnen tilAln.

■ Søknad i Sialon Ceramics Sialon Ceramics er en slags si-ingen-al tett polykrystallinsk nitrid keramikk utviklet på grunnlag avSI3N4keramikk. De dannes ved delvis erstatning av Si -atomer og N -atomer iSI3N4av Al -atomer og O -atomer i Al2O3. Deres styrke, seighet og oksidasjonsmotstand er bedre enn Si3N4 keramikk, og de er spesielt egnet for keramiske motorkomponenter og andre slitasje-motstandsdyktige keramiske produkter. Sialon -materialer er ikke lett å sintre. Innføringen av sjeldne jordoksider bidrar til dannelse av væskefase ved en lavere temperatur, som effektivt fremmer sintring. Samtidig kan sjeldne jordkationer komme inn i gitteret i α-Si3N4-fasen, redusere innholdet i glassfasen og danne en korngrensefase, noe som forbedrer romtemperatur og høy temperaturytelse av materialet. Studier har vist at å legge til 1%Y2O3kan danne en glassfase med høy temperatur når hun sintret Sialon-keramikk ved høye temperaturer, som ikke bare fremmer sintring, men også forbedrer bruddets seighet. I tillegg forbedrer det å legge til en liten mengde Y2O3 også oksidasjonsmotstanden.

Anvendelse av sjeldne jordelementer i funksjonell keramikk

Sjeldne jordarterer nært beslektet med funksjonell keramikk. Legger til visseSjeldne jordelementerTil råvarene til mange funksjonelle keramikk kan ikke bare forbedre sintringen, tettheten, styrken osv. Av keramikken, men enda viktigere, det kan forbedre deres unike funksjonelle effekter betydelig.

1Roll i superledende keramikk siden 1987, da materielle forskere fra Kina, Japan, USA og andre land oppdaget at oksid keramikkYttrium barium kobberoksid(YBCO) har utmerket superledelse med høy temperatur (TC opp til 92K), folk har gjort mye arbeid i resultatforskning og anvendelse av sjelden jordens høye temperatur superledende keramikk, og har gjort mange store fremskritt. Japanske studier har vist at etter å ha erstattet Y i YBCO medLys sjeldne jordarter(Ln) somNd, Sm, Eu, ogGd, Den kritiske magnetfeltstyrken til den resulterende superledende keramiske materialet LNBCO er betydelig forbedret, og den magnetiske fluks -festekraften forbedres også sterkt, noe som er av stor praktisk verdi i strøm, energilagring og transport. Peking University bruktZro2som et underlag og oppvarmet det til omtrent 200 ° C, og fordampet y (eller annetSjeldne jordarter), BA-oksider og Cu på underlaget i lag for diffusjonsbehandling, og varme behandlet dem i temperaturområdet 800-900 ° C. Den resulterende superledende keramikk viste god metallisk motstandstemperaturkoeffisient over 100K. Kagoshima University i Japan la tilsjelden jordLA til SR- og NB -oksider for å lage en keramisk film, som viste superledelse ved 255K.

2 Bruksområde i piezoelektrisk keramikk bly titanat (PBTIO3) er en typisk piezoelektrisk keramikk med mekanisk energi-elektrisk energikoblingseffekt. Den har en høy curie -temperatur (490 ° C) og en lav dielektrisk konstant, og er egnet for påføring under høye temperaturer og høyfrekvente forhold. Under preparat- og kjøleprosessen er imidlertid mikrosprekker utsatt for å oppstå på grunn av den kubiske tetagonale faseovergangen. For å løse dette problemet brukes sjeldne jordarter for å endre det. Etter sintring ved 1150 ° C kan Re-PBTIO3 keramikk med en relativ tetthet på 99% oppnås. Mikrostrukturen er betydelig forbedret og kan brukes til å produsere svinger -matriser som fungerer under høye frekvensforhold på 75MHz. I bly zirkonat titanat (PZT) piezoelektrisk keramikk med høye piezoelektriske koeffisienter, ved å tilsette sjeldne jordoksider som som somLA2O3, SM2O3, ogND2O3, Sintering -egenskapene til PZT -keramikk kan forbedres betydelig og stabile elektriske og piezoelektriske egenskaper. I tillegg kan ytelsen til PZT keramikk forbedres ved å tilsette en liten mengde sjeldne jordoksidCEO2. Etter å ha tilsatt CEO2, øker volumresistiviteten til PZT -keramikk, noe som bidrar til realisering av polarisering under høy temperatur og høyt elektrisk felt i prosessen, og dens motstand mot aldring og aldring av temperaturen forbedres også. PZT keramikk modifisert avSjeldne jordarterhar blitt mye brukt i høyspent generatorer, ultralydgeneratorer, akustiske transdusere og andre enheter under vann.

3Bruksområde i ledende keramikk yttrium-stabilisert zirconia (YSZ) keramikk medsjelden jordoksid Y2O3Som tilsetningsstoff har god termisk og kjemisk stabilitet ved høye temperaturer, er gode oksygenionledere, og har en fremtredende posisjon i ioneledig keramikk. YSZ keramiske sensorer har blitt brukt med suksess for å måle oksygen-delvis trykk i bilens eksos, effektivt kontrollere luft/drivstoffforholdet og har betydelige energisparende effekter. De har blitt mye brukt i industrikjeler, smelteovner, forbrenningsovner og annet forbrenningsbasert utstyr. Imidlertid viser YSZ keramikk bare høy ionisk konduktivitet når temperaturen er høyere enn 900 ° C, så anvendelsen deres er fremdeles underlagt visse begrensninger. Eksisterende forskning har funnet at å legge til en passende mengde Y2O3 ellerGD2O3 to Bi2O3Keramikk med høyere ionisk ledningsevne kan stabilisere BI2O3 ansiktssentrert kubikkfase til romtemperatur. Samtidig har røntgendiffraksjonsmønstre også vist at (Bi2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 og (Bi2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 er begge stabile ansiktssentrerte kubiske strukturer med høy oksygenion-konduktivitet. Etter å ha belagt siden av denne keramikken med en beskyttende film av (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08, kan brenselceller og oksygenensorer med høy ionisk ledningsevne og god stabilitet som kan fungere under middels temperaturforhold (500 ~ 800 ℃) kan være forberedt og samlet, noe som er overordnet til å løse vanskeligheter som er brakt av høy-peratatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatatååå.

4 Bruksområde i dielektrisk keramikk Dielektrisk keramikk brukes hovedsakelig til å lage keramiske kondensatorer og mikrobølgeovn dielektriske komponenter. I dielektrisk keramikk somTiO2, MGTIO3,Batio3og deres sammensatte dielektriske keramikk, legge tilSjeldne jordartersom LA, ND og DY kan forbedre sine dielektriske egenskaper betydelig. For eksempel, i BATIO3 keramikk med en høy dielektrisk konstant, kan tilsetning av LA og ND sjeldne jordforbindelser med en dielektrisk konstant verdi på ε = 30 ~ 60 holde sin dielektriske konstante stabil over et bredt temperaturområde, og enhetens levetid er betydelig forbedret. I dielektrisk keramikk for termiske kompensasjonskondensatorer kan sjeldne jordarter også tilsettes på riktig måte etter behov for å forbedre eller justere den dielektriske konstanten, temperaturkoeffisienten og kvalitetsfaktoren for keramikk, og dermed utvide applikasjonsområdet. Den termisk stabile kondensatorens magnesiumtitanat keramikk modifiseres med LA2O3, og den oppnådde MgO · TiO2-LA2O3-TiO2 keramikk og Catio3-MGTIO3-LA2TIO5 keramikk opprettholder ikke bare de opprinnelige egenskapene til lavt dielektrisk tap og temperaturkoeffisient, men forbedrer også dereskonstant.

5 Bruksområde innen sensitiv keramikksensitiv keramikk er en viktig type funksjonell keramikk. De er preget av å være følsomme for visse ytre forhold som spenning, gasssammensetning, temperatur, fuktighet, etc. Derfor kan de overvåke kretsløp, driftsprosesser eller miljøer gjennom reaksjonen eller endringen av deres relaterte elektriske ytelsesparametere. De er mye brukt som senserende elementer i kontrollkretser, slik at de også kalles sensorkeramikk. Det er en nær sammenheng mellom sjeldne jordarter og ytelsen til denne typen keramikk.
(1) Elektrooptisk keramikk: Ved å tilsette sjelden jordoksidLA2O3For PZT kan gjennomsiktige bly lanthanum zirkonat titanat (PLZT) elektrooptisk keramikk oppnås. Den originale matriksmaterialet PZT er generelt ugjennomsiktig på grunn av tilstedeværelsen av porer, korngrensefaser og anisotropi, mens tilsetningen av LA2O3 gjør mikrostrukturen ensartet, i stor grad eliminerer porene, svekker fase -anisotropien, og reduserer lyset ved å ha en betydelig rense. Derfor har PLZT god lysoverføringsytelse. PLZT er mye brukt i vernebriller for å skjerme atomeksplosjonsstråling, vinduer av tunge bombefly, optiske kommunikasjonsmodulatorer, holografiske opptaksenheter, etc.
(2) Varistor keramikk: Central South University of Technology studerte effekten av sjeldne jordelementer på de elektriske egenskapene til ZnO Varistor keramikk. Etter at Zno Varistor keramikk ble dopet med sjelden jordoksidLA2O3, deres VARISTOR -spenning VLMA -verdien økte betydelig; Når dopingmengden økte fra 0,1% til 10%, falt den ikke -lineære koeffisienten α for keramikken fra 20 til 1, og hadde i utgangspunktet ingen varistoregenskaper. Derfor, for ZnO keramikk, kan doping med lav konsentrasjon sjeldent jordelement øke dens varistorspenningsverdi, men har liten effekt på den ikke-lineære koeffisienten; Og doping med høy konsentrasjon viser ikke varistoregenskaper.
(3) Gassfølsom keramikk: Siden 1970-tallet har folk gjort mye forskning på rollen som å legge til sjeldne jordoksider til gassfølsomme keramiske materialer som ZnO,Sno2ogFe2O3, og har produsert ABO3 og A2BO4 sjeldne jordkomposittoksydmaterialer. Forskningsresultater viser at å legge til sjeldne jordoksider til ZnO kan forbedre sin følsomhet for propylen betydelig; legge tilCEO2Til Sno2 kan produsere et sintret element som er følsomt for etanol.
(4) Thermistor Ceramics: Barium Titanate (BATIO3) er den mest studerte og mye brukte Thermistor Ceramics. Når spor sjeldne jordelementer som LA, CE, SM, DY, Y, etc. tilsettes BATIO3 (den molare atomfraksjonen kontrolleres til å være 0,2% til 0,3%), er en del av BA2+ erstattet av RE3+ med en radius som ligner Ba2+, genererer overflødig positive ladninger og dannende svakt bundet elektronen ved å handle av den handlingen av den handlingen av den handlingen av den handlingen av den handlingen som den handlingen Ti Ti 4 -en som er betydelig, og danner resistens med en Imidlertid, hvis dopingbeløpet overstiger en viss verdi, på grunn av dannelsen av BA2+ ledige stillinger og forsvinningen av ledende bærere, stiger resistiviteten til keramikken skarpt og til og med blir en isolator.
(5) Fuktighetsfølsom keramikk: Blant de forskjellige typene fuktighetsfølsom keramikk er de sjeldne jordene som for øyeblikket er lagt til hovedsakelig lantan og oksider, så som SR1-XLAXSNO3-system, LA2O3-TiO2-system, LA2O3-TiO2-V2O5, SR0.95LA0.05Sno3 og SR0.95LA0.05Sno3 og SR0.95LA0.05Sno3 og SR0.95LA0.05SnO3 og SR0.95LA0.05Sno3 og SR0.0-TiO-TiO-system, la2O3-TiO-TiO-system, la2O3-tiO-TiO-TiO-tiO-systemet, la2o3-TiO-TiO-TiO-TiO-tiO-tiO-systemet. PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0.98O3-KH2PO3, etc. For ytterligere å forbedre følsomheten til fuktighetskeramikk, når det gjelder realisme og stabilitet, og for å forbedre deres praktiske, er det også nødvendig å styrke forskningen på påvirkningen avsjelden jordTillegg om de relevante egenskapene til keramikk.

Vi er spesialiserte i eksport sjeldne jordprodukter, for å kjøpe sjeldent jordprodukt, velkommen tilKontakter oss

Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com 

WhatsApp & Tlf: 008613524231522; 0086 13661632459