Редкоземельные элементыобщий термин для 17 металлических элементов, в том числе 15 элементов лантаноида искандийииттрийПолем С конца 18 -го века они широко использовались в металлургии, керамике, стекле, нефтехимии, печати и красят, сельском хозяйстве и лесном хозяйстве и других отраслях промышленности. Применение редкоземельных элементов в керамической промышленности моей страны началось в 1930 -х годах. В 1970 -х годах общая суммаРедко -ЗемлиИспользуемые в керамических материалах достиг 70t в год, что составляет от 2% до 3% от общего внутреннего производства. В настоящее время редкоземельные земли в основном используются в структурной керамике, функциональной керамике, керамических глазурях и других областях. Благодаря непрерывной разработке и применению новых редкоземельных материалов, редкие земли используются в качестве добавок, стабилизаторов и спекания в различных керамических материалах, что значительно улучшает их производительность, снижает производственные затраты и делает возможным их промышленное применение.
Применение редкоземельных элементов в структурной керамике
■ Приложение вAl2O3Керамика AL2O3 Керамика является наиболее широко используемой структурной керамикой из -за их высокой прочности, высокой температурной сопротивления, хорошей изоляции, устойчивости к износу, коррозионной стойкости и хороших электромеханических свойств. Добавление редкоземельных оксидов, таких какY2O3, LA2O3, SM2O3и т. д. может улучшить смачивающие свойства композитных материалов AL2O3, уменьшить температуру плавления керамических материалов; уменьшить пористость материала и увеличить плотность; помешать миграции других ионов, снизить скорость миграции границ зерна, ингибировать рост зерна и облегчить образование плотных структур; Улучшите прочность стеклянной фазы, тем самым достигая цели улучшения механических свойств керамики Al2O3.
■ Приложение вSi3n4Керамика CeramicsSi3n4 обладает отличными механическими свойствами, термическими свойствами и химической стабильностью, и являются наиболее перспективными материалами для высокотемпературной структурной керамики. Поскольку Si3n4 является сильным соединением ковалентной связи, чистый Si3n4 не может быть уплотнен в результате обычного спекания твердой фазы. Следовательно, в дополнение к реакции спекания прямого нитридации порошка Si, необходимо добавить определенное количество спекания, чтобы сделать плотный материал. В настоящее время более идеальными спекающими средствами для приготовления керамики SI3N4 являются редкоземельными оксидами Земли, такие какY2O3, ND2O3, иLA2O3Полем С одной стороны, эти редкоземельные оксиды реагируют с Trace SIO2 на поверхности порошка Si3n4 при высокой температуре, чтобы генерировать азотированные высокотемпературные стеклянные фазы, которые эффективно способствуют спеканию керамики Si3n4; С другой стороны, они образуют границы стеклянного зерна Y-La-Si-on с высокой рефрактерностью и вязкостью, имеют высокотемпературную прочность на изгиб и хорошую устойчивость к окислению и легко осаждать кристаллические соединения, содержащие Y, и LA с высокими точками плавления в условиях высокой температуры, что улучшает высокую температурную выносливость слома в материале.
■ Приложение вZro2Керамика Zro2 Ceramics имеет высокую плотность, высокую температуру плавления и твердость, особенно высокую силу изгиба и прочность на переломах, которые являются самыми высокими среди всей керамики. Поскольку кристаллическое преобразование ZRO2 сопровождается очевидным изменением объема, объем прямого использования ограничена. При углублении исследовательской работы обнаружено, что добавление оксидов редкоземельных элементов оказывает лучшее ингибирующее и стабилизирующее влияние на фазовое изменение Zro2. Обычно используются оксиды редкоземелью в основномY2O3ВND2O3и CE2O3. Их ионный радиус в основном близок к радиусу ZR4+, и они могут образовывать моноклинные, тетрагональные и кубические заместительные твердые растворы с Zro2. Этот тип керамического материала Zro2 имеет хорошие технические показатели эффективности. Например,Генеральный директор2может образовывать фазовую область тетрагонального твердого раствора циркония в широком диапазоне с Zro2, который является хорошим твердовым электролитным материалом. Стабилизированный Y2O3 ZRO2 (YSZ) является превосходным материалом ионного проводника кислорода, который широко использовался в твердых оксидных топливных элементах (SOFC), датчиках кислорода и частичных мембранных реакторах метана.
■ Приложение вSicкерамикаСиликоновый карбидКерамика устойчива к высоким температурам, термическим шоком, коррозии, износу, хорошей теплопроводности и легкой массой, и обычно используются высокотемпературная структурная керамика. Сильные ковалентные характеристики связиSicОпределите, что трудно достичь уплотнения спекания в нормальных условиях. Обычно необходимо добавлять спекание СПИДа или использовать горячую прессование и горячие изостатические нажатые процессы спекания. Производственный процесс сложный, а стоимость высока. Наиболее эффективной атмосферной помощи для безмощного спекания SIC является AL2O3-Y2O3; Керамические композитные материалы SIC-YAG с Y3AL5O12 (YAG для короткометражных), поскольку основная спекания может достигать уплотнения спекания при более низкой температуре, поэтому они считаются одной из наиболее перспективных керамических систем карбида из карбида кремния.
■ Приложение вАльтернативныйкерамикаАльтернативныйявляется ковалентным соединением с высокой точкой плавления, высокой теплопроводности, низкой диэлектрической постоянной и сопротивлением коррозии металлов и сплавов, таких как железо и алюминий. Он обладает превосходной высокотемпературной сопротивлением в специальной атмосфере и представляет собой идеальную крупномасштабную интегрированную подложку для цепи и упаковочный материал. Поскольку ALN является ковалентной связью, спекание очень сложно, а единая спекающая помощь может снизить температуру спекания в ограниченной степени, поэтому композитные средства (оксиды редкоземельных металлов и оксиды щелочных земных металлов) обычно используются в качестве спекания, образуя жидкую фазу, способствуя сиянию. Кроме того, спекание СПИД также могут реагировать с кислородными примесями вАльтернативный, уменьшить алюминиевые вакансии, вызванные частичным кислородом, растворяющимся в решетке ALN, и улучшить теплопроводностьАльтернативный.
■ Применение в керамике Sialon Ceramics Ceramics является своего рода плотной поликристаллической нитридной керамикой, разработанной на основеSi3n4керамика. Они образуются путем частичной замены атомов Si и атомов N вSi3n4Атомами и атомами О в Al2O3. Их сила, прочность и устойчивость к окислению лучше, чем керамика Si3N4, и они особенно подходят для компонентов керамического двигателя и других износостойких керамических продуктов. Материалы сиалона нелегко спекать. Внедрение оксидов редкоземелью способствует образованию жидкой фазы при более низкой температуре, которая эффективно способствует спеканию. В то же время, редкоземельные катионы могут войти в решетку фазы α-SI3N4, уменьшить содержание стеклянной фазы и образовывать граничную фазу зерна, повышая комнатную температуру и высокую температуру материала. Исследования показали, что добавление 1%Y2O3может образовывать высокотемпературную стеклянную фазу при спекании сиалонской керамики при высоких температурах, что не только способствует спеканию, но и улучшает его вязкость перелома. Кроме того, добавление небольшого количества Y2O3 также значительно повышает его устойчивость к окислению.
Применение редкоземельных элементов в функциональной керамике
Редко -Землитесно связаны с функциональной керамикой. Добавление определенногоредкоземельные элементыДля сырья многих функциональной керамики может не только улучшить спекание, плотность, прочность и т. Д. Керамики, но, что более важно, это может значительно улучшить их уникальные функциональные эффекты.
1Роль в сверхпроводящей керамике с 1987 года, когда материальные ученые из Китая, Японии, Соединенных Штатов и других стран обнаружили, что оксидная керамикаиттрий барий оксид меди(YBCO) обладают отличной высокотемпературной сверхпроводимости (TC до 92K), люди проделали большую работу над исследованиями эффективности и разработке применения высокотемпературной керамики редкоземельной системы и добились большого прогресса. Японские исследования показали, что после замены Y в YBCO налегкие редкоземельные земли(LN), напримерNd, Sm, Eu, иGdКритическая сила магнитного поля результирующего сверхпроводящего LNBCO значительно улучшена, а сила магнитного потока также значительно повышена, что имеет большую практическую ценность в электричестве, хранении энергии и транспортировке. Пекинский университет использовалсяZro2В качестве субстрата и нагреть его примерно до 200 ° C, и испарился Y (или другиеРедко -Земли), Оксиды BA и Cu на субстрате в слоях для диффузионной обработки, и термообработало их в температурном диапазоне 800-900 ° C. Полученная сверхпроводящая керамика показала хороший коэффициент температуры температуры металлического сопротивления выше 100 тыс.. Университет Кагосимы в Японии добавилРедко -земляОксиды от LA до SR и NB для создания керамической пленки, которая демонстрировала сверхпроводимость в 255 тысяч.
2 Применение в пьезоэлектрической керамике ведущий титанат (PBTIO3) является типичной пьезоэлектрической керамикой с эффектом связи механической энергии-электрической энергии. Он имеет высокую температуру CURIE (490 ° C) и низкую диэлектрическую постоянную и подходит для применения в условиях высокой температуры и высокой частоты. Тем не менее, во время процесса подготовки и охлаждения микро-трещины склонны возникать из-за кубического тетрагонального фазового перехода. Чтобы решить эту проблему, редкие Земли используются для ее модификации. После спекания при 1150 ° C можно получить керамику Re-Pbtio3 с относительной плотностью 99%. Микроструктура значительно улучшается и может использоваться для производства массивов преобразователей, работающих в высокочастотных условиях 75 МГц. В свинцовом цирконат титанат (PZT) пьезоэлектрическая керамика с высокими пьезоэлектрическими коэффициентами, добавляя редкоземельные оксиды, такие какLA2O3, SM2O3, иND2O3, спекания керамики PZT могут быть значительно улучшены, и могут быть получены стабильные электрические и пьезоэлектрические свойства. Кроме того, производительность PZT Ceramics может быть улучшена, добавив небольшое количество оксида редкоземельного элементаГенеральный директор2Полем После добавления CEO2 объемное сопротивление PZT Ceramics увеличивается, что способствует реализации поляризации при высокой температуре и высоком электрическом поле в процессе, и его сопротивление временному старению и старению температуры также улучшается. PZT Ceramics модифицированаРедко -Землишироко используются в высоковольтных генераторах, ультразвуковых генераторах, подводных акустических преобразователях и других устройствах.
3Применение в проводящей керамике иттрий-стабилизированной цирконии (YSZ) керамики средкоземельный оксид Y2O3Поскольку добавка обладает хорошей тепловой и химической стабильностью при высоких температурах, являются хорошими кислородом -ионными проводниками и имеют заметное положение в ионной проводящей керамике. Керамические датчики YSZ были успешно использованы для измерения частичного давления кислорода при выхлопных газе, эффективно контролируя соотношение воздуха и топлива и оказывают значительные энергосберегающие эффекты. Они широко использовались в промышленных котлах, выплавке печи, мусоросжигателях и других оборудовании на основе сгорания. Тем не менее, керамика YSZ демонстрирует высокую ионную проводимость только при температуре выше 900 ° C, поэтому их применение по -прежнему подлежит определенным ограничениям. Существующие исследования показали, что добавление соответствующего количества Y2O3 илиGD2O3 to BI2O3Керамика с более высокой ионной проводимостью может стабилизировать соседнюю лицевую фозу BI2O3 до комнатной температуры. В то же время, рентгеновские дифракционные паттерны также показали, что (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 и (BI2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 являются стабильными кубическими структурами с высоким содержанием кислорода. После покрытия стороной этой керамики защитной пленкой (ZRO2) 0,92 (Y2O3) 0,08, топливные элементы и датчики кислорода с высокой ионной проводимостью и хорошей стабильностью, которые могут работать в условиях средней температуры (500 ~ 800 ℃)
4 Применение в диэлектрической керамике диэлектрическая керамика в основном используется для изготовления керамических конденсаторов и микроволновых диэлектрических компонентов. В диэлектрической керамике, такой какTio2, Mgtio3,Batio3и их составная диэлектрическая керамика, добавляяРедко -Землитакие как LA, ND и DY могут значительно улучшить свои диэлектрические свойства. Например, в керамике BATIO3 с высокой диэлектрической постоянной, добавление LA и ND редкоземельных соединений с диэлектрической проницаемой значением ε = 30 ~ 60 может сохранять свою диэлектрическую постоянную стабиль в широком температурном диапазоне, а срок службы устройства значительно улучшен. В диэлектрической керамике для конденсаторов тепловой компенсации редкоземельные Земли также могут быть надлежащим образом добавлены по мере необходимости для улучшения или корректировки диэлектрической постоянной, температурной коэффициенты и коэффициента качества керамики, тем самым расширяя диапазон применения. Термически стабильный конденсатор магний титанат керамика модифицирована с помощью LA2O3, и полученная керамика MGO · TiO2-LA2O3-TiO2 и Catio3-Mgtio3-La2TiO5 Ceramics не только сохраняет первоначальные характеристики низких диэлектрических потерь и коэффициента температуры, но также значительно улучшает их диэлектрические характеристики.постоянный.
5 Применение в чувствительной керамике чувствительной керамики является важным типом функциональной керамики. Они характеризуются чувствительными к определенным внешним условиям, таким как напряжение, состав газа, температура, влажность и т. Д. Следовательно, они могут контролировать схемы, эксплуатационные процессы или среды посредством реакции или изменения связанных с ними параметров электрической производительности. Они широко используются в качестве чувствительных элементов в управляющих цепях, поэтому их также называют датчикой керамикой. Существует тесная связь между редкоземелью и производительностью керамики этого типа.
(1) Электрооптическая керамика: добавляя редкоземельную оксид землиLA2O3Для PZT может быть получена прозрачная свинцовая цирконат цирконата (PLZT). Оригинальный матричный материал PZT, как правило, непрозрачен из -за присутствия пор, граничных фаз зерна и анизотропии, в то время как добавление LA2O3 делает его микроструктуру равномерной, в значительной степени устраняет поры, ослабляет его анизотропию и значительно уменьшает разброс света, вызванный множественными преломления на границах зерна и световым рассеянием. Следовательно, PLZT обладает хорошей производительностью световой передачи. PLZT широко используется в защитных очках для защиты ядерного взрыва, окна тяжелых бомбардировщиков, модуляторы оптической связи, голографические устройства записи и т. Д.
(2) Вариантная керамика: Технологический университет Центрального юга изучал влияние редкоземельных элементов на электрические свойства варисторной керамики ZnO. После того, как Zno Varistor Ceramics была легирована редкоземельным оксидомLA2O3, их значение VLMA, их варисторное напряжение значительно увеличилось; Когда допинг увеличился с 0,1% до 10%, нелинейный коэффициент α керамики уменьшился с 20 до 1 и в основном не имел варисторных свойств. Следовательно, для керамики ZnO, легирование редкоземельного элемента с низким концентрацией может увеличить значение его варисторного напряжения, но мало влияет на нелинейный коэффициент; и допинг высокого концентрации не показывает варисторных характеристик.
(3) чувствительная к газу керамика: с 1970-х годов люди провели много исследований о роли добавления редкоземельных оксидов к газочувствительным керамическим материалам, таким как Zno,SNO2иFe2O3, и произвели ABO3 и A2BO4 Редко -Земли, композитные оксидные материалы. Результаты исследований показывают, что добавление редкоземельных оксидов в ZnO может значительно улучшить его чувствительность к пропилену; добавлениеГенеральный директор2Для SNO2 может производить спеченный элемент, который чувствителен к этанолу.
(4) Термисторная керамика: титанат бария (BATIO3) является наиболее изученной и широко используемой термисторной керамикой. При трассе редкоземельных элементов, таких как LA, CE, SM, DY, Y и т. Д., Добавляются к BATIO3 (молярная атомная фракция контролируется как от 0,2% до 0,3%), часть BA2+ заменяется RE3+ с радиусом, аналогичным BA2+, генерируя избыточные положительные заряды и образуя слабосвязанный электронс через действие TI4+, так что устойчивости к CerAMAMIC; Однако, если допинг превышает определенное значение, из -за образования вакансий Ba2+ и исчезновения проводящих носителей, удельное сопротивление керамики резко возрастает и даже становится изолятором.
(5) чувствительная к влажности керамика: среди различных типов чувствительной к влажности керамики, редкоземельные в настоящее время добавляются в основном система Lanthanum и ее оксиды, такие как SR1-xlaxsno3, система LA2O3-TiO2, система LA2O3-V2O5, SR0.95LA0.05SNO3 и 3-й. PD0,91LA0.09 (ZR0,65TI0,35) 0,98O3-KH2PO3 и т. Д. Чтобы еще больше повысить чувствительность керамики влажности с точки зрения реализма и стабильности и повысить их практичность, также необходимо укрепить исследование влияния влиянияРедко -землядополнение к соответствующим свойствам керамики.
Мы специализируемся на экспорте редкоземельных продуктов, чтобы купить редкоземельный продукт, добро пожаловатьсвязывается с нами
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Время публикации: февраль-06-2025