تاثیر اکسیدهای خاکی کمیاب در پوشش های سرامیکی چیست؟

سرامیک، مواد فلزی و مواد پلیمری به عنوان سه ماده جامد اصلی ذکر شده است. سرامیک دارای خواص بسیار عالی مانند مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و غیره است، زیرا حالت پیوند اتمی سرامیک، پیوند یونی، پیوند کووالانسی یا پیوند یون-کووالانسی مخلوط با انرژی پیوند بالا است. پوشش سرامیکی می تواند ظاهر، ساختار و عملکرد سطح بیرونی بستر را تغییر دهد، کامپوزیت پوشش - بستر برای عملکرد جدید آن مورد علاقه است. این می تواند به طور ارگانیک ویژگی های اصلی زیرلایه را با ویژگی های مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، مقاومت در برابر سایش بالا و مقاومت در برابر خوردگی بالای مواد سرامیکی ترکیب کند و به مزایای جامع این دو نوع ماده بازی کامل دهد، بنابراین به طور گسترده در هوافضا استفاده می شود. ، هوانوردی، دفاع ملی، صنایع شیمیایی و سایر صنایع.

زمین های کمیاب به دلیل ساختار الکترونیکی منحصر به فرد 4f و خواص فیزیکی و شیمیایی آن، "گنج خانه" مواد جدید نامیده می شود. با این حال، فلزات خاکی کمیاب خالص به ندرت به طور مستقیم در تحقیقات مورد استفاده قرار می گیرند و بیشتر از ترکیبات خاکی کمیاب استفاده می شود. رایج ترین ترکیبات عبارتند از CeO2، La2O3، Y2O3، LaF3، CeF، CeS و فروسیلیکون خاکی کمیاب. این ترکیبات خاکی کمیاب می توانند ساختار و خواص مواد سرامیکی و پوشش های سرامیکی را بهبود بخشند.

کاربرد اکسیدهای خاکی کمیاب در مواد سرامیکی

افزودن عناصر خاکی کمیاب به عنوان تثبیت کننده و تف جوشی ایدز به سرامیک های مختلف می تواند دمای پخت را کاهش دهد، استحکام و چقرمگی برخی از سرامیک های ساختاری را بهبود بخشد و در نتیجه هزینه تولید را کاهش دهد. در عین حال، عناصر خاکی کمیاب نیز نقش بسیار مهمی در حسگرهای گاز نیمه هادی، رسانه های مایکروویو، سرامیک های پیزوالکتریک و سایر سرامیک های کاربردی دارند. این تحقیق نشان داد که افزودن دو یا چند اکسید خاکی کمیاب به سرامیک آلومینا بهتر از افزودن یک اکسید خاکی کمیاب به سرامیک آلومینا است. پس از تست بهینه سازی، Y2O3+CeO2 بهترین اثر را دارد. هنگامی که 0.2% Y2O3 + 0.2% CeO2 در دمای 1490 درجه سانتیگراد اضافه می شود، چگالی نسبی نمونه های متخلخل می تواند به 96.2٪ برسد که از چگالی نمونه هایی با هر اکسید خاکی کمیاب Y2O3 یا CeO2 به تنهایی فراتر می رود.

تأثیر La2O3+Y2O3، Sm2O3+La2O3 در ترویج پخت بهتر از افزودن تنها La2O3 است و مقاومت به سایش بدیهی است که بهبود یافته است. همچنین نشان می‌دهد که اختلاط دو اکسید خاکی کمیاب یک افزودن ساده نیست، اما تعاملی بین آنها وجود دارد که برای پخت و بهبود عملکرد سرامیک‌های آلومینا سودمندتر است، اما این اصل همچنان مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

علاوه بر این، مشخص شده است که افزودن اکسیدهای فلزی خاکی کمیاب مخلوط به عنوان AIDS تف جوشی می تواند مهاجرت مواد را بهبود بخشد، باعث افزایش پخت سرامیک های MgO و بهبود چگالی شود. با این حال، هنگامی که محتوای اکسید فلز مخلوط بیش از 15٪ باشد، چگالی نسبی کاهش می یابد و تخلخل باز افزایش می یابد.

دوم، تاثیر اکسیدهای خاکی کمیاب بر خواص پوشش های سرامیکی

تحقیقات موجود نشان می دهد که عناصر خاکی کمیاب می توانند اندازه دانه را اصلاح کنند، چگالی را افزایش دهند، ریزساختار را بهبود بخشند و سطح مشترک را خالص کنند. این نقش منحصر به فرد در بهبود استحکام، چقرمگی، سختی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی پوشش های سرامیکی ایفا می کند که عملکرد پوشش های سرامیکی را تا حدی بهبود می بخشد و دامنه کاربرد پوشش های سرامیکی را گسترش می دهد.

1

بهبود خواص مکانیکی پوشش های سرامیکی توسط اکسیدهای خاکی کمیاب

اکسیدهای خاکی کمیاب می توانند سختی، استحکام خمشی و مقاومت کششی پوشش های سرامیکی را بهبود بخشند. نتایج تجربی نشان می دهد که استحکام کششی پوشش را می توان به طور موثر با استفاده از Lao_2 به عنوان افزودنی در مواد Al2O3+3% TiO_2 بهبود بخشید و استحکام باند کششی می تواند به 27.36MPa برسد که مقدار Lao_2 6.0 باشد. ٪. با افزودن CeO2 با کسر جرمی 3.0% و 6.0% به مواد Cr2O3، استحکام اتصال کششی پوشش بین 18 تا 25 مگاپاسکال است، که بیشتر از 12 تا 16 مگاپاسکال اصلی است، اما زمانی که محتوای CeO2 9.0٪ باشد، کشش است. استحکام باند به 12 تا 15 مگاپاسکال کاهش می یابد.

2

بهبود مقاومت شوک حرارتی پوشش سرامیکی توسط خاک کمیاب

تست مقاومت شوک حرارتی یک آزمون مهم برای منعکس کننده کیفی استحکام پیوند بین پوشش و بستر و تطابق ضریب انبساط حرارتی بین پوشش و بستر است. این به طور مستقیم توانایی پوشش را در مقاومت در برابر لایه برداری زمانی که دما به طور متناوب در حین استفاده تغییر می کند منعکس می کند و همچنین نشان دهنده توانایی پوشش برای مقاومت در برابر خستگی شوک مکانیکی و توانایی اتصال با بستر از طرف است. بنابراین، این عامل کلیدی برای قضاوت در مورد کیفیت پوشش سرامیکی

تحقیقات نشان می دهد که افزودن 3.0% CeO2 می تواند تخلخل و اندازه منافذ در پوشش را کاهش دهد و غلظت تنش را در لبه منافذ کاهش دهد، بنابراین مقاومت شوک حرارتی پوشش Cr2O3 را بهبود می بخشد. با این حال، تخلخل پوشش سرامیکی Al2O3 کاهش یافت، و استحکام پیوند و عمر شکست شوک حرارتی پوشش به وضوح پس از افزودن LaO2 افزایش یافت. هنگامی که مقدار اضافی LaO2 6٪ (کسر جرمی) باشد، مقاومت شوک حرارتی پوشش بهترین است و عمر شکست شوک حرارتی می تواند به 218 برابر برسد، در حالی که عمر شکست شوک حرارتی پوشش بدون LaO2 تنها 163 است. بارها

3

اکسیدهای خاکی کمیاب بر مقاومت سایشی پوشش ها تأثیر می گذارد

اکسیدهای خاکی کمیاب که برای بهبود مقاومت به سایش پوشش‌های سرامیکی استفاده می‌شوند، عمدتاً CeO2 و La2O3 هستند. ساختار لایه ای شش ضلعی آنها می تواند عملکرد روانکاری خوبی را نشان دهد و خواص شیمیایی پایدار را در دمای بالا حفظ کند، که می تواند به طور موثر مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد و ضریب اصطکاک را کاهش دهد.

تحقیقات نشان می دهد که ضریب اصطکاک پوشش با مقدار مناسب CeO2 کم و پایدار است. گزارش شده است که افزودن La2O3 به پوشش سرمتی مبتنی بر نیکل پاشیده شده پلاسما می تواند به وضوح سایش اصطکاک و ضریب اصطکاک پوشش را کاهش دهد و ضریب اصطکاک با نوسانات کمی پایدار است. سطح سایش لایه روکش بدون خاک کمیاب چسبندگی جدی و شکستگی شکننده و پوسته شدن را نشان می دهد، با این حال، پوشش حاوی خاک کمیاب چسبندگی ضعیفی روی سطح فرسوده نشان می دهد و هیچ نشانه ای از پوسته شدن شکننده در سطح وسیع وجود ندارد. ریزساختار پوشش خاکی کمیاب متراکم تر و فشرده تر است و منافذ کاهش می یابد که باعث کاهش میانگین نیروی اصطکاک متحمل شده توسط ذرات میکروسکوپی و کاهش اصطکاک و سایش می شود. به تغییر نیروی برهمکنش بین دو وجه کریستالی و کاهش ضریب اصطکاک.

خلاصه:

اگرچه اکسیدهای خاکی کمیاب دستاوردهای بزرگی در کاربرد مواد و پوشش‌های سرامیکی داشته‌اند که می‌تواند به طور موثری ریزساختار و خواص مکانیکی مواد و پوشش‌های سرامیکی را بهبود بخشد، اما هنوز خواص ناشناخته زیادی به‌ویژه در کاهش اصطکاک و سایش وجود دارد. استحکام و مقاومت در برابر سایش مواد با خواص روان کنندگی آنها به یک جهت مهم در زمینه تریبولوژی تبدیل شده است.

تلفن: 20970332-21-86+ایمیل：info@shxlchem.com