Milline on haruldaste muldmetallide oksiidide mõju keraamilistes kattekihtides?

Kolme peamise tahke materjalina on loetletud keraamika, metallmaterjalid ja polümeermaterjalid. Keraamias on palju suurepäraseid omadusi, näiteks kõrge temperatuuriresistentsus, korrosioonikindlus, kulumiskindlus jne, kuna keraamilise aatomsidemerežiim on ioonside, kovalentne side või segatud ioonkovalentse side koos suure sidemega energiaga. Keraamiline kattekiht võib muuta substraadi välimise pinna välimust, struktuuri ja jõudlust, selle uue jõudluse jaoks soositakse katte-substraadi komposiit. See suudab orgaaniliselt ühendada substraadi algsed omadused kõrge temperatuuri vastupidavuse, kõrge kulumiskindluse ja keraamiliste materjalide kõrge korrosioonikindlusega ning anda kahe materjali ulatuslikele eelistele täieliku mängu, seega kasutatakse seda laialdaselt kosmose-, lennundus-, riigikaitse, keemiatööstuses ja muudes tööstusharudes.

Haruldaste muldmetallide nimetatakse uute materjalide aardemajaks, kuna see on ainulaadne 4F elektrooniline struktuur ning füüsikalised ja keemilised omadused. Puhtaid haruldaste muldmetallide metalle kasutatakse aga otse uurimistöös ja enamasti kasutatakse haruldaste muldmetallide ühendeid. Kõige tavalisemad ühendid on tegevjuhi, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES ja haruldaste mure munarakad. Need haruldaste muldmetallide ühendid võivad parandada keraamiliste materjalide ja keraamiliste kattete struktuuri ja omadusi.

I haruldaste muldmetallide oksiidide pealekandmine keraamilistesse materjalidesse

Haruldaste muldmetallide elementide lisamine stabilisaatoritena ja paagutamise abivahendid erinevatele keraamikatele võivad vähendada paagutamise temperatuuri, parandada mõne konstruktsioonikraamika tugevust ja sitkust ning vähendada seega tootmiskulusid. Samal ajal mängivad haruldaste muldmetallide elemendid ka pooljuhtide gaasiandurites, mikrolainekeskkonnas, piesoelektrilises keraamikas ja muudes funktsionaalsetes keraamikates väga olulist rolli. Uurimistöös leiti, et kahe või enama haruldase muldmetalli lisamine alumiiniumoksiidi keraamikale on parem kui alumiiniumoksiidi keraamikale ühe haruldase muldmehnilise oksiidi lisamine. Pärast optimeerimise testi on Y2O3+Ceo2 parim efekt. Kui 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 lisatakse kiirusel 1490 ℃, võib paagutatud proovide suhteline tihedus ulatuda 96,2%-ni, mis ületab proovide tihedust mis tahes haruldaste muldmetallide oksiidi Y2O3 või ainult tegevjuhiga.

LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 mõju paagutamise edendamisel on parem kui ainult LA2O3 lisamine ja kulumiskindlus on ilmselgelt paranenud. See näitab ka, et kahe haruldase muinasjutulise oksiidi segamine ei ole lihtne lisand, kuid nende vahel on interaktsioon, mis on kasulikum alumiiniumoksiidi keraamika paagutamise ja jõudluse parandamiseks, kuid põhimõte tuleb veel uurida.

Lisaks leitakse, et segatud haruldaste muldmetallide metalloksiidide lisamine paagutavate abivahenditena võib parandada materjalide migratsiooni, soodustada MgO keraamika paagutamist ja parandada tihedust. Kui segatud metallioksiidi sisaldus on üle 15%, väheneb suhteline tihedus ja avatud poorsus suureneb.

Teiseks, haruldaste muldmetallide mõju keraamiliste kattekihtide omadustele

Olemasolevad uuringud näitavad, et haruldaste muldmetallide elemendid võivad täpsustada tera suurust, suurendada tihedust, parandada mikrostruktuuri ja puhastada liidest. See mängib ainulaadset rolli keraamiliste kattete tugevuse, sitkuse, kareduse, kulumiskindluse ja korrosioonikindluse parandamisel, mis parandab teatud määral keraamiliste kattete jõudlust ja laiendab keraamiliste kattete pealekandmist.

1

Keraamiliste kattete mehaaniliste omaduste parandamine haruldaste muldmetallide abil

Haruldaste muldmetallide oksiidid võivad märkimisväärselt parandada keraamiliste kattete karedust, paindetugevust ja tõmbetugevust. Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et katte tõmbetugevust saab tõhusalt parandada, kasutades LAO _ 2 lisandina Al2O3+3% TiO _ 2 materjalis ja tõmbesideme tugevus võib ulatuda 27,36MPa, kui Lao _ 2 kogus on 6,0%. Lisades CR2O3 materjalisse massifraktsiooni 3,0% ja 6,0%, on katte tõmbesideme tugevus vahemikus 18 ~ 25 mPa, mis on suurem kui algne 12 ~ 16MPa, kui tegevjuhi sisu on 9,0%, väheneb tõmbesideme tugevus 12 ~ 15MPA -ni.

2

Keraamilise katte termilise löögiresistentsuse parandamine haruldaste muldmetallide kaupa

Termilise šokitakistuse test on oluline test, mis kajastab kvalitatiivselt sideme tugevust katte ja substraadi vahel ning soojuspaisumisteguri sobitamist katte ja substraadi vahel. See peegeldab otseselt kattekihi võimet koorimisele vastu seista, kui temperatuur muutub vaheldumisi kasutamise ajal, ning kajastab ka kattekihi võimet vastu seista mehaanilise löögi väsimusele ja sidumisvõimele substraadiga küljelt. Seetõttu on see ka võtmetegur keraamilise katte kvaliteedi hindamiseks.

Uuringud näitavad, et 3,0%-lise tegevjuhi lisamine võib vähendada katte poorsust ja pooride suurust ning vähendada pooride servas olevat pingekontsentratsiooni, parandades sellega CR2O3 katte termilist šokikindlust. Al2O3 keraamilise katte poorsus vähenes aga ning kattekihi sidumisjõud ja termiline šokipuudulikkus kasvas pärast LaO2 lisamist ilmselgelt. Kui LAO2 lisakogus on 6% (massifraktsioon), on katte termiline šokitakistus parim ja termiline šokilõikude eluiga võib ulatuda 218 korda, samas kui katte termiline šokipuudulikkus ilma LaO2ta on ainult 163 korda.

3

Haruldased muldaoksiidid mõjutavad kattekihi kulumiskindlust

Keraamiliste kattekihtide kulumiskindluse parandamiseks kasutatavad haruldased muldmetallid on enamasti tegevjuhi ja LA2O3. Nende kuusnurkne kihiline struktuur võib näidata head määrdefunktsiooni ja säilitada kõrgel temperatuuril stabiilseid keemilisi omadusi, mis võib tõhusalt parandada kulumiskindlust ja vähendada hõõrdetegurit.

Uuringud näitavad, et katte hõõrdekoefitsient koos õige koguse tegevjuhiga on väike ja stabiilne. On teatatud, et LA2O3 lisamine plasmapihustatud niklipõhisele Cermeeti kattele võib ilmselgelt vähendada hõõrde kulumist ja hõõrdetegurit ning hõõrdetegur on stabiilne, vähese kõikumisega. Haruldaste muldmetallideta kattekihi kulumispind näitab tõsist adhesiooni, rabedat luumurdu ja kuplimist, kuid haruldaste muldmetallide kattel on kulunud pinnal nõrk adhesioon ja suure piirkonna rabeda pallide märke pole. Haruldase maakera legeeritud katte mikrostruktuur on tihedam ja kompaktsem ning poorid vähendatakse, mis vähendab mikroskoopiliste osakeste poolt kantavat keskmist hõõrdejõudu ja vähendab hõõrdumist ja kulumist haruldaste muldmetallide korral võib suurendada ka kristalltasandi kaugust, see põhjustab kahe kristaalse näo ja vähendamise interaktsiooni jõu muutumist.

Kokkuvõte:

Kuigi haruldased muakeradoksiidid on teinud suuri saavutusi keraamiliste materjalide ja kattekihtide rakendamisel, mis võivad tõhusalt parandada keraamiliste materjalide ja kattete mikrostruktuuri ja mehaanilisi omadusi, on endiselt palju tundmatuid omadusi, eriti hõõrdumise ja kulumise vähendamisel. Kuidas muuta materjalide tugevus ja nende määrdeoskuste väärtustamine, on muutunud oluliseks suunaks.

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