Redki zemeljski elementiso splošni izraz za 17 kovinskih elementov, vključno s 15 elementi lantanida inSkandijinyttrium. Od konca 18. stoletja so jih pogosto uporabljali v metalurgiji, keramiki, steklu, petrokemikali, tiskanju in barvanju, kmetijstvu in gozdarstvu ter drugih panogah. Uporaba redkih zemeljskih elementov v keramični industriji moje države se je začela v tridesetih letih prejšnjega stoletja. V 70. letih prejšnjega stoletja je skupni znesekredke zemeljUporablja se v keramičnih materialih, ki so dosegli 70T/leto, kar predstavlja približno 2% do 3% celotne domače proizvodnje. Trenutno se redke zemlje uporabljajo predvsem v strukturni keramiki, funkcionalni keramiki, keramični glazuri in drugih poljih. Z neprekinjenim razvojem in uporabo novih redkih zemeljskih materialov se redke zemlja uporabljajo kot aditivi, stabilizatorji in sintranje v različnih keramičnih materialih, kar močno izboljša njihovo delovanje, zmanjša proizvodne stroške in omogoča njihovo industrijsko uporabo.
Uporaba redkih zemeljskih elementov v strukturni keramiki
■ Prijava vAl2O3Keramika AL2O3 Keramika je najpogosteje uporabljena konstrukcijska keramika zaradi visoke trdnosti, visoke temperaturne odpornosti, dobre izolacije, odpornosti proti obrabi, korozijske odpornosti in dobrih elektromehanskih lastnosti. Dodajanje redkih zemeljskih oksidov, kot jeY2O3, La2o3, SM2O3, itd. lahko izboljšajo vlažne lastnosti kompozitnih materialov Al2O3, zmanjšajo tališče keramičnih materialov; zmanjšati poroznost materiala in povečati gostoto; ovirati selitev drugih ionov, zmanjšati stopnjo migracije mej zrn, zaviranje rasti zrn in olajšati oblikovanje gostih struktur; Izboljšajte moč steklene faze in s tem dosežete namen izboljšanja mehanskih lastnosti keramike Al2O3.
■ Prijava vSi3n4CeramicsSI3N4 Keramika ima odlične mehanske lastnosti, toplotne lastnosti in kemično stabilnost ter so najbolj obetavni materiali za visokotemperaturno strukturno keramiko. Ker je SI3N4 močna kovalentna vezi, čiste Si3N4 ni mogoče zgostiti s konvencionalnim sintranjem trdne faze. Zato je treba poleg reakcijskega sintranja neposredne nitridacije SI praška dodati tudi določeno količino sintranja pomoči, da se naredi gost material. Trenutno so bolj idealni sintranski pripomočki za pripravo keramike Si3N4 redki zemeljski oksidi, kot soY2O3, ND2O3inLa2o3. Po eni strani ti redki zemeljski oksidi reagirajo s sledom SiO2 na površini prahu Si3N4 pri visoki temperaturi, da ustvarijo visokotemperaturne steklene faze, ki vsebujejo dušik, ki učinkovito spodbujajo sintranje keramike Si3N4; Po drugi strani pa tvorijo meje steklenega zrna Y-La-Si-On z visoko ognjevzrodnostjo in viskoznostjo, imajo visoko visokotemperaturno upogibno moč in dobro odpornost na oksidacijo in jih je enostavno oboriti s kristalnimi spojinami, ki vsebujejo Y in LA z visokimi talilnimi točkami v visokih temperaturnih pogojih, kar izboljšuje visoko temperaturno žilavost zloma.
■ Prijava vZro2Keramika Zro2 keramika ima visoko gostoto, visoko tališče in trdoto, zlasti z visoko upogibno močjo in žilavost zloma, ki so med vsemi keramiki najvišji. Ker kristalna transformacija Zro2 spremlja očitna sprememba volumna, je obseg neposredne uporabe omejen. S poglabljanjem raziskovalnega dela ugotovimo, da ima dodajanje redkih zemeljskih oksidov boljši zaviralni in stabilizacijski učinek na fazno spremembo ZrO2. Pogosto uporabljeni redki zemeljski oksidi so večinomaY2O3,ND2O3in CE2O3. Njihov ionski polmer je v osnovi blizu tistega ZR4+in lahko z ZrO2 tvorijo monoklinične, tetragonalne in kubične nadomestne trdne rešitve. Ta vrsta keramičnega materiala Zro2 ima dobre kazalnike tehnične zmogljivosti. Na primer,CEO2Lahko tvori fazno območje trdne raztopine tetragonalne cirkonije v širokem območju z Zro2, ki je dober trden elektrolitni material. Y2O3-stabiliziran Zro2 (YSZ) je odličen material za kisikovo ionsko prevodnico, ki se pogosto uporablja v gorivnih celicah s trdnim oksidom (SOFC), senzorji kisika in delnim oksidacijskim reaktorjem metana.
■ Prijava vSickeramikaSilicijev karbidKeramika je odporna na visoke temperature, toplotni šok, korozijo, obrabo, dobro toplotno prevodnost in lahka masa ter se pogosto uporabljajo visokotemperaturne konstrukcijske keramike. Močne kovalentne značilnosti vezaveSicUgotovite, da je v normalnih pogojih težko doseči sintrano zgoščevanje. Običajno je potrebno dodati sintranske pripomočke ali uporabiti vroče stiskanje in vroče izostatične procese sintranja. Proces proizvodnje je zapleten, stroški pa visoki. Najučinkovitejša pomoč sintranja za sintranje brez tlaka je AL2O3-Y2O3; Sic-yag keramični kompozitni materiali z Y3AL5O12 (na kratko), saj lahko glavna pomoč sintranja doseže sintranje zgoščevanja pri nižji temperaturi, zato veljajo za enega najbolj obetavnih silicijevih karbidnih keramičnih sistemov.
■ Prijava vAlnkeramikaAlnje kovalentna spojina vezi z visoko tališče, visoko toplotno prevodnostjo, nizko dielektrično konstanto in odpornost proti koroziji kovin in zlitin, kot sta železo in aluminij. Ima odlično visoko temperaturno odpornost v posebnih atmosferi in je idealen obsežni integrirani vezje in embalažni material. Ker je ALN kovalentna vez, je sintranje zelo težko, en sam sintranski pripomoček pa lahko le zniža temperaturo sintranja v omejenem obsegu, zato se kompozitni pripomočki (redki zemeljski kovinski oksidi in alkalni kovinski oksidi) običajno uporabljajo kot aids za sintranje za spodbujanje tekoče faze. Poleg tega lahko sintralni pripomočki reagirajo tudi z nečistočami kisika vAln, zmanjšati prosta delovna mesta aluminija, ki jih povzroča delno raztapljanje kisika v rešetko ALN, in izboljšati toplotno prevodnostAln.
■ Uporaba v Sialon Ceramics Sialon Ceramics je nekakšna si-ne-al gosta polikristalna keramika, razvita na podlagiSi3n4keramika. Nastajajo z delno zamenjavo atomov SI in n atomov vSi3n4z Atomi AL in O atomi v Al2O3. Njihova moč, žilavost in odpornost na oksidacijo so boljši od keramike Si3N4, še posebej pa so primerni za komponente keramičnih motorjev in druge keramične izdelke, odporne na obrabo. Sialonovega materiala ni enostavno sintranje. Uvedba redkih zemeljskih oksidov ugotavlja na tvorbo tekoče faze pri nižji temperaturi, kar učinkovito spodbuja sintranje. Hkrati lahko redki zemeljski kationi vstopijo v rešetko faze α-SI3N4, zmanjšajo vsebnost steklene faze in tvorijo mejno fazo zrn, kar izboljša sobno temperaturo in visoko temperaturno delovanje materiala. Študije so pokazale, da dodajanje 1%Y2O3lahko tvori visokotemperaturno stekleno fazo, ko sintranje sialonske keramike pri visokih temperaturah, ki ne samo spodbuja sintranje, ampak tudi izboljša njegovo žilavost. Poleg tega dodajanje majhne količine Y2O3 močno izboljša tudi njegovo oksidacijsko odpornost.
Uporaba redkih zemeljskih elementov v funkcionalni keramiki
Redke zemeljso tesno povezane s funkcionalno keramiko. Dodajanje določenegaRedki zemeljski elementiNa surovine številnih funkcionalnih keramike ne morejo samo izboljšati sintranja, gostote, moči itd. Keramike, ampak še pomembneje, lahko bistveno izboljšajo njihove edinstvene funkcionalne učinke.
1Vloga v superprevodni keramiki od leta 1987, ko so materialni znanstveniki iz Kitajske, Japonske, ZDA in drugih držav odkrili, da keramika oksidaYttrium bakreni oksid(YBCO) imajo odlično visokotemperaturno superprevodnost (TC do 92K), ljudje so opravili veliko dela pri raziskavah uspešnosti in razvoju uporabe redke zemeljske visokotemperaturne superprevodne keramike in dosegli veliko večjega napredka. Japonske študije so pokazale, da po zamenjavi y v YBCO zlahke redke zemlje(Ln), kot jeNd, Sm, EuinGd, Kritična jakost magnetnega polja nastalega superprevodnega keramičnega materiala LNBCO je znatno izboljšana, močno izboljšana sila magnetnega toka, kar je iz velike praktične vrednosti pri električni energiji, shranjevanju energije in prevozu. Univerza PekingZro2kot substrat in jo ogreli na približno 200 ° C in izhlapeli y (ali drugoredke zemelj), BA oksidi in Cu na podlagi v plasteh za difuzijsko obdelavo in jih toploto obdelali v temperaturnem območju 800-900 ° C. Nastala superprevodna keramika je pokazala dober kovinski kovinski koeficient temperature nad 100K. Dodala je univerza Kagoshima na JaponskemRedka zemljaLA do SR in NB okside za izdelavo keramičnega filma, ki je pokazal superprevodnost pri 255K.
2 Uporaba v piezoelektrični keramiki vodi titanat (PBTIO3) je tipična piezoelektrična keramika z mehanskim energetsko-električnim učinkom energijske povezave. Ima visoko temperaturo curie (490 ° C) in nizko dielektrično konstanto in je primerna za uporabo v visokih temperaturnih in visokofrekvenčnih pogojih. Vendar pa so med postopkom priprave in hlajenja nagnjene k mikro razpoki zaradi kubično-tetragonalnega faznega prehoda. Za reševanje te težave se za njegovo spreminjanje uporabljajo redke zemlje. Po sintranju pri 1150 ° C je mogoče dobiti relativno keramiko z relativno gostoto 99%. Mikrostruktura je znatno izboljšana in se lahko uporablja za izdelavo matrikov pretvornikov, ki delujejo v visokofrekvenčnih pogojih 75MHz. V svinčevem cirkonatu titanat (PZT) piezoelektrična keramika z visokimi piezoelektričnimi koeficienti, z dodajanjem redkih zemeljskih oksidov, kot soLa2o3, SM2O3inND2O3, sintranske lastnosti PZT keramike je mogoče bistveno izboljšati in pridobiti stabilne električne in piezoelektrične lastnosti. Poleg tega lahko učinkovitost PZT keramike izboljšamo z dodajanjem majhne količine redkega zemeljskega oksidaCEO2. Po dodajanju CEO2 se poveča volumska upornost keramike PZT, kar je prineslo realizacijo polarizacije pri visoki temperaturi in visokem električnem polju v procesu, izboljšana pa se tudi njegova odpornost na časovno staranje in staranje temperature. Pzt keramika spremenjena sredke zemeljso se pogosto uporabljali v visokonapetostnih generatorjih, ultrazvočnih generatorjih, podvodnih akustičnih pretvornikih in drugih napravah.
3Uporaba v prevodni keramiki ytrium-stabilizirana cirkonija (YSZ) s keramiko zredki zemeljski oksid Y2O3Ker imajo aditivi dobro toplotno in kemično stabilnost pri visokih temperaturah, so dobri kisikovi ionski vodniki in imajo pomemben položaj v ionski prevodni keramiki. Keramični senzorji YSZ so bili uspešno uporabljeni za merjenje delnega tlaka kisika v avtomobilskih izpuhu, učinkovito nadzorovanje razmerja zraka/goriva in imajo pomembne učinke varčevanja z energijo. Široko se uporabljajo v industrijskih kotlih, talilni peči, sežigalnici in drugi opremi, ki temelji na zgorevanju. Vendar pa keramika YSZ kaže le visoko ionsko prevodnost, kadar je temperatura višja od 900 ° C, zato je njihova uporaba še vedno predmet določenih omejitev. Obstoječe raziskave so pokazale, da dodajanje ustrezne količine Y2O3 ozGD2O3 to Bi2O3Keramika z večjo ionsko prevodnostjo lahko stabilizira kubično fazo, osredotočeno na BI2O3, do sobne temperature. Hkrati so vzorci rentgenske difrakcije tudi pokazali, da sta (BI2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 in (Bi2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 stabilne kubične strukture z visoko prevodnostjo kisika. Po prevleki ob strani te keramike z zaščitnim filmom (Zro2) 0,92 (Y2O3) 0,08, lahko gorivne celice in kisikove senzorje z visoko ionsko prevodnostjo in dobro stabilnostjo, ki lahko deluje v srednjih temperaturnih pogojih (500 ~ 800 ℃), pripravimo in sestavimo, kar je, ki se uveljavljajo za reševanje visoke temperature.
4 Uporaba v dielektrični keramiki dielektrična keramika se uporablja predvsem za izdelavo keramičnih kondenzatorjev in mikrovalovnih dielektričnih komponent. V dielektrični keramiki, kot jeTiO2, Mgtio3,Batio3in njihovo sestavljeno dielektrično keramikoredke zemeljkot so LA, ND in DY lahko znatno izboljšajo njihove dielektrične lastnosti. Na primer, v keramiki BATIO3 z visoko dielektrično konstanto, ki dodaja LA in ND redke zemeljske spojine z dielektrično konstantno vrednostjo ε = 30 ~ 60, lahko ohrani svojo dielektrično konstantno stabilno v širokem temperaturnem območju, življenjska doba naprave pa se znatno izboljša. V dielektrični keramiki za kondenzatorje termičnega kompenzacije lahko tudi redko zemelj ustrezno dodamo po potrebi za izboljšanje ali prilagoditev dielektrične konstante, temperaturnega koeficienta in kakovostni faktor keramike, s čimer se razširi njen obseg uporabe. Termično stabilna kondenzator magnezijeva titanatska keramika je spremenjena z LA2O3, pridobljena keramika MGO · TiO2-La2O3-TiO2 in CatiO3-MGTIO3-LA2TIO5 pa ne samo da ohranjata prvotne značilnosti nizke dielektrične izgube in temperaturnega koeficientastalnica.
5 Uporaba v občutljivi keramiki občutljiva keramika je pomembna vrsta funkcionalne keramike. Za njih je značilno, da so občutljivi na nekatere zunanje pogoje, kot so napetost, sestava plina, temperatura, vlažnost itd. Zato lahko spremljajo vezje, delovne procese ali okolja z reakcijo ali spremembo povezanih parametrov električne zmogljivosti. Široko se uporabljajo kot zaznavni elementi v kontrolnih vezjih, zato jih imenujemo tudi senzorska keramika. Med redkimi zemljami in zmogljivostjo te vrste keramike obstaja tesno povezavo.
(1) Elektro-optična keramika: z dodajanjem redkega zemeljskega oksidaLa2o3Za PZT je mogoče pridobiti prozorno svinčeno lanthanum cirkonat titanat (plzt) elektro-optično keramiko. Prvotni matrični material PZT je na splošno neprozoren zaradi prisotnosti pore, zrn mejnih faz in anizotropije, medtem ko dodajanje LA2O3 naredi svojo mikrostrukturo enakomerno, v veliki meri odpravi pore, oslabi njegovo anizotropijo in znatno zmanjša svetlobno razprševanje, ki ga povzroča več mej z zrn. Zato ima PLZT dobro zmogljivost prenosa svetlobe. PLZT se pogosto uporablja v očalih za zaščito jedrske eksplozijske sevanja, okna težkih bombnika, optične komunikacijske modulatorje, holografske snemalne naprave itd.
(2) Varistor Ceramics: Central South University of Technology je preučevala učinek redkih zemeljskih elementov na električne lastnosti keramike ZnO Varistor. Po keramiki ZnO varistor so bili dopirani z redkim zemeljskim oksidomLa2o3, njihova vrednost varistorske napetosti VLMA se je znatno povečala; Ko se je količina dopinga povečala z 0,1% na 10%, se je nelinearni koeficient α keramike zmanjšal z 20 na 1 in v bistvu ni imel varistorskih lastnosti. Zato lahko za keramiko ZnO z nizko koncentracijo doping redko zemeljsko doping poveča vrednost varistorske napetosti, vendar malo vpliva na nelinearni koeficient; in doping z visoko koncentracijo ne kaže značilnosti varistorjev.
(3) Keramika, občutljiva na plin: Od sedemdesetih let prejšnjega stoletja so ljudje opravili veliko raziskav o vlogi dodajanja redkih zemeljskih oksidov k plinsko občutljivim keramičnim materialom, kot je ZnO,Sno2inFe2O3, in so proizvedli Abo3 in A2BO4 Redke zemeljske kompozitne oksidne materiale. Rezultati raziskav kažejo, da lahko dodajanje redkih zemeljskih oksidov ZnO znatno izboljša njegovo občutljivost na propilen; dodajanjeCEO2Sno2 lahko ustvari sintrani element, ki je občutljiv na etanol.
(4) Termistorska keramika: Barium titanat (BATIO3) je najbolj preučena in široko uporabljena termistorska keramika. When trace rare earth elements such as La, Ce, Sm, Dy, Y, etc. are added to BaTiO3 (the molar atomic fraction is controlled to be 0.2% to 0.3%), part of Ba2+ is replaced by RE3+ with a radius similar to Ba2+, generating excess positive charges and forming weakly bound electrons through the action of Ti4+, so that the resistivity of the ceramic is significantly reduced; Če pa količina dopinga presega določeno vrednost, zaradi nastajanja prostih mest BA2+ in izginotja prevodnih nosilcev, upornost keramike močno naraste in celo postane izolator.
(5) Keramika, občutljiva na vlago: Med različnimi vrstami keramike, občutljive na vlago, so trenutno redke zeme PD0.91LA0.09 (ZR0.65TI0.35) 0,98O3-KH2PO3 itd.Redka zemljaDodatek o ustreznih lastnostih keramike.
Specializirani smo za izvoz redkih zemeljskih izdelkov, za nakup redkega zemeljskega izdelka, dobrodošlinas kontaktira
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Čas objave: februar-06-2025