Hva er påvirkningen av sjeldne jordartsmetalloksider i keramiske belegg?

Keramikk, metallmaterialer og polymermaterialer er oppført som de tre viktigste faste materialene. Keramikk har mange utmerkede egenskaper, som høytemperaturmotstand, korrosjonsmotstand, slitestyrke, etc., fordi atombindingsmodusen til keramikk er ionisk binding, kovalent binding eller blandet ion-kovalent binding med høy bindingsenergi. Keramisk belegg kan endre utseendet, strukturen og ytelsen til den ytre overflaten av substratet, Belegg-substrat-kompositt er foretrukket for sin nye ytelse. Det kan organisk kombinere de originale egenskapene til underlaget med egenskapene til høy temperaturbestandighet, høy slitestyrke og høy korrosjonsmotstand til keramiske materialer, og gi full spill til de omfattende fordelene til de to typer materialer, så det er mye brukt i romfart , luftfart, nasjonalt forsvar, kjemisk industri og annen industri.

Sjeldne jordarter kalles "skattehuset" av nye materialer, på grunn av sin unike 4f ​​elektroniske struktur og fysiske og kjemiske egenskaper. Imidlertid brukes rene sjeldne jordmetaller sjelden direkte i forskning, og sjeldne jordartsforbindelser brukes mest. De vanligste forbindelsene er CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS og ferrosilisium av sjeldne jordarter. Disse sjeldne jordartsforbindelsene kan forbedre strukturen og egenskapene til keramiske materialer og keramiske belegg.

I påføring av sjeldne jordartsoksider i keramiske materialer

Å legge til sjeldne jordartsmetaller som stabilisatorer og sintringshjelpemidler til forskjellige keramer kan redusere sintringstemperaturen, forbedre styrken og seigheten til noen strukturelle keramiske materialer, og dermed redusere produksjonskostnadene. Samtidig spiller sjeldne jordelementer også en svært viktig rolle i halvledergasssensorer, mikrobølgemedier, piezoelektrisk keramikk og annen funksjonell keramikk. Forskningen fant at det er bedre å legge til to eller flere sjeldne jordartsmetall-oksider til alumina-keramikk enn å legge til et enkelt sjeldne jordarts-oksid til alumina-keramikk. Etter optimaliseringstest har Y2O3+CeO2 best effekt. Når 0,2 % Y2O3+0,2 % CeO2 tilsettes ved 1490 ℃, kan den relative tettheten til sintrede prøver nå 96,2 %, noe som overstiger tettheten til prøvene med et hvilket som helst sjeldne jordartsmetalloksid Y2O3 eller CeO2 alene.

Effekten av La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 for å fremme sintring er bedre enn å tilsette bare La2O3, og slitestyrken er åpenbart forbedret. Det viser også at blanding av to sjeldne jordartsmetalloksider ikke er et enkelt tillegg, men det er en interaksjon mellom dem, noe som er mer fordelaktig for sintring og ytelsesforbedring av alumina-keramikk, men prinsippet gjenstår å studere.

I tillegg er det funnet at tilsetning av blandede sjeldne jordmetalloksider som sintrings-AIDS kan forbedre migreringen av materialer, fremme sintringen av MgO-keramikk og forbedre tettheten. Men når innholdet av blandet metalloksid er mer enn 15 %, reduseres den relative tettheten og den åpne porøsiteten øker.

For det andre, påvirkningen av sjeldne jordartsoksider på egenskapene til keramiske belegg

Eksisterende forskning viser at sjeldne jordartselementer kan foredle kornstørrelsen, øke tettheten, forbedre mikrostrukturen og rense grensesnittet. Det spiller en unik rolle i å forbedre styrken, seigheten, hardheten, slitestyrken og korrosjonsbestandigheten til keramiske belegg, noe som forbedrer ytelsen til keramiske belegg til en viss grad og utvider bruksområdet for keramiske belegg.

1

Forbedring av mekaniske egenskaper til keramiske belegg med sjeldne jordartsoksider

Sjeldne jordartsoksider kan forbedre hardheten, bøyestyrken og strekkfastheten til keramiske belegg betydelig. De eksperimentelle resultatene viser at strekkfastheten til belegget effektivt kan forbedres ved å bruke Lao _ 2 som tilsetning i Al2O3+3 % TiO _ 2-materiale, og strekkfastheten kan nå 27,36 MPa når mengden av Lao _ 2 er 6,0 %. Tilsetning av CeO2 med massefraksjon på 3,0% og 6,0% til Cr2O3-materiale, strekkfastheten til belegget er mellom 18~25MPa, som er større enn den opprinnelige 12~16MPa Men når innholdet av CeO2 er 9,0%, vil strekkstyrken bindingsstyrken reduseres til 12~15MPa.

2

Forbedring av termisk sjokkmotstand for keramisk belegg av sjeldne jordarter

Termisk støtmotstandstest er en viktig test for å kvalitativt reflektere bindingsstyrken mellom belegg og substrat og tilpasningen av termisk ekspansjonskoeffisient mellom belegg og substrat. Det gjenspeiler direkte beleggets evne til å motstå avskalling når temperaturen endres vekselvis under bruk, og reflekterer også beleggets evne til å motstå mekanisk støttretthet og bindeevne med underlaget fra siden. Derfor er det også nøkkelfaktoren å bedømme kvaliteten på keramisk belegg.

Forskningen viser at tilsetning av 3,0% CeO2 kan redusere porøsiteten og porestørrelsen i belegget, og redusere spenningskonsentrasjonen ved kanten av porene, og dermed forbedre den termiske støtmotstanden til Cr2O3-belegget. Imidlertid ble porøsiteten til Al2O3 keramisk belegg redusert, og bindingsstyrken og levetiden til termisk sjokksvikt til belegget økte åpenbart etter tilsetning av LaO2. Når tilsetningsmengden av LaO2 er 6 % (massefraksjon), er beleggets termiske sjokkmotstand best, og levetiden for termisk sjokksvikt kan nå 218 ganger, mens termisk sjokkbruddlevetid for belegget uten LaO2 bare er 163 ganger.

3

Sjeldne jordartsoksider påvirker slitestyrken til belegg

De sjeldne jordartsoksidene som brukes for å forbedre slitestyrken til keramiske belegg er for det meste CeO2 og La2O3. Deres sekskantede lagstruktur kan vise god smørefunksjon og opprettholde stabile kjemiske egenskaper ved høy temperatur, noe som effektivt kan forbedre slitestyrken og redusere friksjonskoeffisienten.

Forskningen viser at friksjonskoeffisienten til belegget med riktig mengde CeO2 er liten og stabil. Det har blitt rapportert at tilsetning av La2O3 til plasmasprayet nikkelbasert cermetbelegg åpenbart kan redusere friksjonsslitasje og friksjonskoeffisient for belegget, og friksjonskoeffisienten er stabil med små svingninger. Sliteoverflaten til kledningslag uten sjeldne jordarter viser alvorlig vedheft og sprø brudd og avskalling, Imidlertid viser belegget som inneholder sjeldne jordarter svak vedheft på den slitte overflaten, og det er ingen tegn til sprø avskalling i store områder. Mikrostrukturen til sjeldne jord-dopet belegg er tettere og mer kompakt, og porene reduseres, noe som reduserer den gjennomsnittlige friksjonskraften som bæres av mikroskopiske partikler og reduserer friksjon og slitasje Doping av sjeldne jordarter kan også øke krystallplanavstanden til cermets, Det fører til endringen av interaksjonskraften mellom de to krystallflatene og reduserer friksjonskoeffisienten.

Sammendrag:

Selv om sjeldne jordartsoksider har oppnådd store prestasjoner i påføringen av keramiske materialer og belegg, som effektivt kan forbedre mikrostrukturen og de mekaniske egenskapene til keramiske materialer og belegg, er det fortsatt mange ukjente egenskaper, spesielt når det gjelder å redusere friksjon og slitasje. styrke og slitestyrke av materialer samarbeider med deres smøreegenskaper har blitt en viktig retning verdig diskusjon innen tribologi.

Tlf.: +86-21-20970332E-post:info@shxlchem.com