Beth yw dylanwad ocsidau daear prin mewn haenau ceramig?

Rhestrir cerameg, deunyddiau metel a deunyddiau polymer fel y tri phrif ddeunydd solet. Mae gan serameg lawer o briodweddau rhagorol, megis ymwrthedd tymheredd uchel, ymwrthedd cyrydiad, ymwrthedd gwisgo, ac ati, oherwydd bod y dull bondio atomig o serameg yn fond ïonig, bond cofalent neu fond ïon-cofalent cymysg gydag egni bond uchel. Gall cotio serameg newid ymddangosiad, strwythur a pherfformiad wyneb allanol y swbstrad, mae cyfansawdd cotio-swbstrad yn cael ei ffafrio am ei berfformiad newydd. Gall gyfuno nodweddion gwreiddiol y swbstrad yn organig â nodweddion ymwrthedd tymheredd uchel, ymwrthedd gwisgo uchel a gwrthiant cyrydiad uchel deunyddiau serameg, a rhoi chwarae llawn i fanteision cynhwysfawr y ddau fath o ddeunydd, felly fe'i defnyddir yn helaeth mewn awyrofod, awyrenneg, amddiffyn cenedlaethol, diwydiant cemegol a diwydiannau eraill.

Gelwir metelau prin yn "drysorfa" deunyddiau newydd, oherwydd ei strwythur electronig 4f unigryw a'i briodweddau ffisegol a chemegol. Fodd bynnag, anaml y defnyddir metelau prin pur yn uniongyrchol mewn ymchwil, a chyfansoddion prin sy'n cael eu defnyddio yn bennaf. Y cyfansoddion mwyaf cyffredin yw CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS a ferrosilicon prin. Gall y cyfansoddion prin hyn wella strwythur a phriodweddau deunyddiau ceramig a haenau ceramig.

I gymhwyso ocsidau daear prin mewn deunyddiau ceramig

Gall ychwanegu elfennau daear prin fel sefydlogwyr a chymhorthion sintro at wahanol serameg leihau'r tymheredd sintro, gwella cryfder a chaledwch rhai serameg strwythurol, a thrwy hynny leihau'r gost gynhyrchu. Ar yr un pryd, mae elfennau daear prin hefyd yn chwarae rhan bwysig iawn mewn synwyryddion nwy lled-ddargludyddion, cyfryngau microdon, serameg piezoelectrig a serameg swyddogaethol arall. Canfu'r ymchwil fod ychwanegu dau neu fwy o ocsidau daear prin at serameg alwmina gyda'i gilydd yn well nag ychwanegu un ocsid daear prin at serameg alwmina. Ar ôl prawf optimeiddio, Y2O3+CeO2 sy'n cael yr effaith orau. Pan ychwanegir 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 ar 1490 ℃, gall dwysedd cymharol samplau wedi'u sintro gyrraedd 96.2%, sy'n fwy na dwysedd samplau gydag unrhyw ocsid daear prin Y2O3 neu CeO2 yn unig.

Mae effaith La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 wrth hyrwyddo sinteru yn well na dim ond ychwanegu La2O3, ac mae'r ymwrthedd i wisgo wedi gwella'n amlwg. Mae hefyd yn dangos nad yw cymysgu dau ocsid daear prin yn ychwanegiad syml, ond bod rhyngweithio rhyngddynt, sy'n fwy buddiol i sinteru a gwella perfformiad cerameg alwmina, ond mae'r egwyddor yn parhau i fod i'w hastudio.

Yn ogystal, canfuwyd y gall ychwanegu ocsidau metel daear prin cymysg fel cymhorthion sintro wella mudo deunyddiau, hyrwyddo sintro cerameg MgO a gwella'r dwysedd. Fodd bynnag, pan fydd cynnwys ocsid metel cymysg yn fwy na 15%, mae'r dwysedd cymharol yn lleihau ac mae'r mandylledd agored yn cynyddu.

Yn ail, dylanwad ocsidau daear prin ar briodweddau haenau ceramig

Mae ymchwil sy'n bodoli eisoes yn dangos y gall elfennau daear prin fireinio maint y grawn, cynyddu'r dwysedd, gwella'r microstrwythur a phuro'r rhyngwyneb. Mae'n chwarae rhan unigryw wrth wella cryfder, caledwch, caledwch, ymwrthedd gwisgo a gwrthiant cyrydiad haenau ceramig, sy'n gwella perfformiad haenau ceramig i ryw raddau ac yn ehangu ystod cymhwysiad haenau ceramig.

1

Gwella priodweddau mecanyddol haenau ceramig gan ocsidau daear prin

Gall ocsidau daear prin wella caledwch, cryfder plygu a chryfder bondio tynnol haenau ceramig yn sylweddol. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos y gellir gwella cryfder tynnol yr haen yn effeithiol trwy ddefnyddio Lao _ 2 fel ychwanegyn mewn deunydd Al2O3 + 3% TiO _ 2, a gall cryfder y bond tynnol gyrraedd 27.36MPa pan fo faint o Lao _ 2 yn 6.0%. Gan ychwanegu CeO2 gyda chyfran màs o 3.0% a 6.0% i ddeunydd Cr2O3, mae cryfder bondio tynnol yr haen rhwng 18 ~ 25MPa, sy'n fwy na'r 12 ~ 16MPa gwreiddiol. Fodd bynnag, pan fo cynnwys CeO2 yn 9.0%, mae cryfder y bond tynnol yn lleihau i 12 ~ 15MPa.

2

Gwella ymwrthedd sioc thermol cotio ceramig gan bridd prin

Mae prawf ymwrthedd i sioc thermol yn brawf pwysig i adlewyrchu'n ansoddol gryfder y bondio rhwng yr haen a'r swbstrad a chyfatebiaeth y cyfernod ehangu thermol rhwng yr haen a'r swbstrad. Mae'n adlewyrchu'n uniongyrchol allu'r haen i wrthsefyll pilio pan fydd y tymheredd yn newid yn ail yn ystod y defnydd, ac mae hefyd yn adlewyrchu gallu'r haen i wrthsefyll blinder sioc fecanyddol a'r gallu i bondio â'r swbstrad o'r ochr. Felly, dyma hefyd y ffactor allweddol i farnu ansawdd yr haen seramig.

Mae'r ymchwil yn dangos y gall ychwanegu 3.0%CeO2 leihau mandylledd a maint y mandyllau yn y cotio, a lleihau crynodiad straen ar ymyl y mandyllau, a thrwy hynny wella ymwrthedd sioc thermol y cotio Cr2O3. Fodd bynnag, gostyngodd mandylledd y cotio ceramig Al2O3, a chynyddodd cryfder y bondio a bywyd methiant sioc thermol y cotio yn amlwg ar ôl ychwanegu LaO2. Pan fo swm ychwanegol o LaO2 yn 6% (cyfran màs), mae ymwrthedd sioc thermol y cotio ar ei orau, a gall bywyd methiant sioc thermol gyrraedd 218 gwaith, tra mai dim ond 163 gwaith yw bywyd methiant sioc thermol y cotio heb LaO2.

3

Mae ocsidau daear prin yn effeithio ar wrthwynebiad gwisgo haenau

Yr ocsidau daear prin a ddefnyddir i wella ymwrthedd gwisgo haenau ceramig yw CeO2 a La2O3 yn bennaf. Gall eu strwythur haenog hecsagonol ddangos swyddogaeth iro dda a chynnal priodweddau cemegol sefydlog ar dymheredd uchel, a all wella'r ymwrthedd gwisgo yn effeithiol a lleihau'r cyfernod ffrithiant.

Mae'r ymchwil yn dangos bod cyfernod ffrithiant yr haen gyda'r swm cywir o CeO2 yn fach ac yn sefydlog. Adroddwyd y gall ychwanegu La2O3 at haen cermet wedi'i chwistrellu â plasma sy'n seiliedig ar nicel leihau traul ffrithiant a chyfernod ffrithiant yr haen yn amlwg, ac mae'r cyfernod ffrithiant yn sefydlog gydag amrywiad bach. Mae wyneb traul yr haen gladio heb bridd prin yn dangos adlyniad difrifol a thorri brau a sgloddio. Fodd bynnag, mae'r haen sy'n cynnwys pridd prin yn dangos adlyniad gwan ar yr wyneb treulio, ac nid oes unrhyw arwydd o sgloddio brau arwynebedd mawr. Mae microstrwythur yr haen wedi'i dopio â phridd prin yn fwy dwys ac yn fwy cryno, ac mae'r mandyllau'n cael eu lleihau, sy'n lleihau'r grym ffrithiant cyfartalog a gludir gan ronynnau microsgopig ac yn lleihau ffrithiant a thraul. Gall dopio pridd prin hefyd gynyddu pellter plân grisial cermets. Mae'n arwain at newid y grym rhyngweithio rhwng y ddau wyneb grisial ac yn lleihau'r cyfernod ffrithiant.

Crynodeb:

Er bod ocsidau daear prin wedi gwneud cyflawniadau mawr wrth gymhwyso deunyddiau a haenau ceramig, a all wella microstrwythur a phriodweddau mecanyddol deunyddiau a haenau ceramig yn effeithiol, mae yna lawer o briodweddau anhysbys o hyd, yn enwedig wrth leihau ffrithiant a gwisgo. Mae sut i wneud i gryfder a gwrthiant gwisgo deunyddiau gydweithredu â'u priodweddau iro wedi dod yn gyfeiriad pwysig sy'n werth ei drafod ym maes triboleg.

Ffôn: +86-21-20970332E-bost：info@shxlchem.com