Seramik kaplamalardaki nadir toprak oksitlerin etkisi nedir?

Seramikler, metal malzemeler ve polimer malzemeler üç ana katı malzeme olarak listelenmiştir. Seramik, yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci, aşınma direnci vb. Gibi birçok mükemmel özelliğe sahiptir, çünkü seramik atomik bağlanma modu iyonik bağ, kovalent bağ veya yüksek bağ enerjisi ile karışık iyon-kovalent bağdır. Seramik kaplama, substratın dış yüzeyinin görünümünü, yapısını ve performansını değiştirebilir, kaplama-substrat kompozit yeni performansı için tercih edilir. Substratın orijinal özelliklerini, yüksek sıcaklık direnci, yüksek aşınma direncinin ve seramik malzemelerin yüksek korozyon direncinin özellikleriyle organik olarak birleştirebilir ve iki çeşit malzemenin kapsamlı avantajlarına tam oyun verebilir, bu nedenle havacılık, havacılık, ulusal savunma, kimya endüstrisi ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılır.

Nadir Dünya, eşsiz 4F elektronik yapısı ve fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle yeni malzemelerin “hazine evi” olarak adlandırılır. Bununla birlikte, saf nadir toprak metalleri nadiren doğrudan araştırmalarda kullanılır ve nadir toprak bileşikleri çoğunlukla kullanılır. En yaygın bileşikler CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES ve nadir toprak ferrosilicon'dur. Bu nadir toprak bileşikleri seramik malzemelerin ve seramik kaplamaların yapısını ve özelliklerini geliştirebilir.

Seramik malzemelerde nadir toprak oksitlerin uygulanması

Farklı seramiklere stabilizatörler ve sinterleme yardımcıları olarak nadir toprak elemanları eklemek, sinterleme sıcaklığını azaltabilir, bazı yapısal seramiklerin gücünü ve tokluğunu artırabilir ve böylece üretim maliyetini azaltabilir. Aynı zamanda, nadir toprak elemanları yarı iletken gaz sensörleri, mikrodalga ortam, piezoelektrik seramikler ve diğer fonksiyonel seramiklerde de çok önemli bir rol oynar. Araştırma, alümina seramiklerine birlikte iki veya daha fazla nadir toprak oksit eklenmesinin, alümina seramiklerine tek bir nadir toprak oksit eklemekten daha iyi olduğunu bulmuştur. Optimizasyon testinden sonra, Y2O3+CEO2 en iyi etkiye sahiptir. 1490 ℃ 'da%0.2%y2O3+%0.2 CEO2 eklendiğinde, sindirilmiş numunelerin nispi yoğunluğu%96.2'ye ulaşabilir, bu da herhangi bir nadir toprak oksit Y2O3 veya CEO2 ile numunelerin yoğunluğunu aşabilir.

La2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3'ün sinterlemeyi teşvik etmede etkisi, sadece La2O3 eklemekten daha iyidir ve aşınma direnci açıkça geliştirilmiştir. Ayrıca, iki nadir toprak oksitin karıştırılmasının basit bir ek olmadığını, ancak aralarında alümina seramiklerinin sinterleme ve performans iyileştirmesi için daha faydalı bir etkileşim olduğunu gösterir, ancak prensip incelenmektedir.

Ek olarak, sinterleme yardımları olarak karışık nadir toprak metal oksitlerinin eklenmesinin, malzemelerin göçünü iyileştirebileceği, MGO seramiklerinin sinterlenmesini teşvik edebileceği ve yoğunluğu artırabileceği bulunmuştur. Bununla birlikte, karışık metal oksit içeriği%15'ten fazla olduğunda, nispi yoğunluk azalır ve açık gözeneklilik artar.

İkincisi, nadir toprak oksitlerin seramik kaplamaların özellikleri üzerindeki etkisi

Mevcut araştırmalar, nadir toprak elemanlarının tahıl boyutunu iyileştirebileceğini, yoğunluğu artırabileceğini, mikroyapı iyileştirebileceğini ve arayüzü saflaştırabileceğini göstermektedir. Seramik kaplamaların mukavemetini, tokluğunu, sertliği, aşınma direncini ve korozyon direncini geliştirmede benzersiz bir rol oynar, bu da seramik kaplamaların performansını bir dereceye kadar geliştirir ve seramik kaplamaların uygulama aralığını genişletir.

1

Nadir toprak oksitleri ile seramik kaplamaların mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi

Nadir toprak oksitler, seramik kaplamaların sertliğini, eğilme mukavemetini ve gerilme bağını önemli ölçüde artırabilir. Deneysel sonuçlar, kaplamanın gerilme mukavemetinin Lao _ 2'nin AL2O3+% 3 TIO _ 2 malzemesinde katkı maddesi olarak kullanılarak etkili bir şekilde geliştirilebileceğini ve gerilme bağı mukavemetinin Lao _ 2 miktarı% 6.0 olduğunda 27.36MPA'ya ulaşabileceğini göstermektedir. CR2O3 malzemesine% 3.0 ve% 6.0 kütle fraksiyonu olan CEO2 eklenmesi, kaplamanın gerilme bağlama mukavemeti 18 ~ 25MPa arasındadır, bu da orijinal 12 ~ 16MPa'dan daha büyüktür, ancak CEO2 içeriği% 9.0 olduğunda, gerilme bağ mukavemeti 12 ~ 15MPa'ya düşer.

2

Nadir toprak tarafından seramik kaplamanın termal şok direncinin iyileştirilmesi

Termal şok direnç testi, kaplama ve substrat arasındaki bağlanma mukavemetini ve termal genleşme katsayısının kaplama ve substrat arasındaki eşleşmesini niteliksel olarak yansıtmak için önemli bir testtir. Sıcaklık kullanım sırasında dönüşümlü olarak değiştiğinde kaplamanın soyulmaya direnme yeteneğini doğrudan yansıtır ve aynı zamanda kaplamanın mekanik şok yorgunluğuna ve substratla bağlanma kabiliyetine direnme yeteneğini yansıtır.

Araştırma,%3.0 CEO2 eklenmesinin kaplamadaki gözenekliliği ve gözenek boyutunu azaltabileceğini ve gözeneklerin kenarındaki stres konsantrasyonunu azaltabileceğini ve böylece Cr2O3 kaplamasının termal şok direncini artırabileceğini gösteriyor. Bununla birlikte, AL2O3 seramik kaplamasının gözenekliliği azaldı ve kaplamanın bağlanma mukavemeti ve termal şok arızası ömrü, LAO2 eklendikten sonra açıkça arttı. LaO2 ilavesi% 6 (kütle fraksiyonu) olduğunda, kaplamanın termal şok direnci en iyisidir ve termal şok arızası ömrü 218 kat ulaşabilirken, LaO2 olmadan kaplamanın termal şok arızası ömrü sadece 163 kattır.

3

Nadir toprak oksitler kaplamaların aşınma direncini etkiler

Seramik kaplamaların aşınma direncini arttırmak için kullanılan nadir toprak oksitleri çoğunlukla CEO2 ve LA2O3'tür. Altıgen katmanlı yapıları iyi yağlama fonksiyonu gösterebilir ve yüksek sıcaklıkta stabil kimyasal özellikleri koruyabilir, bu da aşınma direncini etkili bir şekilde iyileştirebilir ve sürtünme katsayısını azaltabilir.

Araştırma, uygun miktarda CEO2 ile kaplamanın sürtünme katsayısının küçük ve kararlı olduğunu göstermektedir. Plazma püskürtmeli nikel bazlı Cermet kaplamaya La2O3 eklenmesinin sürtünme aşınma ve sürtünme katsayısını açıkça azaltabileceği ve sürtünme katsayısının çok az dalgalanma ile stabil olduğu bildirilmiştir. Nadir topraksız kaplama tabakasının aşınma yüzeyi ciddi yapışma ve kırılgan kırık ve saçma sapma gösterir, ancak nadir toprak içeren kaplama, yıpranmış yüzeyde zayıf yapışma gösterir ve büyük alan kırılgan spalling belirtisi yoktur. Nadir toprak katkılı kaplamanın mikro yapısı daha yoğun ve daha kompakttır ve gözenekler azalır, bu da mikroskobik parçacıklar tarafından doğan ortalama sürtünme kuvvetini azaltır ve nadir toprakları azaltır ve nadir toprakların kristal düzlem mesafesini arttırabilir, iki kristal yüzey arasındaki etkileşim kuvvetinin değişmesine yol açar.

Özet:

Nadir toprak oksitler seramik malzemelerin ve kaplamaların uygulanmasında, seramik malzemelerin ve kaplamaların mikro yapısını ve mekanik özelliklerini etkili bir şekilde iyileştirebilmelerine rağmen, özellikle sürtünme ve aşınmayı azaltmada hala bilinmeyen birçok özellik vardır. Malzemelerin gücünü ve aşınma direncinin, yağlama özellikleriyle işbirliği yapması, kabile alanında önemli bir yöne layık hale gelmiştir.

Tel: +86-21-20970332E -posta：info@shxlchem.com