Kia estas la influo de rarateraj oksidoj en ceramikaj tegaĵoj?

Ceramikoj, metalaj materialoj kaj polimeraj materialoj estas listigitaj kiel la tri ĉefaj solidaj materialoj. Ceramiko havas multajn bonegajn ecojn, kiel ekzemple alt-temperaturan reziston, korodan reziston, eluziĝan reziston, ktp., ĉar la atomliga reĝimo de ceramiko estas jona ligo, kovalenta ligo aŭ miksita jono-kovalenta ligo kun alta liga energio. Ceramika tegaĵo povas ŝanĝi la aspekton, strukturon kaj funkciadon de la ekstera surfaco de la substrato, kaj tegaĵo-substrata kompozito estas preferata pro sia nova funkciado. Ĝi povas organike kombini la originalajn karakterizaĵojn de la substrato kun la karakterizaĵoj de alt-temperatura rezisto, alta eluziĝa rezisto kaj alta koroda rezisto de ceramikaj materialoj, kaj plene utiligi la ampleksajn avantaĝojn de la du specoj de materialoj, tial ĝi estas vaste uzata en aerspaca, aviada, nacia defendo, kemia industrio kaj aliaj industrioj.

Rara tero estas nomata la "trezorejo" de novaj materialoj, pro sia unika 4f-elektronika strukturo kaj fizikaj kaj kemiaj ecoj. Tamen, puraj rarateraj metaloj malofte estas uzataj rekte en esplorado, kaj rarateraj kombinaĵoj estas plejparte uzataj. La plej oftaj kombinaĵoj estas CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS kaj raratera ferosilicio. Ĉi tiuj rarateraj kombinaĵoj povas plibonigi la strukturon kaj ecojn de ceramikaj materialoj kaj ceramikaj tegaĵoj.

Apliko de rarateraj oksidoj en ceramikaj materialoj

Aldono de rarateraj elementoj kiel stabiligiloj kaj sinterigaj helpaĵoj al diversaj ceramikaĵoj povas redukti la sinteriga temperaturon, plibonigi la forton kaj durecon de iuj strukturaj ceramikaĵoj, kaj tiel redukti la produktokoston. Samtempe, rarateraj elementoj ankaŭ ludas tre gravan rolon en duonkonduktaĵaj gassensiloj, mikroondaj medioj, piezoelektraj ceramikaĵoj kaj aliaj funkciaj ceramikaĵoj. La esplorado trovis, ke aldoni du aŭ pli da rarateraj oksidoj kune al alumina ceramiko estas pli bone ol aldoni unuopan rarateran oksidon al alumina ceramiko. Post optimumiga testo, Y2O3+CeO2 havas la plej bonan efikon. Kiam 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 estas aldonita je 1490℃, la relativa denseco de sinteritaj specimenoj povas atingi 96.2%, kio superas la densecon de specimenoj kun iu ajn rarateran oksido Y2O3 aŭ CeO2 sole.

La efiko de La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 en antaŭenigado de sintrado estas pli bona ol tiu de aldono de nur La2O3, kaj la eluziĝrezisto estas evidente plibonigita. Ĝi ankaŭ montras, ke la miksado de du rarateraj oksidoj ne estas simpla aldono, sed ekzistas interagado inter ili, kio estas pli utila por la sintrado kaj plibonigo de rendimento de alumino-teraj ceramikaĵoj, sed la principo restas studenda.

Krome, oni trovis, ke la aldono de miksitaj rarateraj metaloksidoj kiel sinterigaj helpaĵoj povas plibonigi la migradon de materialoj, antaŭenigi la sintradon de MgO-ceramikaĵoj kaj plibonigi la densecon. Tamen, kiam la enhavo de miksita metaloksido estas pli ol 15%, la relativa denseco malpliiĝas kaj la malferma poreco pliiĝas.

Due, la influo de rarateraj oksidoj sur la ecoj de ceramikaj tegaĵoj

Ekzistantaj esploroj montras, ke raraj teraj elementoj povas rafini la grengrandecon, pliigi la densecon, plibonigi la mikrostrukturon kaj purigi la interfacon. Ili ludas unikan rolon en plibonigado de la forto, dureco, malmoleco, eluziĝrezisto kaj korodrezisto de ceramikaj tegaĵoj, kio plibonigas la rendimenton de ceramikaj tegaĵoj ĝis ia grado kaj plilarĝigas la aplikan gamon de ceramikaj tegaĵoj.

1

Plibonigo de mekanikaj ecoj de ceramikaj tegaĵoj per rarateraj oksidoj

Rarateraj oksidoj povas signife plibonigi la malmolecon, fleksoreziston kaj streĉligforton de ceramikaj tegaĵoj. La eksperimentaj rezultoj montras, ke la streĉforto de la tegaĵo povas esti efike plibonigita per uzado de Lao_2 kiel aldonaĵo en Al2O3+3% TiO_2 materialo, kaj la streĉligforto povas atingi 27.36 MPa kiam la kvanto de Lao_2 estas 6.0%. Aldonante CeO2 kun masa frakcio de 3.0% kaj 6.0% al Cr2O3 materialo, la streĉligforto de la tegaĵo estas inter 18~25 MPa, kio estas pli granda ol la originalaj 12~16 MPa. Tamen, kiam la enhavo de CeO2 estas 9.0%, la streĉligforto malpliiĝas al 12~15 MPa.

2

Plibonigo de termika ŝokrezisto de ceramika tegaĵo per rara tero

Testo pri termika ŝokorezisto estas grava testo por kvalite reflekti la ligforton inter la tegaĵo kaj la substrato kaj la kongruon de la termika ekspansia koeficiento inter la tegaĵo kaj la substrato. Ĝi rekte reflektas la kapablon de la tegaĵo rezisti ŝeliĝon kiam la temperaturo ŝanĝiĝas alterne dum uzo, kaj ankaŭ reflektas la kapablon de la tegaĵo rezisti mekanikan ŝoklaciĝon kaj la ligkapablon kun la substrato de la flanko. Tial, ĝi ankaŭ estas ŝlosila faktoro por juĝi la kvaliton de ceramika tegaĵo.

La esplorado montras, ke aldono de 3.0% da CeO2 povas redukti la porecon kaj porgrandecon en la tegaĵo, kaj redukti la streskoncentriĝon ĉe la randoj de la poroj, tiel plibonigante la varmoŝokan reziston de Cr2O3-tegaĵo. Tamen, la poreco de Al2O3-ceramika tegaĵo malpliiĝis, kaj la ligforto kaj varmoŝoka fiaskodaŭro de la tegaĵo klare pliiĝis post aldono de LaO2. Kiam la aldonita kvanto de LaO2 estas 6% (masa frakcio), la varmoŝoka rezisto de la tegaĵo estas la plej bona, kaj la varmoŝoka fiaskodaŭro povas atingi 218-oblan, dum la varmoŝoka fiaskodaŭro de la tegaĵo sen LaO2 estas nur 163-obla.

3

Rarateraj oksidoj influas la eluziĝreziston de tegaĵoj

La rarateraj oksidoj uzataj por plibonigi la eluziĝreziston de ceramikaj tegaĵoj estas plejparte CeO2 kaj La2O3. Ilia seslatera tavola strukturo povas montri bonan lubrikan funkcion kaj konservi stabilajn kemiajn ecojn je alta temperaturo, kio povas efike plibonigi la eluziĝreziston kaj redukti la frikciokoeficienton.

La esplorado montras, ke la frota koeficiento de la tegaĵo kun taŭga kvanto de CeO2 estas malgranda kaj stabila. Oni raportis, ke aldoni La2O3 al plasmoŝprucita nikel-bazita cermeta tegaĵo povas evidente redukti frotan eluziĝon kaj la frotan koeficienton de la tegaĵo, kaj la frota koeficiento estas stabila kun malmulta fluktuo. La eluziĝa surfaco de la tegaĵtavolo sen rara tero montras gravan adheron kaj fragilan rompon kaj disŝiriĝon. Tamen, la tegaĵo enhavanta raran teron montras malfortan adheron sur la eluziĝa surfaco, kaj ne estas signo de grand-area fragila disŝiriĝo. La mikrostrukturo de rara-tera dopita tegaĵo estas pli densa kaj pli kompakta, kaj la poroj estas reduktitaj, kio reduktas la averaĝan frotan forton portatan de mikroskopaj partikloj kaj reduktas frotadon kaj eluziĝon. Dopado de rara tero ankaŭ povas pliigi la kristalebenan distancon de cermetoj, kio kondukas al ŝanĝo de la interaga forto inter la du kristalaj facoj kaj reduktas la frotan koeficienton.

Resumo:

Kvankam rarateraj oksidoj faris grandajn atingojn en la apliko de ceramikaj materialoj kaj tegaĵoj, kiuj povas efike plibonigi la mikrostrukturon kaj mekanikajn ecojn de ceramikaj materialoj kaj tegaĵoj, ankoraŭ ekzistas multaj nekonataj ecoj, precipe rilate al reduktado de frotado kaj eluziĝo. Kiel igi la forton kaj eluziĝreziston de materialoj kunlabori kun iliaj lubrikaj ecoj fariĝis grava direkto inda je diskuto en la kampo de tribologio.

Telefono: +86-21-20970332Retpoŝto：info@shxlchem.com