TaikymasRetas žemėkompozicinėse medžiagose
Retųjų žemės elementai turi unikalią 4F elektroninę struktūrą, didelį atominį magnetinį momentą, stiprią sukimosi jungtį ir kitas savybes. Sudarant kompleksus su kitais elementais, jų koordinavimo skaičius gali skirtis nuo 6 iki 12. Retųjų žemės junginiai turi įvairias kristalų struktūras. Dėl specialių retųjų žemių fizinių ir cheminių savybių jos plačiai naudojamos plepant aukštos kokybės plieno ir neferiškiems metalams, specialiam stiklo ir aukšto našumo keramikai, nuolatinėms magneto medžiagoms, vandenilio laikymo medžiagoms, liuminescencinėms ir lazerinėms medžiagoms, branduolinėms medžiagoms ir kitoms laukams. Nuolat plėtojant sudėtines medžiagas, retųjų žemių pritaikymas taip pat išsiplėtė į kompozicinių medžiagų lauką, pritraukdamas plačiai paplitusį dėmesį gerinant sąsajos savybes tarp nevienalyčių medžiagų.
Pagrindinės retos žemės pritaikymo formos rengiant kompozicines medžiagas yra: ① pridėjimasRetos žemės metalaiį kompozicines medžiagas; ② pridėkiteRetos žemės oksidaiį kompozicinę medžiagą; ③ Polimerai, sujungti arba surišti su retais žemės metalais, polimeruose naudojami kaip matricos medžiagos kompozicinėse medžiagose. Tarp aukščiau išvardytų trijų retos žemės naudojimo formų pirmosios dvi formos dažniausiai pridedamos prie metalo matricos kompozito, o trečiasis daugiausia taikomas polimero matricos kompozitams, o keraminės matricos kompozitas daugiausia pridedamas antroje formoje.
Retas žemėDaugiausia veikia metalo matricos ir keraminės matricos kompozicijos priedų, stabilizatorių ir sukepinimo priedų pavidalu, žymiai pagerindami jų našumą, sumažinant gamybos sąnaudas ir sudarant įmanomą jos pramoninį pritaikymą.
Pridedant retųjų žemės elementus kaip priedus kompozicinėse medžiagose, daugiausia vaidina svarbų vaidmenį gerinant kompozicinių medžiagų sąsajos veikimą ir skatinant metalo matricos grūdų patobulinimą. Veiksmo mechanizmas yra toks.
① Pagerinkite metalo matricos ir armatūrinės fazės drėgnumą. Retųjų žemės elementų elektronegatyvumas yra palyginti mažas (kuo mažesnis metalų elektronegatyvumas, tuo aktyvesnis ne metalų elektronegatyvumas). Pavyzdžiui, LA yra 1,1, CE yra 1,12, o y - 1,22. Bendrojo netauriojo metalo Fe elektronegatyvumas yra 1,83, Ni yra 1,91, o AL - 1,61. Todėl retųjų žemės elementai pirmiausia adsorbuotų ant metalo matricos grūdų ribų ir armatūros fazę lydymo proceso metu, sumažindami jų sąsajos energiją, padidindami sąsajos adhezijos darbus, sumažindami drėkinimo kampą ir taip pagerindami matricos ir armatūros fazės sukimosi tikslumą. Tyrimai parodė, kad La elemento pridėjimas prie aliuminio matricos efektyviai pagerina ALO ir aliuminio skysčio drėgnumą ir pagerina kompozicinių medžiagų mikrostruktūrą.
② skatinti metalinių matricos grūdų tobulinimą. Retosios žemės tirpumas metaliniuose kristaluose yra mažas, nes retų žemės elementų atominis spindulys yra didelis, o metalo matricos atominis spindulys yra palyginti mažas. Įvedus retųjų žemės elementus su didesniu spinduliu į matricos grotelę, grotelių iškraipymai sukels grotelių iškraipymus, o tai padidins sistemos energiją. Norėdami išlaikyti mažiausią laisvą energiją, retos žemės atomai gali praturtinti tik netaisyklingų grūdų ribas, kurios tam tikru mastu trukdo laisvai augti matricos grūdams. Tuo pačiu metu praturtintos retos žemės elementai taip pat adsorbuos kitus lydinio elementus, padidindamas lydinio elementų koncentracijos gradientą, sukeldamas vietinio komponento perteklių ir padidindami skysto metalo matricos heterogeninį branduolio poveikį. Be to, perteklius, kurį sukelia elementacinis segregacija, taip pat gali skatinti atskirtų junginių susidarymą ir tapti veiksmingomis heterogeniškomis branduolio dalelėmis, taip skatinant metalo matricos grūdų tobulinimą.
③ Išvalykite grūdų ribas. Dėl stipraus afiniteto tarp retųjų žemės elementų ir tokių elementų kaip O, S, P, N ir kt., Standartinė laisva oksidų, sulfidų, fosfidų ir nitridų formavimo energija yra mažai. Šie junginiai turi aukštą lydymosi tašką ir mažą tankį, kai kuriuos iš jų galima pašalinti plūduriuojant iš lydinio skysčio, o kiti tolygiai pasiskirsto grūduose, sumažindami priemaišų atskyrimą prie grūdų ribos, taip išvalydami grūdų ribą ir pagerindami jo jėgas.
Reikėtų pažymėti, kad dėl retųjų žemių metalų didelio aktyvumo ir žemo lydymosi taško, kai jie pridedami prie metalo matricos kompozito, jų kontaktą su deguonimi reikia specialiai kontroliuoti pridėjimo proceso metu.
Daugybė praktikų įrodė, kad retųjų žemės oksidų pridėjimas kaip stabilizatoriai, sukepinimo priemonės ir dopingo modifikatoriai į skirtingą metalinę matricą ir keraminės matricos kompoziciją gali žymiai pagerinti medžiagų stiprumą ir tvirtumą, sumažinti jų sukepinimo temperatūrą ir taip sumažinti gamybos sąnaudas. Pagrindinis jo veiksmų mechanizmas yra toks.
① Kaip sukepinimo priedą, jis gali skatinti sukepinimą ir sumažinti akytumą kompozicinėse medžiagose. Pridedant sukepinimo priedus, yra skystos fazės generuoti aukštoje temperatūroje, sumažinti kompozicinių medžiagų sukepinimo temperatūrą, slopinant medžiagų aukštą temperatūrą sukepinimo proceso metu ir gaukite tankias kompozicines medžiagas per skystos fazės sukepinimo sukepinimą. Dėl didelio stabilumo, silpno aukštos temperatūros kintamumo, retųjų žemės oksidų lydymosi ir virimo taškų jie gali sudaryti stiklo fazes su kitomis žaliavomis ir skatinti sukepinimą, todėl jie tampa veiksmingais priedais. Tuo pačiu metu retas žemės oksidas taip pat gali sudaryti kietą tirpalą su keramine matrica, kuri gali sukelti kristalų defektus viduje, suaktyvinti gardelę ir skatinti sukepinimą.
② Pagerinkite mikrostruktūrą ir patikrinkite grūdų dydį. Dėl to, kad pridedami retųjų žemės oksidai daugiausia egzistuoja prie matricos grūdų ribų, ir dėl didelio jų tūrio retųjų žemės oksidų struktūroje yra didelis migracijos atsparumas migracijai, taip pat kliudo kitų jonų migracijai, taip sumažinant grūdų ribų migracijos greitį, slopindamas grūdų augimą ir kliudydamas neįprastą grūdų augimą, per didelę teritoriją. Jie gali gauti mažus ir vienodus grūdus, kurie yra palankūs tankių struktūrų formavimui; Kita vertus, dopuodami retųjų žemės oksidus, jie patenka į grūdų ribos stiklo fazę, pagerindami stiklo fazės stiprumą ir taip siekdami tikslo pagerinti medžiagos mechanines savybes.
Retųjų žemės elementai polimero matricos kompozituose daugiausia įtakos jiems daro įtaką gerinant polimero matricos savybes. Retieji žemės oksidai gali padidinti polimerų šiluminės skilimo temperatūrą, o retos žemės karboksilatai gali pagerinti polivinilo chlorido šiluminį stabilumą. Dopingo polistireno su retais žemės junginiais gali pagerinti polistireno stabilumą ir žymiai padidinti jo smūgio stiprumą ir lenkimo stiprumą.
Pašto laikas: 2012 m. Balandžio 26 d