Elemente rare de pământsunt un termen general pentru 17 elemente metalice, inclusiv 15 elemente lantanide șiscandiumşiYttrium. De la sfârșitul secolului al XVIII -lea, au fost utilizate pe scară largă în metalurgie, ceramică, sticlă, petrochimice, imprimare și vopsire, agricultură și silvicultură și alte industrii. Aplicarea elementelor de pământ rare în industria ceramică a țării mele a început în anii '30. În anii '70, suma totală dePământuri rareUtilizat în materiale ceramice a ajuns la 70T/an, reprezentând aproximativ 2% până la 3% din totalul producției interne. În prezent, pământurile rare sunt utilizate în principal în ceramică structurală, ceramică funcțională, glazuri ceramice și alte câmpuri. Odată cu dezvoltarea continuă și aplicarea de noi materiale de pământ rare, pământurile rare sunt utilizate ca aditivi, stabilizatori și ajutoare de sinterizare în diverse materiale ceramice, ceea ce îmbunătățește considerabil performanța lor, reduce costurile de producție și face posibilă aplicația industrială.
Aplicarea elementelor de pământ rare în ceramica structurală
■ Aplicație înAl2o3Ceramica ceramicii Al2O3 sunt cele mai utilizate ceramică structurală datorită rezistenței lor ridicate, rezistenței la temperatură ridicată, izolației bune, rezistenței la uzură, rezistenței la coroziune și a proprietăților electromecanice bune. Adăugând oxizi rari de pământ, cum ar fiY2O3, LA2O3, SM2O3etc. poate îmbunătăți proprietățile de umectare ale materialelor compozite AL2O3, reduce punctul de topire al materialelor ceramice; Reduceți porozitatea materialului și creșteți densitatea; împiedică migrarea altor ioni, reduce rata de migrare a limitelor cerealelor, inhibă creșterea cerealelor și facilitează formarea de structuri dense; Îmbunătățiți rezistența fazei de sticlă, obținând astfel scopul îmbunătățirii proprietăților mecanice ale ceramicii Al2O3.
■ Aplicație înSi3n4Ceramicssi3n4 Ceramica au proprietăți mecanice excelente, proprietăți termice și stabilitate chimică și sunt cele mai promițătoare materiale pentru ceramica structurală la temperatură ridicată. Deoarece SI3N4 este un compus de legătură covalentă puternică, Si3n4 pur nu poate fi densificat prin sinterizarea convențională în fază solidă. Prin urmare, pe lângă sinterizarea reacției de nitridare directă a pulberii Si, trebuie adăugată o anumită cantitate de ajutor de sinterizare pentru a face un material dens. În prezent, ajutorul de sinterizare mai ideal pentru pregătirea ceramicii Si3n4 sunt rare oxizi de pământ, cum ar fiY2O3, ND2O3, șiLA2O3. Pe de o parte, acești rare oxizi de pământ reacționează cu o urmă SiO2 pe suprafața pulberii Si3N4 la temperaturi ridicate pentru a genera faze de sticlă cu temperatură ridicată care conțin azot, care promovează eficient sinterizarea ceramicii Si3n4; Pe de altă parte, ele formează limite de cereale de sticlă y-la-si-on cu o refractare ridicată și vâscozitate, au o rezistență la flexie ridicată la temperatură ridicată și o bună rezistență la oxidare și sunt ușor de precipitați compuși cristalini care conțin y și LA cu puncte de topire ridicate în condiții de temperatură ridicată, ceea ce îmbunătățește rezistența la fractura de temperatură ridicată a materialului.
■ Aplicație înZro2Ceramica Zro2 Ceramica are densitate ridicată, punct de topire ridicat și duritate, în special rezistența ridicată la îndoire și rezistența la fractură, care sunt cele mai mari dintre toate ceramica. Deoarece transformarea cristalului a ZRO2 este însoțită de o schimbare evidentă a volumului, domeniul de utilizare directă este limitat. Odată cu aprofundarea lucrărilor de cercetare, se constată că adăugarea de oxizi rari de pământ are un efect inhibitor și stabilizator mai bun asupra schimbării de fază a ZRO2. Oxizii de pământ rari folosiți în mod obișnuit sunt în principalY2O3,ND2O3, și CE2O3. Raza lor ionică este practic apropiată de cea a ZR4+și pot forma soluții solide monoclinice, tetragonale și cubice substituționale cu ZRO2. Acest tip de material ceramic ZRO2 are indicatori de performanță tehnici buni. De exemplu,CEO2Poate forma o regiune de fază a soluției solide de zirconiu tetragonal într -o gamă largă cu ZRO2, care este un bun material electrolit solid. ZRO2 (YSZ) stabilizat Y2O3 este un material conductor de ioni de oxigen excelent, care a fost utilizat pe scară largă în celulele de combustibil cu oxid solid (SOFC), senzori de oxigen și reactoare de membrană de oxidare parțială metan.
■ Aplicație înSicceramicăCarbură de siliciuCeramica este rezistentă la temperaturi ridicate, șoc termic, coroziune, uzură, conductivitate termică bună și greutate ușoară și sunt utilizate în mod obișnuit ceramică structurală la temperatură ridicată. Caracteristicile puternice de legătură covalentă aSicDeterminați că este dificil să se realizeze densificarea sinterizării în condiții normale. De obicei, este necesar să adăugați SIDA de sinterizare sau să folosiți procese de sinterizare izostatice fierbinți și calzi. Procesul de producție este complicat, iar costul este mare. Cel mai eficient ajutor de sinterizare pentru sinterizarea fără presiune a SIC este Al2O3-Y2O3; Materiale compozite ceramice sic-yag cu Y3Al5O12 (YAG pentru scurt), deoarece principalul ajutor de sinterizare poate obține sinterizarea densificării la o temperatură mai scăzută, astfel încât sunt considerate a fi unul dintre cele mai promițătoare sisteme ceramice din carbură de siliciu.
■ Aplicație înAlnceramicăAlneste un compus de legătură covalentă cu un punct de topire ridicat, conductivitate termică ridicată, constantă dielectrică scăzută și rezistență la coroziunea metalelor și aliajelor precum fier și aluminiu. Are o rezistență excelentă la temperatură ridicată în atmosfere speciale și este un substrat ideal de circuit integrat pe scară largă și material de ambalare. Deoarece ALN este o legătură covalentă, sinterizarea este foarte dificilă, iar un singur ajutor de sinterizare nu poate decât să reducă temperatura de sinterizare într -o măsură limitată, astfel încât SIDA -ul compozit (oxizi rari de metal pământ și oxizi de metal alcalin) sunt de obicei folosiți ca ajutoare de sinterizare pentru a forma o fază lichidă pentru a promova sinterizarea. În plus, SIDA de sinterizare poate reacționa și cu impurități de oxigen înAln, reduceți posturile vacante din aluminiu cauzate de oxigenul parțial care se dizolvă în rețeaua ALN și îmbunătățiți conductivitatea termică aAln.
■ Aplicarea în Sialon Ceramics Sialon Ceramics este un fel de ceramică de nitrură policristalină densă Si-no-alSi3n4ceramică. Sunt formate prin înlocuirea parțială a atomilor de Si și a atomilor înSi3n4de Atomii Al și A atomi în Al2O3. Rezistența lor, rezistența și rezistența lor la oxidare sunt mai bune decât ceramica SI3N4 și sunt deosebit de potrivite pentru componentele motorului ceramic și alte produse ceramice rezistente la uzură. Materialele Sialon nu sunt ușor de sinterizat. Introducerea oxizilor de pământ rari este favorabilă formării fazei lichide la o temperatură mai scăzută, ceea ce promovează eficient sinterizarea. În același timp, cationii de pământ rari pot intra în rețeaua fazei α-SI3N4, pot reduce conținutul fazei de sticlă și pot forma o fază de graniță, îmbunătățind temperatura camerei și performanța la temperaturi ridicate a materialului. Studiile au arătat că adăugarea de 1%Y2O3Poate forma o fază de sticlă la temperatură ridicată atunci când sinterizarea ceramicii sialon la temperaturi ridicate, care nu numai că promovează sinterizarea, dar își îmbunătățește și duritatea fracturii. În plus, adăugarea unei cantități mici de Y2O3 îmbunătățește foarte mult rezistența sa la oxidare.
Aplicarea elementelor de pământ rare în ceramica funcțională
Pământuri raresunt strâns legate de ceramica funcțională. Adăugând anumiteelemente rare de pământLa materiile prime ale multor ceramici funcționale nu numai că poate îmbunătăți sinterizarea, densitatea, puterea etc. a ceramicii, dar, mai important, poate îmbunătăți semnificativ efectele lor funcționale unice.
1Rolul în ceramica supraconductoare din 1987, când oamenii de știință materiale din China, Japonia, Statele Unite și alte țări au descoperit că ceramica oxiduluioxid de cupru de bariu yttrium(YBCO) au o superconductivitate excelentă la temperatură ridicată (TC până la 92K), oamenii au lucrat foarte mult în cercetarea performanței și dezvoltarea aplicației de ceramică superconductoare de temperatură rară de înaltă temperatură și au făcut multe progrese majore. Studiile japoneze au arătat că după înlocuirea lui Y în YBCO cuPământuri ușoare rare(LN) cum ar fiNd, Sm, Eu, șiGd, rezistența critică a câmpului magnetic al materialului ceramic superconductor rezultat este îmbunătățit semnificativ, iar forța de fixare a fluxului magnetic este, de asemenea, mult îmbunătățită, ceea ce are o valoare practică deosebită în electricitate, depozitarea și transportul de energie. Universitatea Peking a folositZro2ca substrat și l -a încălzit până la aproximativ 200 ° C și a evaporat y (sau altulPământuri rare), Oxizi BA și Cu pe substrat în straturi pentru tratamentul de difuzie și le-au tratat căldură în intervalul de temperatură de 800-900 ° C. Ceramica supraconductoare rezultată a arătat un coeficient de temperatură de rezistență metalică bună peste 100k. Universitatea Kagoshima din Japonia a adăugatPământ rarLA până la oxizi SR și NB pentru a face un film ceramic, care a prezentat superconductivitate la 255k.
2 Aplicare în ceramică piezoelectrică Lead Titanat (PBTIO3) este o ceramică piezoelectrică tipică cu efect mecanic de cuplare energetică energetică. Are o temperatură CURIE ridicată (490 ° C) și o constantă dielectrică scăzută și este potrivit pentru aplicare în condiții de temperatură ridicată și de înaltă frecvență. Cu toate acestea, în timpul procesului său de pregătire și răcire, micro-fisurile sunt predispuse să apară din cauza tranziției cubice-tetragonale. Pentru a rezolva această problemă, sunt folosite pământuri rare pentru a o modifica. După sinterizare la 1150 ° C, se poate obține ceramică RE-PBTIO3 cu o densitate relativă de 99%. Microstructura este îmbunătățită semnificativ și poate fi utilizată pentru fabricarea tablourilor de traductor care funcționează în condiții de înaltă frecvență de 75 MHz. În Titanatul de zirconat de plumb (PZT) ceramică piezoelectrică cu coeficienți piezoelectrici mari, prin adăugarea de oxizi rari de pământ, cum ar fiLA2O3, SM2O3, șiND2O3, Proprietățile de sinterizare ale ceramicii PZT pot fi îmbunătățite semnificativ și pot fi obținute proprietăți electrice și piezoelectrice stabile. În plus, performanța ceramicii PZT poate fi îmbunătățită prin adăugarea unei cantități mici de oxid de pământ rarCEO2. După adăugarea CEO2, rezistivitatea volumului ceramicii PZT crește, ceea ce este propice realizării polarizării la temperaturi ridicate și câmp electric ridicat în proces, iar rezistența sa la îmbătrânirea în timp și îmbătrânirea temperaturii sunt de asemenea îmbunătățite. Ceramica PZT modificată dePământuri rareau fost utilizate pe scară largă în generatoare de înaltă tensiune, generatoare cu ultrasunete, traductoare acustice subacvatice și alte dispozitive.
3Aplicare în ceramică conductivă cu ceramică cu Yttrium stabilizată de zirconia (YSZ) cuOxid rar de pământ Y2O3Deoarece aditivul are o stabilitate termică și chimică bună la temperaturi ridicate, sunt conductori buni de ioni de oxigen și au o poziție proeminentă în ceramica conductoare ionică. Senzorii ceramici YSZ au fost folosiți cu succes pentru a măsura presiunea parțială a oxigenului în evacuarea auto, controlează eficient raportul aer/combustibil și au efecte semnificative de economisire a energiei. Au fost utilizate pe scară largă în cazane industriale, cuptoare de topire, incineratoare și alte echipamente bazate pe combustie. Cu toate acestea, ceramica YSZ prezintă o conductivitate ionică ridicată doar atunci când temperatura este mai mare de 900 ° C, astfel încât aplicarea lor este încă supusă anumitor restricții. Cercetările existente au constatat că adăugarea unei cantități adecvate de Y2O3 sauGD2O3 to BI2O3Ceramica cu o conductivitate ionică mai mare poate stabiliza faza cubică centrată pe față BI2O3 la temperatura camerei. În același timp, modelele de difracție cu raze X au arătat, de asemenea, că (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 și (BI2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 sunt ambele structuri cubice centrate pe față stabile, cu o conductivitate cu ioni de oxigen ridicat. După acoperirea laterală a acestei ceramice cu o peliculă de protecție de (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08, celule de combustibil și senzori de oxigen cu o conductivitate ionică ridicată și o stabilitate bună care poate funcționa în condiții de temperatură medie (500 ~ 800 ℃) pot fi pregătite și asamblate, ceea ce este condus la rezolvarea dificultăților aduse de tehnologia de temperatură la nivel înalt.
4 Aplicarea în ceramica dielectrică ceramică dielectrică este utilizată în principal pentru a face condensatoare ceramice și componente dielectrice cu microunde. În ceramică dielectrică, cum ar fiTiO2, Mgtio3,Batio3și ceramica lor dielectrică compusă, adăugândPământuri rarecum ar fi LA, ND și Dy își pot îmbunătăți semnificativ proprietățile dielectrice. De exemplu, în ceramica BATIO3 cu o constantă dielectrică ridicată, adăugarea de compuși de pământ LA și ND cu o valoare constantă dielectrică de ε = 30 ~ 60 își poate menține constanta dielectrică stabilă pe o gamă largă de temperatură, iar durata de viață a dispozitivului este îmbunătățită semnificativ. În ceramica dielectrică pentru condensatoare de compensare termică, pământurile rare pot fi, de asemenea, adăugate în mod corespunzător, după cum este necesar, pentru a îmbunătăți sau regla constanta dielectrică, coeficientul de temperatură și factorul de calitate al ceramicii, extinzându -și gama de aplicații. Ceramica titanatului de magneziu stabil stabilă termic este modificată cu LA2O3, iar ceramica MgO · TiO2-LA2O3-TiO2 obținută și ceramica CATIO3-MGTIO3-LA2TIO5 nu numaiconstant.
5 Aplicarea în ceramică sensibilă la ceramică sensibilă este un tip important de ceramică funcțională. Acestea sunt caracterizate prin faptul că sunt sensibile la anumite condiții externe, cum ar fi tensiunea, compoziția gazelor, temperatura, umiditatea, etc. Prin urmare, pot monitoriza circuitele, procesele de funcționare sau medii prin reacția sau schimbarea parametrilor lor de performanță electrică aferente. Acestea sunt utilizate pe scară largă ca elemente de detectare în circuitele de control, deci sunt numite și ceramică senzor. Există o relație strânsă între pământurile rare și performanța acestui tip de ceramică.
(1) Ceramică electro-optică: prin adăugarea de oxid de pământ rarLA2O3Pentru PZT, se poate obține ceramica electro-optică a Zirconatului de Lanthanum Titanat (PLZT). Materialul matricial original PZT este, în general, opac datorită prezenței porilor, a fazelor de delimitare a cerealelor și a anisotropiei, în timp ce adăugarea de LA2O3 își face microstructura uniformă, elimină în mare măsură porii, își slăbește anisotropia și reduce semnificativ împrăștierea luminii cauzate de multiple refracții la limitele cerealelor și împrăștierea luminii cauzate de a doua fază. Prin urmare, PLZT are o performanță bună de transmisie a luminii. PLZT este utilizat pe scară largă în ochelari de protecție pentru protejarea radiațiilor de explozie nucleară, ferestrele de bombardiere grele, modulatoare de comunicare optică, dispozitive de înregistrare holografică etc.
(2) Varistor Ceramics: Central South University of Technology a studiat efectul elementelor de pământ rare asupra proprietăților electrice ale ceramicii ZnO Varistor. După ce ceramica ZnO Varistor a fost dopată cu oxid de pământ rarLA2O3, valoarea lor VLMA a tensiunii variatoare a crescut semnificativ; Când cantitatea de dopaj a crescut de la 0,1% la 10%, coeficientul neliniar α al ceramicii a scăzut de la 20 la 1 și, practic, nu a avut proprietăți variabile. Prin urmare, pentru ceramica ZnO, doparea rară a elementelor de pământ rare poate crește valoarea tensiunii sale variatoare, dar are un efect redus asupra coeficientului neliniar; iar dopajul cu concentrare ridicată nu prezintă caracteristici variate.
(3) Ceramică sensibilă la gaz: Din anii '70, oamenii au făcut o mulțime de cercetări cu privire la rolul de a adăuga oxizi rari de pământ la materiale ceramice sensibile la gaz, cum ar fi ZnO,Sno2şiFe2O3și au produs materiale de oxid compozit de pământ ABO3 și A2BO4. Rezultatele cercetărilor arată că adăugarea de oxizi rari de pământ la ZnO poate îmbunătăți semnificativ sensibilitatea acestuia la propilenă; adăugândCEO2a sno2 poate produce un element sinterizat sensibil la etanol.
(4) Ceramica termistorului: titanul de bariu (BATIO3) este cea mai studiată și utilizată pe scară largă ceramică termistor. Când urmele rare elemente de pământ, cum ar fi LA, CE, SM, Dy, Y, etc., sunt adăugate la BATIO3 (fracția atomică molară este controlată ca fiind de 0,2% până la 0,3%), o parte din Ba2+ este înlocuită cu RE3+ cu o rază similară cu Ba2+, generând excesul de sarcini pozitive și formarea electronilor slabi legați prin acțiunea; Cu toate acestea, dacă cantitatea de dopaj depășește o anumită valoare, datorită formării posturilor vacante BA2+ și dispariției purtătorilor conductori, rezistivitatea ceramicii crește brusc și chiar devine izolator.
(5) Ceramică sensibilă la umiditate: Printre diferitele tipuri de ceramică sensibilă la umiditate, pământele rare adăugate în prezent sunt în principal lantanum și oxizii săi, cum ar fi sistemul SR1-XLAXSNO3, sistemul LA2O3-TiO2, sistemul LA2O3-TiO2-V2O5, SR0.95LA0.05SNO3 și PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0.98O3-KH2PO3, etc. Pentru a îmbunătăți în continuare sensibilitatea ceramicii umidității, în ceea ce privește realismPământ rarAdăugare pe proprietățile relevante ale ceramicii.
Suntem specializați în export produse rare pe pământ, pentru a cumpăra un produs rar pe pământ, bun venit lane contactează
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Timpul post: februarie-06-2025