Noyob tuproq oksidlarining keramik qoplamalarga ta'siri qanday?

Seramika, metall materiallar va polimer materiallar uchta asosiy qattiq material sifatida keltirilgan. Seramika yuqori haroratga chidamlilik, korroziyaga chidamlilik, aşınma qarshilik va boshqalar kabi juda ko'p ajoyib xususiyatlarga ega, chunki keramikaning atomik bog'lanish rejimi ionli aloqa, kovalent bog'lanish yoki yuqori bog'lanish energiyasiga ega aralash ion-kovalent bog'lanishdir. Seramika qoplamasi substratning tashqi yuzasining ko'rinishini, tuzilishini va ishlashini o'zgartirishi mumkin, qoplama-substrat kompozitsiyasi yangi ishlashi uchun afzaldir. U substratning asl xususiyatlarini yuqori haroratga chidamlilik, yuqori aşınma qarshilik va keramik materiallarning yuqori korroziyaga chidamliligi xususiyatlari bilan organik ravishda birlashtirishi va ikki turdagi materiallarning keng qamrovli afzalliklariga to'liq o'ynashi mumkin, shuning uchun u aerokosmik sohada keng qo'llaniladi. , aviatsiya, milliy mudofaa, kimyo sanoati va boshqa tarmoqlar.

Noyob tuproq 4f elektron tuzilishi va fizik va kimyoviy xossalari tufayli yangi materiallarning "xazina uyi" deb ataladi. Biroq, sof noyob tuproq metallari bevosita tadqiqotda kamdan-kam qo'llaniladi va nodir tuproq birikmalari asosan ishlatiladi. Eng keng tarqalgan birikmalar CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS va noyob tuproqli ferrosilikondir.Ushbu noyob tuproq birikmalari keramik materiallar va keramik qoplamalarning tuzilishi va xususiyatlarini yaxshilashi mumkin.

Men nodir tuproq oksidlarini keramik materiallarda qo'llash

Noyob tuproq elementlarini stabilizator sifatida qo'shish va turli xil keramikalarga OITSni sinterlash sinterlash haroratini pasaytirishi, ba'zi strukturaviy keramikalarning mustahkamligi va mustahkamligini yaxshilashi va shu bilan ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirishi mumkin. Shu bilan birga, nodir tuproq elementlari yarimo'tkazgichli gaz sensorlari, mikroto'lqinli muhitlar, piezoelektrik keramika va boshqa funktsional keramikalarda ham juda muhim rol o'ynaydi. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, alumina keramikasiga ikkita yoki undan ko'p noyob tuproq oksidini qo'shish alyuminiy oksidi keramikasiga bitta noyob tuproq oksidini qo'shishdan ko'ra yaxshiroqdir. Optimallashtirish testidan so'ng Y2O3 + CeO2 eng yaxshi ta'sirga ega. 1490 ℃ da 0,2% Y2O3 + 0,2% CeO2 qo'shilganda, sinterlangan namunalarning nisbiy zichligi 96,2% ga yetishi mumkin, bu faqat Y2O3 yoki CeO2 nodir tuproq oksidi bilan namunalarning zichligidan oshadi.

La2O3 + Y2O3, Sm2O3 + La2O3 ning sinterlashni rag'batlantirishdagi ta'siri faqat La2O3 qo'shilganidan ko'ra yaxshiroqdir va aşınma qarshiligi aniq yaxshilanadi. Bundan tashqari, ikkita noyob tuproq oksidini aralashtirish oddiy qo'shimcha emasligini ko'rsatadi, lekin ular o'rtasida o'zaro ta'sir mavjud bo'lib, alumina keramikasini sinterlash va ish faoliyatini yaxshilash uchun ko'proq foydalidir, ammo printsipni o'rganish kerak.

Bundan tashqari, aralash nodir tuproq metal oksidlarini sinterlash OITS sifatida qo'shilishi materiallarning migratsiyasini yaxshilashi, MgO keramikaning sinterlanishini rag'batlantirishi va zichlikni yaxshilashi mumkinligi aniqlandi. Biroq, aralash metall oksidi miqdori 15% dan ortiq bo'lsa, nisbiy zichlik kamayadi va ochiq g'ovaklik ortadi.

Ikkinchidan, nodir tuproq oksidlarining keramik qoplamalar xususiyatlariga ta'siri

Mavjud tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, noyob tuproq elementlari don hajmini yaxshilashi, zichlikni oshirishi, mikro tuzilmani yaxshilashi va interfeysni tozalashi mumkin. Bu keramik qoplamalarning mustahkamligi, pishiqligi, qattiqligi, aşınmaya bardoshliligi va korroziyaga chidamliligini oshirishda o'ziga xos rol o'ynaydi, bu esa keramik qoplamalarning ishlashini ma'lum darajada yaxshilaydi va keramik qoplamalarni qo'llash doirasini kengaytiradi.

1

Seramika qoplamalarining mexanik xususiyatlarini noyob tuproq oksidlari bilan yaxshilash

Noyob tuproq oksidlari keramik qoplamalarning qattiqligini, egilish kuchini va valentlik bilan bog'lanish kuchini sezilarli darajada yaxshilaydi. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, Lao _ 2 ni Al2O3 + 3% TiO _ 2 materialida qo'shimcha sifatida qo'llash orqali qoplamaning valentlik kuchi samarali tarzda yaxshilanishi mumkin va Lao _ 2 miqdori 6,0 bo'lsa, tortishish bog'lanish kuchi 27,36 MPa ga yetishi mumkin. %. Cr2O3 materialiga massa ulushi 3,0% va 6,0% bo'lgan CeO2 qo'shilsa, qoplamaning kuchlanish bog'lanish kuchi 18 ~ 25 MPa orasida bo'ladi, bu asl 12 ~ 16 MPa dan kattaroqdir, ammo CeO2 miqdori 9,0% bo'lsa, tortishish kuchayadi. bog'lanish kuchi 12 ~ 15 MPa gacha kamayadi.

2

Noyob tuproq bilan keramik qoplamaning termal zarba qarshiligini yaxshilash

Termal zarba qarshiligi testi qoplama va substrat o'rtasidagi bog'lanish kuchini va qoplama va substrat o'rtasidagi termal kengayish koeffitsientining mosligini sifat jihatidan aks ettiruvchi muhim sinovdir. Bu to'g'ridan-to'g'ri foydalanish paytida harorat navbatma-navbat o'zgarganda qoplamaning qobiqqa qarshi turish qobiliyatini aks ettiradi, shuningdek, qoplamaning mexanik zarba charchoqqa qarshi turish qobiliyatini va yon tomondan substrat bilan bog'lanish qobiliyatini aks ettiradi. keramik qoplamaning sifati.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, 3,0% CeO2 qo'shilishi qoplamadagi g'ovaklik va g'ovak hajmini kamaytirishi va gözeneklerin chetida stress kontsentratsiyasini kamaytirishi va shu bilan Cr2O3 qoplamasining termal zarba qarshiligini yaxshilashi mumkin. Shu bilan birga, Al2O3 seramika qoplamasining g'ovakliligi kamaydi va LaO2 qo'shilgandan so'ng qoplamaning bog'lanish kuchi va termal zarba etishmovchiligi aniq oshdi. LaO2 qo'shilgan miqdori 6% (massa ulushi) bo'lsa, qoplamaning termal zarba qarshiligi eng yaxshisidir va termal zarba etishmovchiligi muddati 218 baravarga yetishi mumkin, LaO2 bo'lmagan qoplamaning termal zarba berish muddati esa atigi 163 marta. marta.

3

Noyob tuproq oksidlari qoplamalarning aşınma qarshiligiga ta'sir qiladi

Keramika qoplamalarining aşınma qarshiligini yaxshilash uchun ishlatiladigan noyob tuproq oksidlari asosan CeO2 va La2O3 dir. Ularning olti burchakli qatlamli tuzilishi yaxshi soqol funktsiyasini ko'rsatishi va yuqori haroratda barqaror kimyoviy xususiyatlarni saqlab turishi mumkin, bu esa aşınma qarshiligini samarali ravishda yaxshilash va ishqalanish koeffitsientini kamaytirishi mumkin.

Tadqiqot shuni ko'rsatadiki, kerakli miqdordagi CeO2 bilan qoplamaning ishqalanish koeffitsienti kichik va barqaror. Plazma bilan püskürtülmüş nikel asosidagi sermet qoplamasiga La2O3 qo'shilishi ishqalanish aşınmasını va qoplamaning ishqalanish koeffitsientini aniq kamaytirishi mumkinligi va ishqalanish koeffitsienti ozgina tebranish bilan barqaror ekanligi haqida xabar berilgan. Noyob tuproqsiz qoplama qatlamining eskirish yuzasi jiddiy yopishish va mo'rt sinish va parchalanishni ko'rsatadi, ammo noyob tuproqni o'z ichiga olgan qoplama eskirgan sirtda zaif yopishqoqlikni ko'rsatadi va katta maydondagi mo'rt parchalanish belgisi yo'q. Noyob tuproq bilan qoplangan qoplamaning mikro tuzilishi zichroq va ixchamroq bo'lib, teshiklar kamayadi, bu mikroskopik zarralar tomonidan olib boriladigan o'rtacha ishqalanish kuchini kamaytiradi va ishqalanish va aşınmayı kamaytiradi. ikki kristall yuzlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchining o'zgarishiga va ishqalanish koeffitsientini kamaytiradi.

Xulosa:

Noyob tuproq oksidlari keramik materiallar va qoplamalarni qo'llashda katta yutuqlarga erishgan bo'lsa-da, keramik materiallar va qoplamalarning mikro tuzilishi va mexanik xususiyatlarini samarali ravishda yaxshilashga yordam beradi, lekin hali ham ko'p noma'lum xususiyatlar, ayniqsa ishqalanish va aşınmayı kamaytirishda. materiallarning mustahkamligi va aşınmaya bardoshliligi, ularning moylash xususiyatlari bilan hamkorlik qilish tribologiya sohasida muhokama qilinadigan muhim yo'nalishga aylandi.

Tel: +86-21-20970332Elektron pochta:info@shxlchem.com