Vad påverkar sällsynta jordaroxider i keramiska beläggningar?

Keramik, metallmaterial och polymermaterial listas som de tre huvudsakliga fasta materialen. Keramik har många utmärkta egenskaper, såsom hög temperaturresistens, korrosionsbeständighet, slitmotstånd, etc., eftersom det atombindningsläget för keramik är jonbindning, kovalent bindning eller blandad jon-kovalent bindning med hög bindningsenergi. Keramisk beläggning kan ändra utseende, struktur och prestanda för den yttre ytan på underlaget, coating-substratkomposit gynnas för sin nya prestanda. Det kan organiskt kombinera de ursprungliga egenskaperna hos substrat med egenskaperna för hög temperaturmotstånd, hög slitmotstånd och hög korrosionsmotstånd hos keramiska material och ge full spel till de omfattande fördelarna med de två typerna av material, så det används allmänt inom flyg-, luftfart, nationell försvar, kemisk industri och andra industrier.

Sällsynta jorden kallas "Treasure House" för nya material på grund av dess unika 4F -elektroniska struktur och fysiska och kemiska egenskaper. Men rena sällsynta jordartsmetaller används sällan direkt i forskning, och sällsynta jordartsföreningar används mest. De vanligaste föreningarna är CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES och sällsynta jordar ferrosilicon. Dessa sällsynta jordartsföreningar kan förbättra strukturen och egenskaperna hos keramiska material och keramiska beläggningar.

I Applicering av sällsynta jordar oxider i keramiska material

Att lägga till sällsynta jordartselement som stabilisatorer och sintring av hjälp till olika keramik kan minska sintringstemperaturen, förbättra styrkan och segheten hos vissa strukturella keramik och därmed minska produktionskostnaden. Samtidigt spelar sällsynta jordartselement också en mycket viktig roll i halvledargassensorer, mikrovågsmedier, piezoelektrisk keramik och annan funktionell keramik. Forskningen fann att det är bättre att lägga till två eller flera sällsynta jordartsoxider till aluminiumoxidkeramik än att lägga till en enda sällsynt jordaroxid till aluminiumoxidkeramik. Efter optimeringstest har Y2O3+CEO2 den bästa effekten. När 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 tillsätts vid 1490 ℃ kan den relativa densiteten för sintrade prover nå 96,2%, vilket överskrider tätheten av prover med någon sällsynt oxid Y2O3 eller CEO2 ensam.

Effekten av LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 vid främjande av sintring är bättre än att lägga till endast LA2O3, och slitmotståndet förbättras uppenbarligen. Det visar också att blandningen av två sällsynta jordartsoxider inte är ett enkelt tillskott, men det finns en interaktion mellan dem, vilket är mer fördelaktigt för sintring och prestandaförbättring av aluminiumoxid keramik, men principen återstår att studera.

Dessutom har det visat sig att tillsats av blandade sällsynta jordartsmetalloxider som sintring AIDS kan förbättra migrationen av material, främja sintring av MGO -keramik och förbättra densiteten. Men när innehållet i blandad metalloxid är mer än 15%, minskar den relativa densiteten och den öppna porositeten ökar.

För det andra påverkan av sällsynta jordaroxider på egenskaperna hos keramiska beläggningar

Befintlig forskning visar att sällsynta jordelement kan förfina kornstorleken, öka densiteten, förbättra mikrostrukturen och rena gränssnittet. Det spelar en unik roll för att förbättra styrkan, segheten, hårdheten, slitmotståndet och korrosionsmotståndet hos keramiska beläggningar, vilket förbättrar prestandan för keramiska beläggningar i viss utsträckning och breddar applikationsområdet för keramiska beläggningar.

1

Förbättring av mekaniska egenskaper hos keramiska beläggningar av sällsynta jordar oxider

Sällsynta jordaroxider kan förbättra hårdheten, böjstyrkan och dragbindningsstyrkan hos keramiska beläggningar. De experimentella resultaten visar att beläggningens draghållfasthet effektivt kan förbättras genom att använda Lao _2 som tillsatsmedel i Al2O3+3% TIO _ 2 -material, och dragbindningsstyrkan kan nå 27,36MPa när mängden Lao _ 2 är 6,0%. Tillägg av CEO2 med massfraktion på 3,0% och 6,0% i CR2O3 -material är den dragande bindningsstyrkan hos beläggningen mellan 18 ~ 25MPa, vilket är större än den ursprungliga 12 ~ 16MPa men när innehållet i CEO2 är 9,0% minskar tensilbindningsstyrkan till 12 ~ 15MPA.

2

Förbättring av termisk chockmotstånd för keramisk beläggning av sällsynt jord

Termiskt chockmotståndstest är ett viktigt test för att kvalitativt återspegla bindningsstyrkan mellan beläggning och underlag och matchningen av termisk expansionskoefficient mellan beläggning och underlag. Det återspeglar direkt beläggningens förmåga att motstå skalning när temperaturen förändras växelvis under användning och återspeglar också beläggningens förmåga att motstå mekanisk chocktrötthet och bindningsförmåga med underlag från sidan. Därför är det också nyckelfaktorn att bedöma kvaliteten på keramisk beläggning.

Forskningen visar att tillsatsen av 3,0%CEO2 kan minska porositeten och porstorleken i beläggningen och minska spänningskoncentrationen vid kanten av porerna och därmed förbättra den termiska chockmotståndet för CR2O3 -beläggningen. Emellertid minskade porositeten i keramisk beläggning av Al2O3, och bindningsstyrkan och termisk chockfel liv för beläggningen ökade uppenbarligen efter att ha tillsatt LAO2. När tillsatsmängden LAO2 är 6% (massfraktion) är beläggningens termiska chockmotstånd bäst, och den termiska chockfellivet kan nå 218 gånger, medan beläggningens termiska chockfel är bara 163 gånger.

3

Sällsynta jordar oxider påverkar beläggningens slitmotstånd

De sällsynta jordartsoxiderna som används för att förbättra slitmotståndet för keramiska beläggningar är mestadels CEO2 och LA2O3. Deras hexagonala skiktade struktur kan visa god smörjfunktion och upprätthålla stabila kemiska egenskaper vid hög temperatur, vilket effektivt kan förbättra slitmotståndet och minska friktionskoefficienten.

Forskningen visar att friktionskoefficienten för beläggningen med korrekt mängd CEO2 är liten och stabil. Det har rapporterats att tillsats av LA2O3 till plasmasprutad nickelbaserad cermetbeläggning kan uppenbarligen minska friktionslitage och friktionskoefficient för beläggning, och friktionskoefficienten är stabil med liten fluktuation. Slitytan på klädskiktet utan sällsynt jordar visar allvarlig vidhäftning och spröd fraktur och spallning, men beläggningen som innehåller sällsynta jordar visar svag vidhäftning på den slitna ytan, och det finns inga tecken på att stor yta sprider. Mikrostrukturen för sällsynt jorddopad beläggning är tätare och mer kompakta, och porerna reduceras, vilket minskar den genomsnittliga friktionskraften som bärs av mikroskopiska partiklar och reducerar friktion och bär doping sällsynt jord jorden kan också öka kristallavståndet för cermets, det leder till förändringen av interaktionskraften mellan de två kristallen och reducering av kristallavståndet.

Sammanfattning:

Även om sällsynta jordaroxider har gjort stora prestationer i appliceringen av keramiska material och beläggningar, vilket effektivt kan förbättra mikrostrukturen och mekaniska egenskaper hos keramiska material och beläggningar, finns det fortfarande många okända egenskaper, särskilt i att minska friktion och slitage. Hur man gör styrkan och slitmotståndet för materiella samarbetet med deras smörjegenskaper har blivit en viktig riktning och diskussion av trafik.

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