Kokia retųjų žemių oksidų įtaka keraminėse dangose?

Keramika, metalinės medžiagos ir polimerinės medžiagos yra išvardytos kaip trys pagrindinės kietosios medžiagos. Keramika turi daug puikių savybių, tokių kaip atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas korozijai, atsparumas dilimui ir kt., Nes keramikos atominis sujungimo būdas yra joninis ryšys, kovalentinis ryšys arba mišrus jonų-kovalentinis ryšys su didele jungties energija. Keraminė danga gali pakeisti pagrindo išorinio paviršiaus išvaizdą, struktūrą ir eksploatacines savybes, dangos ir pagrindo kompozitas yra palankesnis dėl jo naujų savybių. Jis gali organiškai derinti originalias pagrindo savybes su atsparumo aukštai temperatūrai, didelio atsparumo dilimui ir didelio atsparumo korozijai keraminių medžiagų savybėmis ir suteikti visapusiškus dviejų rūšių medžiagų privalumus, todėl jis plačiai naudojamas kosminėje erdvėje. , aviacijos, krašto apsaugos, chemijos pramonės ir kitose pramonės šakose.

Dėl unikalios 4f elektroninės struktūros ir fizinių bei cheminių savybių retosios žemės vadinamos naujų medžiagų „lobių namais“. Tačiau grynieji retųjų žemių metalai tiesiogiai tyrimams naudojami retai, o dažniausiai naudojami retųjų žemių junginiai. Dažniausi junginiai yra CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS ir retųjų žemių ferosilicis. Šie retųjų žemių junginiai gali pagerinti keraminių medžiagų ir keraminių dangų struktūrą ir savybes.

Retųjų žemių oksidų taikymas keraminėse medžiagose

Retųjų žemių elementų pridėjimas kaip stabilizatorius ir sukepinimo AIDS prie skirtingų keramikų gali sumažinti sukepinimo temperatūrą, pagerinti kai kurių struktūrinių keramikos medžiagų stiprumą ir kietumą ir taip sumažinti gamybos sąnaudas. Tuo pačiu metu retųjų žemių elementai taip pat atlieka labai svarbų vaidmenį puslaidininkių dujų jutikliuose, mikrobangų terpėse, pjezoelektrinėje keramikoje ir kitoje funkcinėje keramikoje. Tyrimas parodė, kad į aliuminio oksido keramiką kartu pridėti dviejų ar daugiau retųjų žemių oksidų yra geriau nei vieną retųjų žemių oksidą į aliuminio oksido keramiką. Po optimizavimo testo Y2O3+CeO2 turi geriausią efektą. Kai 1490 ℃ temperatūroje pridedama 0,2 % Y2O3+0,2 % CeO2, santykinis sukepintų mėginių tankis gali siekti 96,2 %, o tai viršija mėginių tankį su bet kuriuo retųjų žemių oksidu Y2O3 arba vien CeO2.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 poveikis skatinant sukepinimą yra geresnis nei pridedant tik La2O3, o atsparumas dilimui akivaizdžiai pagerėjo. Tai taip pat rodo, kad dviejų retųjų žemių oksidų sumaišymas nėra paprastas priedas, bet tarp jų yra sąveika, kuri yra naudingesnė aliuminio oksido keramikos sukepinimo ir veikimo gerinimui, tačiau principą dar reikia ištirti.

Be to, nustatyta, kad mišrių retųjų žemių metalų oksidų pridėjimas kaip sukepinimo AIDS gali pagerinti medžiagų migraciją, skatinti MgO keramikos sukepinimą ir pagerinti tankį. Tačiau, kai mišraus metalo oksido kiekis yra didesnis nei 15%, santykinis tankis mažėja, o atvirasis poringumas didėja.

Antra, retųjų žemių oksidų įtaka keraminių dangų savybėms

Esami tyrimai rodo, kad retųjų žemių elementai gali patobulinti grūdelių dydį, padidinti tankį, pagerinti mikrostruktūrą ir išvalyti sąsają. Jis atlieka unikalų vaidmenį gerinant keraminių dangų stiprumą, kietumą, kietumą, atsparumą dilimui ir atsparumą korozijai, o tai tam tikru mastu pagerina keraminių dangų veikimą ir išplečia keraminių dangų taikymo sritį.

1

Keraminių dangų mechaninių savybių gerinimas retųjų žemių oksidais

Retųjų žemių oksidai gali žymiai pagerinti keraminių dangų kietumą, atsparumą lenkimui ir tempimo sukibimo stiprumą. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad dangos atsparumą tempimui galima efektyviai pagerinti naudojant Lao _ 2 kaip priedą Al2O3+3% TiO _ 2 medžiagoje, o tempimo stipris gali siekti 27,36 MPa, kai Lao _ 2 kiekis yra 6,0 %. Į Cr2O3 medžiagą pridedant CeO2, kurio masės dalis yra 3,0% ir 6,0%, dangos tempiamasis sukibimo stipris yra tarp 18–25 MPa, o tai yra didesnis nei pradinis 12–16 MPa Tačiau, kai CeO2 kiekis yra 9,0%, tempimas sukibimo stiprumas sumažėja iki 12 ~ 15 MPa.

2

Retųjų žemių keraminės dangos atsparumo šiluminiam smūgiui pagerinimas

Atsparumo šiluminiam smūgiui bandymas yra svarbus testas, siekiant kokybiškai atspindėti dangos ir pagrindo sukibimo stiprumą bei dangos ir pagrindo šiluminio plėtimosi koeficiento atitikimą. Tai tiesiogiai atspindi dangos gebėjimą atsispirti lupimuisi, kai temperatūra kinta pakaitomis naudojimo metu, taip pat atspindi dangos gebėjimą atsispirti mechaniniam smūgio nuovargiui ir sukibimą su pagrindu iš šono. Todėl tai taip pat yra pagrindinis veiksnys sprendžiant keraminės dangos kokybė.

Tyrimas rodo, kad 3,0% CeO2 gali sumažinti dangos poringumą ir porų dydį bei sumažinti įtempių koncentraciją porų pakraščiuose, taip pagerinant Cr2O3 dangos atsparumą šiluminiam smūgiui. Tačiau Al2O3 keraminės dangos poringumas sumažėjo, o pridėjus LaO2 akivaizdžiai pailgėjo dangos sukibimo stiprumas ir terminio smūgio veikimo laikas. Kai pridedamas LaO2 kiekis yra 6% (masės dalis), dangos atsparumas šiluminiam smūgiui yra geriausias, o terminio smūgio veikimo laikas gali siekti 218 kartų, o dangos be LaO2 terminio smūgio veikimo laikas yra tik 163. kartų.

3

Retųjų žemių oksidai turi įtakos dangų atsparumui dilimui

Retųjų žemių oksidai, naudojami keraminių dangų atsparumui dilimui pagerinti, dažniausiai yra CeO2 ir La2O3. Jų šešiakampė sluoksninė struktūra gali parodyti gerą tepimo funkciją ir išlaikyti stabilias chemines savybes aukštoje temperatūroje, o tai gali veiksmingai pagerinti atsparumą dilimui ir sumažinti trinties koeficientą.

Tyrimai rodo, kad dangos trinties koeficientas su tinkamu CeO2 kiekiu yra mažas ir stabilus. Buvo pranešta, kad La2O3 pridėjimas prie plazmos purškiamų nikelio pagrindu pagamintų kermetų dangų gali akivaizdžiai sumažinti trinties susidėvėjimą ir dangos trinties koeficientą, o trinties koeficientas yra stabilus ir mažai svyruoja. Dengimo sluoksnio dėvimasis paviršius be retųjų žemių turi rimtų sukibimą, trapus įtrūkimų ir skilimų, tačiau dangos, kurioje yra retųjų žemių, sukibimas su susidėvėjusiu paviršiumi yra silpnas ir nėra didelio ploto trapaus skilimo požymių. Retųjų žemių legiruoto dangos mikrostruktūra yra tankesnė ir kompaktiškesnė, o poros sumažėja, todėl sumažėja vidutinė mikroskopinių dalelių trinties jėga ir sumažėja trintis bei susidėvėjimas. į sąveikos jėgos pasikeitimą tarp dviejų kristalų paviršių ir sumažina trinties koeficientą.

Santrauka:

Nors retųjų žemių oksidai pasiekė puikių pasiekimų keraminių medžiagų ir dangų naudojimo srityje, kurios gali veiksmingai pagerinti keraminių medžiagų ir dangų mikrostruktūrą ir mechanines savybes, vis dar yra daug nežinomų savybių, ypač mažinant trintį ir nusidėvėjimą.Kaip pasigaminti Medžiagų stiprumas ir atsparumas dilimui bendradarbiauja su jų tepimo savybėmis tapo svarbia kryptimi, verta diskusijos tribologijos srityje.

Tel.: +86-21-20970332El. paštas：info@shxlchem.com