Sällsynta jordelementär en allmän term för 17 metallelement, inklusive 15 lanthanidelement ochskandiumochyttrium. Sedan slutet av 1700 -talet har de använts i stor utsträckning inom metallurgi, keramik, glas, petrokemikalier, tryckning och färgning, jordbruk och skogsbruk och andra industrier. Tillämpningen av sällsynta jordarelement i mitt lands keramiska industri började på 1930 -talet. På 1970 -taletsällsynta jordarAnvänds i keramiska material nådde 70 ton/år, och står för cirka 2% till 3% av den totala inhemska produktionen. För närvarande används sällsynta jordar huvudsakligen inom strukturell keramik, funktionell keramik, keramiska glasurer och andra fält. Med kontinuerlig utveckling och tillämpning av nya sällsynta jordartsmaterial används sällsynta jordar som tillsatser, stabilisatorer och sintringshjälpmedel i olika keramiska material, vilket kraftigt förbättrar deras prestanda, minskar produktionskostnaderna och gör deras industriella tillämpning möjlig.
Tillämpning av sällsynta jordarelement i strukturell keramik
■ Applikation iAl2o3Keramik Al2O3 -keramik är den mest använda strukturella keramiken på grund av deras höga styrka, hög temperaturmotstånd, god isolering, slitmotstånd, korrosionsbeständighet och goda elektromekaniska egenskaper. Lägga till sällsynta jordar oxider somY2o3, La2o3, SM2O3, etc. kan förbättra vätningsegenskaperna för Al2O3 -kompositmaterial, minska smältpunkten för keramiska material; minska materialets porositet och öka densiteten; hindra migrationen av andra joner, minska migrationshastigheten för korngränser, hämma korntillväxt och underlätta bildandet av täta strukturer; Förbättra styrkan i glasfasen och därigenom uppnå syftet att förbättra de mekaniska egenskaperna hos Al2O3 -keramik.
■ Applikation iSi3n4CeramicsSI3N4 Ceramics har utmärkta mekaniska egenskaper, termiska egenskaper och kemisk stabilitet och är de mest lovande materialen för högtemperatur strukturell keramik. Eftersom SI3N4 är en stark kovalent bindningsförening, kan ren Si3N4 inte tätas genom konventionell fast fas sintring. Därför, utöver reaktionssintreringen av direkt nitridering av Si -pulver, måste en viss mängd sintringshjälpmedel läggas till för att göra ett tätt material. För närvarande är de mer idealiska sintringshjälpmedel för att förbereda SI3N4 -keramik sällsynta jordar oxider somY2o3, Nd2o3ochLa2o3. Å ena sidan reagerar dessa sällsynta jordaroxider med spår SiO2 på ytan av Si3N4-pulver vid hög temperatur för att generera kväveinnehållande högtemperaturglasfaser, som effektivt främjar sintring av Si3N4-keramik; Å andra sidan bildar de Y-la-Si-på glaskorngränser med hög brytning och viskositet, har hög högtemperatur böjhållfasthet och god oxidationsbeständighet och är enkla att fälla ut kristallina föreningar som innehåller Y och LA med höga smältpunkter under höga temperaturförhållanden, vilket förbättrar materialets högtemperaturfrakturer.
■ Applikation iZro2Keramik ZRO2 -keramik har hög densitet, hög smältpunkt och hårdhet, särskilt hög böjstyrka och frakturthet, som är den högsta bland alla keramiker. Eftersom kristallomvandlingen av ZRO2 åtföljs av uppenbar volymförändring är omfattningen av direkt användning begränsad. Med fördjupningen av forskningsarbetet har det visat sig att tillsatsen av sällsynta jordaroxider har en bättre hämmande och stabiliserande effekt på fasförändringen av ZRO2. Vanligtvis används sällsynta jordaroxider främstY2o3,Nd2o3och CE2O3. Deras jonradie är i princip nära den för Zr4+, och de kan bilda monokliniska, tetragonala och kubiska substitutionella fasta lösningar med ZRO2. Denna typ av ZRO2 -keramiskt material har bra tekniska resultatindikatorer. Till exempel,VD2kan bilda en fasregion av tetragonal zirkoniumas fast lösning i ett brett intervall med ZRO2, vilket är ett bra fast elektrolytmaterial. Y2O3-stabiliserad ZRO2 (YSZ) är ett utmärkt syrejonledarmaterial, som har använts i stor utsträckning i fasta oxidbränsleceller (SOFC), syresensorer och metanpartiellt oxidationsmembranreaktorer.
■ Applikation iSickeramikKiselkarbidKeramik är resistenta mot höga temperaturer, termisk chock, korrosion, slitage, god värmeledningsförmåga och lätt vikt och används vanligtvis högtemperaturstrukturkeramik. De starka kovalenta bindningsegenskaperna hosSicBestäm att det är svårt att uppnå sintringstätning under normala förhållanden. Det är vanligtvis nödvändigt att lägga till sintring AIDS eller använda heta pressning och heta isostatiska pressande sintringsprocesser. Produktionsprocessen är komplicerad och kostnaden är hög. Det mest effektiva sintringshjälpmedel för trycklös sintring av SIC är Al2O3-Y2O3; Sic-YAG-keramiska kompositmaterial med Y3AL5O12 (YAG för kort) eftersom det huvudsakliga sintringshjälpmedel kan uppnå förtätning vid en lägre temperatur, så de anses vara ett av de mest lovande kiselkarbidkeramiska systemen.
■ Applikation iAlnkeramikAlnär en kovalent bindningsförening med en hög smältpunkt, hög värmeledningsförmåga, låg dielektrisk konstant och resistens mot korrosion av metaller och legeringar såsom järn och aluminium. Den har utmärkt hög temperaturmotstånd i speciella atmosfärer och är ett idealiskt storskaligt integrerat kretssubstrat och förpackningsmaterial. Eftersom ALN är en kovalent bindning är sintring mycket svårt, och ett enda sintringshjälpmedel kan bara minska sintringstemperaturen till en begränsad utsträckning, så sammansatta aids (sällsynta jordmetalloxider och alkaliska jordmetalloxider) används vanligtvis som sintrande AIDS för att bilda en flytande fas för att främja sintring. Dessutom kan sintring av aids också reagera med syreföroreningar iAlnMinska aluminiumjakanser orsakade av partiellt syre som upplöses i ALN -gitteret och förbättra värmeledningsförmågan hosAln.
■ Applicering i Sialon Ceramics Sialon Ceramics är en slags Si-No-al-tät polykristallin nitridkeramik utvecklad på grundval avSi3n4keramik. De bildas genom partiell ersättning av Si -atomer och N -atomer iSi3n4av AL -atomer och O -atomer i Al2O3. Deras styrka, seghet och oxidationsmotstånd är bättre än SI3N4-keramik, och de är särskilt lämpliga för keramiska motorkomponenter och andra slitbeständiga keramiska produkter. Sialon -material är inte lätt att sintra. Införandet av sällsynta jordaroxider bidrar till bildandet av vätskefas vid en lägre temperatur, vilket effektivt främjar sintring. Samtidigt kan sällsynta jordartikationer komma in i gitteret i a-SI3N4-fasen, minska innehållet i glasfasen och bilda en korngränsfas, vilket förbättrar rumstemperaturen och materialets hög temperatur. Studier har visat att lägga till 1%Y2o3Kan bilda en högtemperaturglasfas vid sintring av Sialon-keramik vid höga temperaturer, vilket inte bara främjar sintring, utan också förbättrar sin fraktursughet. Dessutom förbättrar en liten mängd Y2O3 en liten mängd Y2O3 dess oxidationsresistens.
Tillämpning av sällsynta jordarelement i funktionell keramik
Sällsynta jordarär nära besläktade med funktionell keramik. Lägga till vissasällsynta jordelementFör råvarorna från många funktionella keramik kan inte bara förbättra sintring, densitet, styrka etc. hos keramiken, utan ännu viktigare kan det förbättra deras unika funktionella effekter avsevärt.
1Roll i superledande keramik sedan 1987, då materiella forskare från Kina, Japan, USA och andra länder upptäckte att oxidkeramikyttriumbarium kopparoxid(YBCO) har utmärkt superledningsförmåga med högt temperatur (TC upp till 92K), människor har gjort mycket arbete i prestationsforskningen och tillämpningsutvecklingen av sällsynta jordarts högtemperatur superledande keramik och har gjort många stora framsteg. Japanska studier har visat att efter att ha ersatt Y i YBCO medLätt sällsynta jordar(Ln) somNd, Sm, EuochGd, den kritiska magnetfältstyrkan hos den resulterande superledande keramiska materialet LNBCO förbättras avsevärt, och den magnetiska flödesfästkraften förbättras också kraftigt, vilket är av stort praktiskt värde inom el, energilagring och transport. Peking University använtZro2som ett substrat och upphettade det till cirka 200 ° C och förångades y (eller annatsällsynta jordar), BA-oxider och Cu på underlaget i skikt för diffusionsbehandling, och värme behandlade dem i temperaturområdet 800-900 ° C. Den resulterande superledande keramiken visade god metallisk resistens temperaturkoefficient över 100 000. Kagoshima University i Japan tillladesällsynt jordLa till SR- och NB -oxider för att göra en keramisk film, som uppvisade superledningsförmåga vid 255K.
2 Tillämpning i piezoelektrisk keramik leder titanat (Pbtio3) är en typisk piezoelektrisk keramik med mekanisk energielektrisk energikopplingseffekt. Den har en hög curie -temperatur (490 ° C) och en låg dielektrisk konstant och är lämplig för applicering under hög temperatur och högfrekvensförhållanden. Under dess berednings- och kylprocess är emellertid mikrosprickor benägna att uppstå på grund av den kubik-tetragonala fasövergången. För att lösa detta problem används sällsynta jordar för att modifiera det. Efter sintring vid 1150 ° C kan RE-PBTIO3-keramik med en relativ densitet på 99% erhållas. Mikrostrukturen förbättras avsevärt och kan användas för att tillverka givaruppsättningar som arbetar under högfrekvensvillkor på 75 MHz. I blyzirkonat titanat (PZT) piezoelektrisk keramik med höga piezoelektriska koefficienter, genom att tillsätta sällsynta jordaroxider som såsomLa2o3, SM2O3ochNd2o3, Sintrande egenskaper hos PZT -keramik kan förbättras avsevärt och stabila elektriska och piezoelektriska egenskaper kan erhållas. Dessutom kan prestanda för PZT -keramik förbättras genom att lägga till en liten mängd sällsynta jordaroxidVD2. Efter tillsats av CEO2 ökar volymresistiviteten för PZT -keramik, vilket bidrar till förverkligandet av polarisering under hög temperatur och högt elektriskt fält i processen, och dess resistens mot tidsåldring och temperaturåldring förbättras också. PZT -keramik modifierad avsällsynta jordarhar använts i stor utsträckning i högspänningsgeneratorer, ultraljudsgeneratorer, akustiska undervattensomvandlare och andra enheter.
3Tillämpning i ledande keramik yttriumstabiliserad zirkonium (YSZ) keramik medoxid Y2o3Eftersom tillsatsmedel har god termisk och kemisk stabilitet vid höga temperaturer, är goda syrejonledare och har en framträdande position inom jonledande keramik. YSZ-keramiska sensorer har framgångsrikt använts för att mäta syretrycket i bilavgaser, kontrollerar effektivt luft/bränsleförhållandet och har betydande energibesparande effekter. De har använts allmänt i industriella pannor, smältugnar, förbränningsanläggningar och annan förbränningsbaserad utrustning. YSZ -keramik visar emellertid endast hög jonkonduktivitet när temperaturen är högre än 900 ° C, så deras tillämpning är fortfarande föremål för vissa begränsningar. Befintlig forskning har funnit att lägga till en lämplig mängd Y2O3 ellerGd2o3 to Bi2o3Keramik med högre jonkonduktivitet kan stabilisera den BI2O3 ansiktscentrerade kubiska fasen till rumstemperatur. Samtidigt har röntgendiffraktionsmönster också visat att (Bi2O3) 0,75 · (Y2O3) 0,25 och (Bi2O3) 0,65 · (GD2O3) 0,35 är båda stabila ansiktscentrerade kubiska strukturer med hög syrejonkonduktivitet. Efter beläggning av sidan av denna keramik med en skyddande film av (Zro2) 0,92 (Y2O3) 0,08 kan bränsleceller och syre-sensorer med hög jonkonduktivitet och god stabilitet som kan fungera under medeltemperaturförhållanden (500 ~ 800 ℃) framställas och monteras, vilket är ledande för att lösa svårigheterna med högtemperatur.
4 Tillämpning i dielektrisk keramik dielektrisk keramik används huvudsakligen för att göra keramiska kondensatorer och mikrovågsugn dielektriska komponenter. I dielektrisk keramik somTio2, Mgtio3,Batio3och deras sammansatta dielektriska keramik, tilläggersällsynta jordarsåsom LA, ND och Dy kan förbättra deras dielektriska egenskaper avsevärt. Till exempel, i BATIO3 -keramik med en hög dielektrisk konstant, kan tillägg av LA- och ND -sällsynta föreningar med ett dielektriskt konstant värde på ε = 30 ~ 60 hålla sin dielektriska konstant stabil över ett brett temperaturintervall, och enhetens livslängd förbättras avsevärt. I dielektrisk keramik för termisk kompensationskondensatorer kan sällsynta jordar också tillsättas på lämpligt sätt vid behov för att förbättra eller justera den dielektriska konstanten, temperaturkoefficienten och kvalitetsfaktorn för keramik och därmed utvidga dess tillämpningsområde. Den termiskt stabila kondensatormagnesiumtitanatkeramiken modifieras med La2O3, och den erhållna Mgo · TiO2-La2O3-TiO2-keramik och catio3-mgtio3-la2tio5-keramik upprätthåller inte bara de ursprungliga egenskaperna hos låg dielektrisk förlust och temperaturkoefficient, utan också avsevärt förbättrar deras dielektriska keramik inte bara de ursprungliga egenskaperna hos låg dielektrisk förlust och temperaturkoefficient, utan också avsevärt förbättrar deras dielektriska keramik inte bara de ursprungliga egenskaperna hos låg dielektrisk förlust och temperaturkoefficient, utan också avsevärt förbättringar av deras dielel.konstant.
5 Tillämpning i känslig keramik Känslig keramik är en viktig typ av funktionell keramik. De kännetecknas av att de är känsliga för vissa externa förhållanden som spänning, gaskomposition, temperatur, luftfuktighet osv. Därför kan de övervaka kretsar, driftsprocesser eller miljöer genom reaktion eller förändring av deras relaterade elektriska prestandaparametrar. De används allmänt som avkänningselement i kontrollkretsar, så de kallas också sensorkeramik. Det finns en nära relation mellan sällsynta jordar och prestanda för denna typ av keramik.
(1) Elektrooptisk keramik: genom att lägga till sällsynt jordoxidLa2o3För PZT kan transparent bly lantanum zirkonat titanat (PLZT) elektrooptisk keramik erhållas. Det ursprungliga matrismaterialet PZT är i allmänhet ogenomskinlig på grund av närvaron av porer, korngränsfaser och anisotropi, medan tillsatsen av LA2O3 gör dess mikrostruktur enhetlig, eliminerar till stor del porerna, försvagar dess anisotropi och minskar den ljusspridande orsakande orsakade av flera refraktioner på korngränserna och de lätta avstoppningen orsakade av den andra fasen. Därför har PLZT bra ljusöverföringsprestanda. PLZT används allmänt i skyddsglasögon för att skydda kärnkraftsexplosionstrålning, fönster av tunga bombplaner, optiska kommunikationsmodulatorer, holografiska inspelningsenheter etc.
(2) Varistor Ceramics: Central South University of Technology studerade effekten av sällsynta jordartselement på de elektriska egenskaperna hos ZnO Varistor Ceramics. Efter ZnO -varistor dopades keramik med sällsynt jordoxidLa2o3, deras varistor spänning VLMA -värde ökade avsevärt; När dopningsmängden ökade från 0,1% till 10% minskade den olinjära koefficienten a för keramiken från 20 till 1 och hade i princip inga varistoregenskaper. För ZnO-keramik kan därför Doping med låg koncentration av sällsynta jordarten öka dess varistorspänningsvärde, men har liten effekt på den olinjära koefficienten; och doping med hög koncentration visar inte varistoregenskaper.
(3) Gaskänslig keramik: Sedan 1970-talet har människor gjort en hel del forskning om rollen att lägga till sällsynta jordaroxider till gaskänsliga keramiska material som ZnO,Sno2ochFe2o3och har producerat ABO3 och A2BO4 sällsynta sammansatta oxidmaterial. Forskningsresultat visar att lägga till sällsynta jordar oxider till ZnO kan förbättra dess känslighet för propylen avsevärt; tilläggVD2till SNO2 kan producera ett sintrat element som är känsligt för etanol.
(4) Thermistor Ceramics: Barium Titanate (Batio3) är den mest studerade och allmänt använda termistikeramiken. 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; Men om dopningsbeloppet överskrider ett visst värde, på grund av bildandet av Ba2+ -medvetter och försvinnandet av ledande bärare, stiger resistiviteten hos keramiken kraftigt och blir till och med en isolator.
(5) Luftfuktighetskänslig keramik: Bland de olika typerna av luftfuktighetskänslig keramik är de sällsynta jordar som för närvarande lagts till Lanthanum och dess oxider, såsom SR1-XLAXSNO3-system, LA2O3-TiO2-system, LA2O3-TiO2-V2O5-system, SR0.95LA0.05SNO3 och PD0.91LA0.09 (ZR0.65Ti0.35) 0,98o3-KH2PO3, etc. För att ytterligare förbättra känsligheten för fuktighet keramik, i termer av realism och stabilitet, och för att förbättra deras praktik är det också nödvändigt att stärka forskningen på påverkan av påverkan avsällsynt jordTillägg till de relevanta egenskaperna hos keramik.
Vi är specialiserade på export sällsynta jordprodukter, för att köpa sällsynta jordprodukter, välkomna tillKontakter oss
Sales@shxlchem.com; Delia@shxlchem.com
WhatsApp & Tel: 008613524231522; 0086 13661632459
Posttid: Feb-06-2025