Jaki jest wpływ tlenków ziem rzadkich na powłoki ceramiczne?

Ceramika, materiały metalowe i materiały polimerowe są wymienione jako trzy główne materiały stałe. Ceramika ma wiele doskonałych właściwości, takich jak odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję, odporność na zużycie itp., Ponieważ tryb wiązania atomowego ceramicznego jest wiązanie jonowe, wiązanie kowalencyjne lub mieszane wiązanie jonów z wysoką energią wiązania. Powłoka ceramiczna może zmienić wygląd, strukturę i wydajność zewnętrznej powierzchni podłoża, kompozyt podwodnika powłoki jest preferowany ze względu na jego nową wydajność. Może organicznie łączyć pierwotne cechy podłoża z charakterystyką oporności na wysoką temperaturę, odpornością na wysoką zużycie i wysokiej odporności na korozję materiałów ceramicznych oraz zapewnić pełną grę kompleksowym zaletom dwóch rodzajów materiałów, dzięki czemu jest szeroko stosowany w lotnisku, lotnictwie, obronie narodowej, przemysłu chemicznym i innych branżach.

Ziemia rzadka nazywana jest „domem skarbowym” nowych materiałów, ze względu na jej unikalną strukturę elektroniczną 4F oraz właściwości fizyczne i chemiczne. Jednak czyste metale ziem rzadkich są rzadko stosowane bezpośrednio w badaniach i najczęściej stosuje się związki ziem rzadkich. Najczęstszymi związkami są CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES i ferrocelion ziemi rzadkiej. Te związki rzadkie mogą poprawić strukturę i właściwości materiałów ceramicznych i powłok ceramicznych.

I Zastosowanie tlenków ziem rzadkich w materiałach ceramicznych

Dodanie pierwiastków ziem rzadkich jako stabilizatorów i pomocy spiekania do różnych ceramiki może zmniejszyć temperaturę spiekania, poprawić siłę i wytrzymałość niektórych ceramiki strukturalnej, a tym samym obniżyć koszty produkcji. Jednocześnie elementy ziem rzadkich odgrywają również bardzo ważną rolę w czujnikach gazu półprzewodników, mediach mikrofalowych, ceramice piezoelektrycznej i innych ceramikach funkcjonalnych. Badanie wykazało, że dodanie dwóch lub więcej tlenków ziem rzadkich do ceramiki tlenku glinu jest lepsze niż dodanie pojedynczego tlenku ziem rzadkich do ceramiki tlenku glinu. Po teście optymalizacji Y2O3+CEO2 ma najlepszy efekt. Gdy dodaje się 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 przy 1490 ℃, względna gęstość spiekanych próbek może osiągnąć 96,2%, co przekracza gęstość próbek z dowolnym tlenkiem rzadkim Y2O3 lub CEO2.

Wpływ LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 w promowaniu spiekania jest lepszy niż w dodaniu tylko LA2O3, a odporność na zużycie jest oczywiście ulepszona. Pokazuje również, że mieszanie dwóch tlenków ziem rzadkich nie jest prostym dodatkiem, ale istnieje interakcja między nimi, co jest bardziej korzystne dla spiekania i poprawy wydajności ceramiki glinu, ale zasada pozostaje do zbadania.

Ponadto stwierdzono, że dodanie mieszanych tlenków metali ziem rzadkich jako pomocy spiekania może poprawić migrację materiałów, sprzyjać spiekaniu ceramiki MGO i poprawić gęstość. Jednak gdy zawartość mieszanego tlenku metalu wynosi ponad 15%, gęstość względna zmniejsza się i wzrasta otwarta porowatość.

Po drugie, wpływ tlenków ziem rzadkich na właściwości powłok ceramicznych

Istniejące badania pokazują, że elementy ziem rzadkich mogą udoskonalić wielkość ziarna, zwiększyć gęstość, poprawić mikrostrukturę i oczyszczać interfejs. Odgrywa wyjątkową rolę w poprawie siły, wytrzymałości, twardości, odporności na zużycie i odporności na korozję powłok ceramicznych, co w pewnym stopniu poprawia wydajność powłok ceramicznych i poszerza zakres zastosowania powłok ceramicznych.

1

Poprawa właściwości mechanicznych powłok ceramicznych przez tlenki ziem rzadkich

Tlenki ziem rzadkich mogą znacznie poprawić twardość, siłę zginania i siłę wiązania powłok ceramicznych. Wyniki eksperymentalne pokazują, że wytrzymałość na rozciąganie powłoki można skutecznie poprawić, używając LAO _ 2 jako addytywnego w Materiału Al2O3+3% Tio _ 2, a wytrzymałość wiązania rozciągania może osiągnąć 27,36 MPa, gdy ilość Lao _ 2 wynosi 6,0%. Dodając CEO2 z frakcją masową 3,0% i 6,0% do materiału CR2O3, wytrzymałość na rozciąganie powłoki wynosi od 18 ~ 25 mPa, co jest większe niż pierwotne 12 ~ 16 MPa, gdy zawartość CEO2 wynosi 9,0%, siła wiązania na rozciąganie maleje do 12 ~ 15 mPa.

2

Poprawa odporności na wstrząsy termiczne powłoki ceramicznej przez ziemię rzadką

Test odporności na wstrząsy termiczne jest ważnym testem jakościowo odzwierciedlającym wytrzymałość wiązania między powłoką a podłożem oraz dopasowanie współczynnika rozszerzania termicznego między powłoką a podłożem. Bezpośrednio odzwierciedla zdolność powłoki do odporności na obieranie, gdy temperatura zmienia się naprzemiennie podczas użytkowania, a także odzwierciedla zdolność powłoki do odporności zmęczenia wstrząsu mechanicznego i zdolności wiązania z podłożem z boku. Dlatego jest również kluczowym czynnikiem oceniania jakości powlekania ceramicznego.

Badania pokazują, że dodanie 3,0%CEO2 może zmniejszyć porowatość i wielkość porów w powładzie oraz zmniejszyć stężenie naprężeń na krawędzi porów, poprawiając w ten sposób odporność na wstrząsy termiczne powlekania CR2O3. Jednak porowatość powłoki ceramicznej Al2O3 zmniejszyła się, a żywotność siły wiązania i uszkodzenie wstrząsu cieplnego powłoki oczywiście wzrosły po dodaniu LAO2. Gdy ilość dodawania Lao2 wynosi 6% (frakcja masowa), odporność na wstrząs termiczny w powładzie jest najlepsza, a żywotność wstrząsu termicznego może się osiągnąć 218 razy, podczas gdy żywotność wstrząsu termicznego powłoki bez Lao2 wynosi zaledwie 163 razy.

3

Tlenki ziem rzadkich wpływają na odporność na zużycie powłok

Tlenki ziem rzadkich stosowane do poprawy odporności na zużycie powłok ceramicznych są głównie CEO2 i LA2O3. Ich sześciokątna warstwowa struktura może wykazywać dobrą funkcję smarowania i utrzymywać stabilne właściwości chemiczne w wysokiej temperaturze, co może skutecznie poprawić odporność na zużycie i zmniejszyć współczynnik tarcia.

Badania pokazują, że współczynnik tarcia powłoki z odpowiednią ilością CEO2 jest mały i stabilny. Doniesiono, że dodanie LA2O3 do spryskiwanej plazmą powłoki Cermet na bazie niklu może oczywiście zmniejszyć zużycie tarcia i współczynnik tarcia powłoki, a współczynnik tarcia jest stabilny przy niewielkiej fluktuacji. Powierzchnia zużycia warstwy okładzinowej bez ziemi rzadkiej wykazuje poważną przyczepność i łamliwe pękanie i odciąganie, jednak powłoka zawierająca rzadką ziemię wykazuje słabą przyczepność na zużytej powierzchni i nie ma oznak kruchego zwłok. Mikrostruktura powłoki domieszkowanej przez rzadką ziemię jest gęstsza i bardziej zwartą, a pory są zmniejszone, co zmniejsza średnią siłę tarcia ponoszoną przez mikroskopijne cząsteczki i zmniejsza tarcie i zużywa domopowanie Ziemi Rare Earth może również zwiększyć odległość płaszczyzny kryształowej Cermets, prowadzi to do zmiany siły interakcyjnej między kryształowymi twarzami.

Streszczenie:

Chociaż tlenki ziem rzadkich dokonały wielkich osiągnięć w stosowaniu materiałów i powłok ceramicznych, które mogą skutecznie poprawić mikrostrukturę i właściwości mechaniczne materiałów ceramicznych i powłok, nadal istnieje wiele nieznanych właściwości, szczególnie w zmniejszaniu tarcie i zużycia. W miarę uczynienia wytrzymałości i odporności na zużycie materiałów kooperacji z ich właściwości smarowania stały się ważnym kierunkiem w zakresie hołdu.

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