تأثیر اکسیدهای نادر زمین در پوشش های سرامیکی چیست؟

سرامیک ، مواد فلزی و مواد پلیمری به عنوان سه ماده جامد اصلی ذکر شده است. سرامیک دارای بسیاری از خصوصیات 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 زیر استرات برای عملکرد جدید آن مورد علاقه است. این می تواند به صورت ارگانیک ویژگی های اصلی بستر را با ویژگی های مقاومت در برابر دمای بالا ، مقاومت در برابر سایش زیاد و مقاومت در برابر خوردگی زیاد مواد سرامیکی ترکیب کند و بازی کامل را به مزایای جامع دو نوع مواد ارائه دهد ، بنابراین در هوافضا ، حمل و نقل ، دفاع ملی ، صنعت شیمیایی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.

زمین نادر به دلیل ساختار الکترونیکی منحصر به فرد 4F و خاصیت فیزیکی و شیمیایی ، "خانه گنج" از مواد جدید نامیده می شود. با این حال ، فلزات خاکی نادر خالص به ندرت به طور مستقیم در تحقیقات استفاده می شوند ، و از ترکیبات نادر زمین بیشتر استفاده می شود. متداول ترین ترکیبات عبارتند از: CeO2 ، LA2O3 ، Y2O3 ، LAF3 ، CEF ، CES و Ferrosilicon زمین نادر. این ترکیبات زمین نادر می تواند ساختار و خواص مواد سرامیکی و پوشش های سرامیکی را بهبود بخشد.

من از اکسیدهای نادر زمین در مواد سرامیکی استفاده می کنم

اضافه کردن عناصر نادر زمین به عنوان تثبیت کننده و کمکهای پخت و پز به سرامیک های مختلف می تواند باعث کاهش دمای پخت و پز ، بهبود قدرت و سختی برخی از سرامیک های ساختاری و در نتیجه کاهش هزینه تولید شود. در عین حال ، عناصر نادر زمین نیز در سنسورهای گاز نیمه هادی ، رسانه های مایکروویو ، سرامیک پیزوالکتریک و سایر سرامیک های عملکردی نقش بسیار مهمی ایفا می کنند. این تحقیق نشان داد که اضافه کردن دو یا چند اکسید زمین نادر به سرامیک آلومینا در کنار هم بهتر از اضافه کردن یک اکسید زمین نادر زمین به سرامیک آلومینا است. پس از تست بهینه سازی ، Y2O3+CeO2 بهترین تأثیر را دارد. هنگامی که 0.2 ٪ y2O3+0.2 ٪ ceO2 در 1490 ed اضافه می شود ، چگالی نسبی نمونه های سینتر می تواند به 96.2 ٪ برسد که این امر از چگالی نمونه ها با هر اکسید زمین نادر Y2O3 یا CeO2 به تنهایی فراتر می رود.

تأثیر LA2O3+Y2O3 ، SM2O3+LA2O3 در ترویج پخت و پز بهتر از اضافه کردن فقط LA2O3 است و مقاومت سایش بدیهی است که بهبود یافته است. همچنین نشان می دهد که مخلوط کردن دو اکسیدهای نادر زمین یک افزودنی ساده نیست ، اما تعامل بین آنها وجود دارد که برای بهبود و بهبود عملکرد سرامیک های آلومینا مفیدتر است ، اما این اصل همچنان مورد مطالعه قرار گرفته است.

علاوه بر این ، مشخص شده است که علاوه بر این از اکسیدهای فلزی نادر زمین مخلوط به عنوان ایدزهای پخت و پز می تواند مهاجرت مواد را بهبود بخشد ، ترویج سرامیک MGO و بهبود تراکم را بهبود بخشد. با این حال ، هنگامی که محتوای اکسید فلزی مخلوط بیش از 15 ٪ باشد ، چگالی نسبی کاهش می یابد و تخلخل باز افزایش می یابد.

دوم ، تأثیر اکسیدهای خاکی نادر بر خواص پوشش های سرامیکی

تحقیقات موجود نشان می دهد که عناصر نادر زمین می توانند اندازه دانه را اصلاح کنند ، چگالی را افزایش دهند ، ریزساختار را بهبود بخشیده و رابط را تصفیه کنند. این نقش منحصر به فرد در بهبود استحکام ، سختی ، سختی ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی پوشش های سرامیکی دارد ، که باعث بهبود عملکرد پوشش های سرامیکی تا حدودی می شود و دامنه کاربرد پوشش های سرامیکی را گسترش می دهد.

1

بهبود خواص مکانیکی پوشش های سرامیکی توسط اکسیدهای نادر زمین

اکسیدهای خاکی نادر می توانند سختی ، استحکام خمش و استحکام پیوند کششی روکش های سرامیکی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند. نتایج تجربی نشان می دهد که استحکام کششی پوشش با استفاده از LaO _ 2 به عنوان افزودنی در ماده Al2O3+3 ٪ Tio _ 2 می تواند به طور موثری بهبود یابد و در صورتی که مقدار LAO _ 2 6.0 ٪ باشد ، می تواند به 27.36mpa برسد. با اضافه کردن CeO2 با کسری جرم 3.0 ٪ و 6.0 ٪ به مواد CR2O3 ، قدرت پیوند کششی پوشش بین 25 ~ 25MPa است ، که بیشتر از 12 mpa 12 ~ 16 mpa است ، با این حال ، هنگامی که محتوای CeO2 9.0 ، ، مقاومت وثیقه کششی به 12 mpa 12 mpa کاهش می یابد.

2

بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی پوشش سرامیکی توسط زمین نادر

آزمایش مقاومت در برابر شوک حرارتی یک آزمایش مهم برای نشان دادن کیفی استحکام پیوند بین پوشش و بستر و تطبیق ضریب انبساط حرارتی بین پوشش و بستر است. این امر به طور مستقیم نشان دهنده توانایی پوشش برای مقاومت در برابر لایه برداری در هنگام تغییر دما به طور متناوب در حین استفاده است ، و همچنین نشان دهنده توانایی پوشش برای مقاومت در برابر خستگی شوک مکانیکی و توانایی پیوند با بستر از طرف است. از این رو ، همچنین عامل اصلی قضاوت در مورد کیفیت پوشش سرامیکی است.

این تحقیق نشان می دهد که افزودن 3.0 ٪ CeO2 می تواند تخلخل و اندازه منافذ در پوشش را کاهش داده و غلظت استرس را در لبه منافذ کاهش دهد ، بنابراین مقاومت شوک حرارتی پوشش CR2O3 را بهبود می بخشد. با این حال ، تخلخل پوشش سرامیکی Al2O3 کاهش یافته است ، و قدرت پیوند و ماندگاری شوک حرارتی این پوشش به وضوح پس از افزودن LAO2 افزایش یافته است. هنگامی که مقدار اضافی LAO2 6 ٪ (کسری جرم) باشد ، مقاومت در برابر شوک حرارتی پوشش بهترین است و عمر خرابی شوک حرارتی می تواند به 218 بار برسد ، در حالی که عمر شکست شوک حرارتی پوشش بدون LAO2 تنها 163 بار است.

3

اکسیدهای نادر زمین بر مقاومت سایش پوشش ها تأثیر می گذارد

اکسیدهای نادر زمین مورد استفاده برای بهبود مقاومت سایش پوشش های سرامیکی عمدتا CeO2 و LA2O3 است. 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 موثری مقاومت سایش را بهبود بخشد و ضریب اصطکاک را کاهش دهد.

تحقیقات نشان می دهد که ضریب اصطکاک پوشش با مقدار مناسب CeO2 کوچک و پایدار است. گزارش شده است که اضافه کردن LA2O3 به پوشش Cermet مبتنی بر نیکل پلاسما ، بدیهی است که می تواند سایش اصطکاک و ضریب اصطکاک پوشش را کاهش دهد و ضریب اصطکاک با نوسان کمی پایدار است. سطح سایش لایه روکش دار بدون زمین نادر چسبندگی جدی و شکستگی شکننده و لکه دار را نشان می دهد ، با این حال ، پوشش حاوی زمین نادر چسبندگی ضعیفی را در سطح فرسوده نشان می دهد ، و هیچ نشانه ای از لکه های شکننده در سطح بزرگ وجود ندارد. ریزساختار پوشش نادر زمین دوپ شده متراکم تر و جمع و جور تر است و منافذ کاهش می یابد ، که باعث کاهش متوسط ​​نیروی اصطکاک ناشی از ذرات میکروسکوپی می شود و اصطکاک را کاهش می دهد و دوپینگ زمین نادر همچنین می تواند فاصله هواپیمای کریستالی را افزایش دهد ، این منجر به تغییر وضعیت تعامل بین چهره های کریستالی و کاهش می شود.

خلاصه:

اگرچه اکسیدهای خاکی نادر در استفاده از مواد و روکش های سرامیکی دستاوردهای بزرگی کسب کرده اند ، که می تواند به طور موثری ریزساختار و خصوصیات مکانیکی مواد و روکش های سرامیکی را بهبود بخشد ، اما هنوز هم بسیاری از خواص ناشناخته وجود دارد ، به خصوص در کاهش اصطکاک و سایش.

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