CymhwysoDaear brinmewn deunyddiau cyfansawdd
Mae gan elfennau daear prin strwythur electronig 4F unigryw, eiliad magnetig atomig fawr, cyplu troelli cryf a nodweddion eraill. Wrth ffurfio cyfadeiladau ag elfennau eraill, gall eu rhif cydgysylltu amrywio o 6 i 12. Mae gan gyfansoddion daear prin amrywiaeth o strwythurau crisial. Mae priodweddau ffisegol a chemegol arbennig daearoedd prin yn eu gwneud yn cael eu defnyddio'n helaeth wrth fwyndoddi metelau dur ac anfferrus o ansawdd uchel, gwydr arbennig a cherameg perfformiad uchel, deunyddiau magnet parhaol, deunyddiau storio hydrogen, deunyddiau goleuol a laser, deunyddiau niwclear, a meysydd eraill. Gyda datblygiad parhaus deunyddiau cyfansawdd, mae cymhwyso daearoedd prin hefyd wedi ehangu i faes deunyddiau cyfansawdd, gan ddenu sylw eang wrth wella priodweddau'r rhyngwyneb rhwng deunyddiau heterogenaidd.
Mae'r prif ffurfiau cymhwysiad o ddaear brin wrth baratoi deunyddiau cyfansawdd yn cynnwys: ① Ychwanegumetelau daear prini ddeunyddiau cyfansawdd; ② Ychwanegu ar ffurfocsidau daear prini'r deunydd cyfansawdd; ③ Defnyddir polymerau wedi'u dopio neu eu bondio â metelau daear prin mewn polymerau fel deunyddiau matrics mewn deunyddiau cyfansawdd. Ymhlith y tri math uchod o gymhwysiad daear prin, mae'r ddwy ffurf gyntaf yn cael eu hychwanegu yn bennaf at gyfansawdd matrics metel, tra bod y trydydd yn cael ei gymhwyso'n bennaf i gyfansoddion matrics polymer, ac ychwanegir cyfansawdd y matrics ceramig yn bennaf yn yr ail ffurf.
Daear brinYn bennaf yn gweithredu'n gyfansawdd matrics metel a matrics cerameg ar ffurf ychwanegion, sefydlogwyr, a sintro ychwanegion, gan wella eu perfformiad yn fawr, lleihau costau cynhyrchu, a gwneud ei gymhwysiad diwydiannol yn bosibl.
Mae ychwanegu elfennau daear prin fel ychwanegion mewn deunyddiau cyfansawdd yn chwarae rhan yn bennaf wrth wella perfformiad rhyngwyneb deunyddiau cyfansawdd a hyrwyddo mireinio grawn matrics metel. Mae'r mecanwaith gweithredu fel a ganlyn.
① Gwella'r gwlybaniaeth rhwng y matrics metel a'r cyfnod atgyfnerthu. Mae electronegatifedd elfennau daear prin yn gymharol isel (po leiaf yw electronegatifedd metelau, y mwyaf gweithredol yw electronegatifedd nonmetals). Er enghraifft, LA yw 1.1, CE yw 1.12, ac y yw 1.22. Electronegatifedd Metel Sylfaen Cyffredin Fe yw 1.83, Ni yw 1.91, ac Al yw 1.61. Felly, bydd elfennau prin y Ddaear yn ffafriol yn adsorbio ar ffiniau grawn y matrics metel a'r cyfnod atgyfnerthu yn ystod y broses mwyndoddi, gan leihau eu hegni rhyngwyneb, cynyddu gwaith adlyniad y rhyngwyneb, lleihau'r ongl wlychu, a thrwy hynny wella'r gwlybaniaeth rhwng y matrics a'r fatrics a'r fatrics. Mae ymchwil wedi dangos bod ychwanegu elfen ALl at y matrics alwminiwm yn gwella gwlybaniaeth ALO ac hylif alwminiwm yn effeithiol, ac yn gwella microstrwythur deunyddiau cyfansawdd.
② Hyrwyddo mireinio grawn matrics metel. Mae hydoddedd daear brin mewn grisial metel yn fach, oherwydd mae radiws atomig elfennau daear prin yn fawr, ac mae radiws atomig matrics metel yn gymharol fach. Bydd mynediad elfennau daear prin sydd â radiws mwy i'r dellt matrics yn achosi ystumiad dellt, a fydd yn cynyddu egni'r system. Er mwyn cynnal yr egni rhydd isaf, dim ond tuag at ffiniau grawn afreolaidd y gall atomau prin y ddaear gyfoethogi, sydd i raddau yn rhwystro twf rhad ac am ddim grawn matrics. Ar yr un pryd, bydd yr elfennau daear prin cyfoethog hefyd yn adsorbio elfennau aloi eraill, gan gynyddu graddiant crynodiad elfennau aloi, gan achosi is -gysylltu cydrannau lleol, a gwella effaith cnewyllol heterogenaidd y matrics metel hylifol. Yn ogystal, gall yr is -orchudd a achosir gan arwahanu elfennol hefyd hyrwyddo ffurfio cyfansoddion ar wahân a dod yn ronynnau cnewyllol heterogenaidd effeithiol, a thrwy hynny hyrwyddo mireinio'r grawn matrics metel.
③ puro ffiniau grawn. Oherwydd y affinedd cryf rhwng elfennau daear prin ac elfennau fel O, S, P, N, ac ati, mae egni ffurfiol safonol ffurfio ar gyfer ocsidau, sylffidau, ffosffidau a nitridau yn isel. Mae gan y cyfansoddion hyn bwynt toddi uchel a dwysedd isel, y gellir tynnu rhai ohonynt trwy arnofio i fyny o'r hylif aloi, tra bod eraill yn cael eu dosbarthu'n gyfartal o fewn y grawn, gan leihau gwahanu amhureddau ar ffin y grawn, a thrwy hynny buro ffin y grawn a gwella ei gryfder.
Dylid nodi, oherwydd gweithgaredd uchel a phwynt toddi isel metelau daear prin, pan gânt eu hychwanegu at gyfansawdd matrics metel, mae angen rheoli'n arbennig eu cyswllt ag ocsigen yn arbennig yn ystod y broses ychwanegu.
Mae nifer fawr o arferion wedi profi y gall ychwanegu ocsidau daear prin fel sefydlogwyr, cymhorthion sintro, ac addaswyr dopio i wahanol fatrics metel a chyfansawdd matrics ceramig wella cryfder a chaledwch deunyddiau yn fawr, lleihau eu tymheredd sintro, a thrwy hynny leihau costau cynhyrchu. Mae prif fecanwaith ei weithred fel a ganlyn.
① Fel ychwanegyn sintro, gall hyrwyddo sintro a lleihau mandylledd mewn deunyddiau cyfansawdd. Ychwanegu ychwanegion sintro yw cynhyrchu cyfnod hylif ar dymheredd uchel, lleihau tymheredd sintro deunyddiau cyfansawdd, atal dadelfennu tymheredd uchel deunyddiau yn ystod y broses sintro, a chael deunyddiau cyfansawdd trwchus trwy gyfnod hylif Sintering. Oherwydd sefydlogrwydd uchel, anwadalrwydd tymheredd uchel gwan, a thoddi uchel a berwbwyntiau ocsidau daear prin, gallant ffurfio cyfnodau gwydr â deunyddiau crai eraill a hyrwyddo sintro, gan eu gwneud yn ychwanegyn effeithiol. Ar yr un pryd, gall yr ocsid daear prin hefyd ffurfio toddiant solet gyda'r matrics cerameg, a all gynhyrchu diffygion grisial y tu mewn, actifadu'r dellt a hyrwyddo sintro.
② Gwella microstrwythur a mireinio maint grawn. Oherwydd y ffaith bod yr ocsidau daear prin ychwanegol yn bodoli'n bennaf ar ffiniau grawn y matrics, ac oherwydd eu cyfaint mawr, mae gan ocsidau prin y ddaear wrthwynebiad mudo uchel yn y strwythur, ac mae hefyd yn rhwystro mudo ïonau eraill, a thrwy hynny leihau cyfradd mudo ffiniau grawn, atal twf grawn, yn atal y grawn. Gallant gael grawn bach ac unffurf, sy'n ffafriol i ffurfio strwythurau trwchus; Ar y llaw arall, trwy ddopio ocsidau daear prin, maent yn mynd i mewn i'r cyfnod gwydr ffin grawn, gan wella cryfder y cyfnod gwydr a thrwy hynny gyflawni'r nod o wella priodweddau mecanyddol y deunydd.
Mae elfennau daear prin mewn cyfansoddion matrics polymer yn effeithio'n bennaf arnynt trwy wella priodweddau'r matrics polymer. Gall ocsidau daear prin gynyddu tymheredd dadelfennu thermol polymerau, tra gall carboxylates prin y ddaear wella sefydlogrwydd thermol clorid polyvinyl. Gall dopio polystyren â chyfansoddion daear prin wella sefydlogrwydd polystyren a chynyddu ei gryfder effaith a'i gryfder plygu yn sylweddol.
Amser Post: APR-26-2023