Ποια είναι η επίδραση των οξειδίων σπάνιων γαιών σε κεραμικές επικαλύψεις;

Τα κεραμικά, τα μεταλλικά υλικά και τα υλικά πολυμερούς παρατίθενται ως τα τρία μεγάλα στερεά υλικά. Το κεραμικό έχει πολλές εξαιρετικές ιδιότητες, όπως αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντίσταση στη διάβρωση, αντίσταση στη φθορά κλπ., Επειδή ο τρόπος σύνδεσης ατομικής σύνδεσης του κεραμικού είναι ιοντικός δεσμός, ομοιοπολικός δεσμός ή μικτός ομοιοπολικός δεσμός με υψηλή ενέργεια δεσμού. Η κεραμική επικάλυψη μπορεί να αλλάξει την εμφάνιση, τη δομή και την απόδοση της εξωτερικής επιφάνειας του υποστρώματος, το σύνθετο σύνθετο υπόστρωμα επικάλυψης ευνοείται για τη νέα του απόδοση. Μπορεί να συνδυάσει βιολογικά τα αρχικά χαρακτηριστικά του υποστρώματος με τα χαρακτηριστικά της αντοχής υψηλής θερμοκρασίας, την υψηλή αντοχή στη φθορά και την υψηλή αντοχή στη διάβρωση των κεραμικών υλικών και να δώσει πλήρη παιχνίδι στα συνολικά πλεονεκτήματα των δύο ειδών υλικών, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, την αεροπορία, την εθνική άμυνα, τη χημική βιομηχανία και άλλες βιομηχανίες.

Η σπάνια γη ονομάζεται "θησαυροφυλάκιο" νέων υλικών, λόγω της μοναδικής ηλεκτρονικής δομής και των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων της. Ωστόσο, τα καθαρά μέταλλα της σπάνιων γαιών σπάνια χρησιμοποιούνται άμεσα στην έρευνα και χρησιμοποιούνται κυρίως ενώσεις γης. Οι πιο συνηθισμένες ενώσεις είναι οι CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES και Ferrosilicon. Αυτές οι ενώσεις σπάνιων γαιών μπορούν να βελτιώσουν τη δομή και τις ιδιότητες των κεραμικών υλικών και των κεραμικών επικαλύψεων.

Εφαρμογή οξειδίων σπάνιων γαιών σε κεραμικά υλικά

Η προσθήκη στοιχείων σπάνιων γαιών ως σταθεροποιητών και βοηθημάτων πυροσυσσωμάτωσης σε διαφορετικά κεραμικά μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, να βελτιώσει τη δύναμη και την ανθεκτικότητα ορισμένων δομικών κεραμικών και έτσι να μειώσει το κόστος παραγωγής. Ταυτόχρονα, τα στοιχεία σπάνιων γαιών διαδραματίζουν επίσης πολύ σημαντικό ρόλο στους αισθητήρες αερίου ημιαγωγών, στα μέσα μικροκυμάτων, στην πιεζοηλεκτρική κεραμική και σε άλλα λειτουργικά κεραμικά. Η έρευνα διαπίστωσε ότι, η προσθήκη δύο ή περισσότερων οξειδίων σπάνιων γαιών σε κεραμικά αλουμίνας μαζί είναι καλύτερη από την προσθήκη ενός μόνο οξειδίου της σπάνιων γαιών σε κεραμικά αλουμίνας. Μετά τη δοκιμή βελτιστοποίησης, ο CEO2 Y2O3+έχει το καλύτερο αποτέλεσμα. Όταν προστίθεται CEO2 0,2%Y2O3+0,2%στα 1490 ℃, η σχετική πυκνότητα των σταθερών δειγμάτων μπορεί να φτάσει το 96,2%, γεγονός που υπερβαίνει την πυκνότητα των δειγμάτων με οποιοδήποτε μόνο οξείδιο της γης Y2O3 ή CEO2 μόνο.

Η επίδραση των LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 στην προώθηση της πυροσυσσωμάτωσης είναι καλύτερη από αυτή της προσθήκης μόνο LA2O3 και η αντίσταση φθοράς είναι προφανώς βελτιωμένη. Δείχνει επίσης ότι η ανάμειξη δύο οξειδίων σπάνιων γαιών δεν είναι μια απλή προσθήκη, αλλά υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ τους, η οποία είναι πιο ευεργετική για την πυροσυσσωμάτωση και τη βελτίωση της απόδοσης των κεραμικών αλουμίνας, αλλά η αρχή παραμένει να μελετηθεί.

Επιπλέον, διαπιστώνεται ότι η προσθήκη μικτών οξειδίων μετάλλων σπάνιων γαιών ως βοηθημάτων πυροσυσσωμάτωσης μπορεί να βελτιώσει τη μετανάστευση των υλικών, να προωθήσει την πυροσυσσωμάτωση των κεραμικών MGO και να βελτιώσει την πυκνότητα. Ωστόσο, όταν το περιεχόμενο του μικτού μεταλλικού οξειδίου είναι περισσότερο από 15%, η σχετική πυκνότητα μειώνεται και το ανοικτό πορώδες αυξάνεται.

Δεύτερον, η επίδραση των οξειδίων σπάνιων γαιών στις ιδιότητες των κεραμικών επικαλύψεων

Οι υπάρχουσες έρευνες δείχνουν ότι τα στοιχεία σπάνιων γαιών μπορούν να βελτιώσουν το μέγεθος των κόκκων, να αυξήσουν την πυκνότητα, να βελτιώσουν τη μικροδομή και να καθαρίσουν τη διεπαφή. Παίζει ένα μοναδικό ρόλο στη βελτίωση της δύναμης, της σκληρότητας, της σκληρότητας, της αντίστασης στη φθορά και της αντοχής στη διάβρωση των κεραμικών επικαλύψεων, η οποία βελτιώνει την απόδοση των κεραμικών επικαλύψεων σε κάποιο βαθμό και διευρύνει το εύρος εφαρμογής των κεραμικών επικαλύψεων.

1

Βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των κεραμικών επικαλύψεων από οξείδια σπάνιων γαιών

Τα οξείδια σπάνιων γαιών μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη σκληρότητα, τη δύναμη κάμψης και την αντοχή στη συγκόλληση εφελκυσμού των κεραμικών επικαλύψεων. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η αντοχή εφελκυσμού της επικάλυψης μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας το Lao _ 2 ως πρόσθετο σε υλικό AL2O3+3% TiO 2 και η αντοχή σε εφελκυσμό μπορεί να φτάσει τα 27,36MPa όταν η ποσότητα του LAO _ 2 είναι 6,0%. Προσθέτοντας CEO2 με κλάσμα μάζας 3,0% και 6,0% σε υλικό Cr2O3, η αντοχή σε εφελκυσμό της εφελκυσμού της επικάλυψης είναι μεταξύ 18 ~ 25MPa, η οποία είναι μεγαλύτερη από την αρχική 12 ~ 16MPa, ωστόσο, όταν το περιεχόμενο του CEO2 είναι 9,0%, η αντοχή δεσμού εφελκυσμού μειώνεται σε 12 ~ 15mPa.

2

Βελτίωση της αντίστασης θερμικής σοκ της κεραμικής επικάλυψης από σπάνια γη

Η δοκιμή αντοχής σε θερμικό σοκ είναι μια σημαντική δοκιμή που αντικατοπτρίζει ποιοτικά την αντοχή συγκόλλησης μεταξύ της επικάλυψης και του υποστρώματος και της αντιστοίχισης του συντελεστή θερμικής διαστολής μεταξύ επικάλυψης και υποστρώματος. Αντικατοπτρίζει άμεσα την ικανότητα της επίστρωσης να αντισταθεί στο ξεφλούδισμα όταν η θερμοκρασία αλλάζει εναλλάξ κατά τη χρήση και αντικατοπτρίζει επίσης την ικανότητα της επικάλυψης να αντιστέκεται στη μηχανική κόπωση και την ικανότητα συγκόλλησης με το υπόστρωμα από την πλευρά.

Η έρευνα δείχνει ότι η προσθήκη του CEO2 3,0%μπορεί να μειώσει το πορώδες και το μέγεθος των πόρων στην επικάλυψη και να μειώσει τη συγκέντρωση στρες στην άκρη των πόρων, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή σε θερμικό σοκ της επίστρωσης Cr2O3. Ωστόσο, το πορώδες της κεραμικής επίστρωσης AL2O3 μειώθηκε και η διάρκεια της αντοχής συγκόλλησης και της θερμικής αποτυχίας της διάρκειας της επικάλυψης αυξήθηκε προφανώς μετά την προσθήκη LAO2. Όταν η προσθήκη ποσότητας LAO2 είναι 6% (κλάσμα μάζας), η αντοχή θερμικής σοκ της επίστρωσης είναι η καλύτερη και η διάρκεια ζωής θερμικής βλάβης μπορεί να φτάσει στις 218 φορές, ενώ η διάρκεια ζωής θερμικής αποτυχίας της επικάλυψης χωρίς LAO2 είναι μόνο 163 φορές.

3

Τα οξείδια σπάνιων γαιών επηρεάζουν την αντοχή στη φθορά των επικαλύψεων

Τα οξείδια σπάνιων γαιών που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά των κεραμικών επικαλύψεων είναι ως επί το πλείστον CEO2 και LA2O3. Η εξαγωνική δομή τους μπορεί να παρουσιάσει καλή λειτουργία λίπανσης και να διατηρήσει σταθερές χημικές ιδιότητες σε υψηλή θερμοκρασία, οι οποίες μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά την αντίσταση στη φθορά και να μειώσουν τον συντελεστή τριβής.

Η έρευνα δείχνει ότι ο συντελεστής τριβής της επικάλυψης με την κατάλληλη ποσότητα CEO2 είναι μικρός και σταθερός. Έχει αναφερθεί ότι η προσθήκη LA2O3 σε ψεκασμό με βάση το πλάσμα που βασίζεται σε νικέλιο μπορεί να μειώσει προφανώς τη φθορά τριβής και τον συντελεστή τριβής της επικάλυψης και ο συντελεστής τριβής είναι σταθερός με ελάχιστες διακυμάνσεις. Η επιφάνεια φθοράς του στρώματος επένδυσης χωρίς σπάνια γη δείχνει σοβαρή προσκόλληση και εύθραυστο κάταγμα και ψεκασμό, ωστόσο, η επικάλυψη που περιέχει σπάνια γη δείχνει αδύναμη προσκόλληση στην φθαρμένη επιφάνεια και δεν υπάρχει κανένα σημάδι μεγάλης περιοχής εύθραυστους. Η μικροδομή της επίστρωσης σπάνιων γαιών είναι πυκνότερη και πιο συμπαγής και οι πόροι μειώνονται, γεγονός που μειώνει τη μέση δύναμη τριβής που φέρονται με μικροσκοπικά σωματίδια και μειώνει την τριβή και η φθορά της σπάνιας γης μπορεί επίσης να αυξήσει την απόσταση των κρυστάλλων, οδηγεί στην αλλαγή της δύναμης αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο κρυστάλλων που αντιμετωπίζει και μειώνει το συγκρότημα της περιόδου.

Περίληψη:

Παρόλο που τα οξείδια σπάνιων γαιών έχουν κάνει μεγάλα επιτεύγματα στην εφαρμογή κεραμικών υλικών και επικαλύψεων, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά τη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες των κεραμικών υλικών και των επικαλύψεων, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές άγνωστες ιδιότητες, ειδικά στη μείωση της τριβής και της φθοράς.

Τηλ: +86-21-20970332E-mail：info@shxlchem.com