Care este influența oxizilor de pământ rari în acoperirile ceramice?

Ceramica, materialele metalice și materialele polimerice sunt listate ca cele trei materiale solide majore. Ceramica are multe proprietăți excelente, cum ar fi rezistența la temperatură ridicată, rezistența la coroziune, rezistența la uzură etc., deoarece modul de legare atomică de ceramică este o legătură ionică, o legătură covalentă sau o legătură mixtă cu ion-covalent cu energie de legătură ridicată. Acoperirea ceramică poate modifica aspectul, structura și performanța suprafeței exterioare a substratului, compozitul de acoperire-substrat este favorizat pentru noua sa performanță. Poate combina organic caracteristicile originale ale substratului cu caracteristicile rezistenței la temperatură ridicată, rezistența ridicată la uzură și rezistența ridicată la coroziune a materialelor ceramice și poate juca complet avantajele cuprinzătoare ale celor două tipuri de materiale, deci este utilizat pe scară largă în aerospațială, aviație, apărare națională, industrie chimică și alte industrii.

Pământul rar este numit „Casa de comori” a materialelor noi, datorită structurii sale electronice unice 4F și a proprietăților fizice și chimice. Cu toate acestea, metalele pur rare ale pământului sunt rareori utilizate direct în cercetare, iar compușii rari de pământ sunt folosiți în mare parte. Cei mai obișnuiți compuși sunt CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES și Ferrosilicon rar de pământ. Acești compuși rari de pământ pot îmbunătăți structura și proprietățile materialelor ceramice și a acoperirilor ceramice.

Aplicarea oxizilor de pământ rari în materiale ceramice

Adăugarea elementelor de pământ rare ca stabilizatori și ajutoarele de sinterizare la diferite ceramice poate reduce temperatura de sinterizare, îmbunătăți puterea și duritatea unor ceramică structurală și, astfel, să reducă costurile de producție. În același timp, elementele rare de pământ joacă, de asemenea, un rol foarte important în senzorii de gaz semiconductor, media cu microunde, ceramică piezoelectrică și alte ceramice funcționale. Cercetarea a descoperit că, adăugând împreună doi sau mai mulți oxizi de pământ rar la ceramica de alumină este mai bună decât adăugarea unui singur oxid de pământ rar la ceramica de alumină. După testul de optimizare, Y2O3+CEO2 are cel mai bun efect. Când se adaugă 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 la 1490 ℃, densitatea relativă a probelor sinterizate poate ajunge la 96,2%, ceea ce depășește densitatea probelor cu orice rar oxid de pământ Y2O3 sau CEO2 singur.

Efectul LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 în promovarea sinterizării este mai bun decât acela de a adăuga doar LA2O3, iar rezistența la uzură este în mod evident îmbunătățită. De asemenea, arată că amestecarea a doi oxizi de pământ rari nu este un plus simplu, dar există o interacțiune între ei, care este mai benefică pentru sinterizarea și îmbunătățirea performanței ceramicii de alumină, dar principiul rămâne de studiat.

În plus, se constată că adăugarea de oxizi de metal de pământ rar mixt ca SIDA de sinterizare poate îmbunătăți migrația materialelor, poate promova sinterizarea ceramicii MGO și îmbunătăți densitatea. Cu toate acestea, atunci când conținutul de oxid de metal mixt este mai mare de 15%, densitatea relativă scade și porozitatea deschisă crește.

În al doilea rând, influența oxizilor rari de pământ asupra proprietăților acoperirilor ceramice

Cercetările existente arată că elementele rare ale pământului pot rafina dimensiunea bobului, pot crește densitatea, îmbunătăți microstructura și purifica interfața. Acesta joacă un rol unic în îmbunătățirea rezistenței, a durității, a durității, a rezistenței la uzură și a rezistenței la coroziune a acoperirilor ceramice, ceea ce îmbunătățește performanța acoperirilor ceramice într -o anumită măsură și lărgește gama de acoperiri ceramice.

1

Îmbunătățirea proprietăților mecanice ale acoperirilor ceramice de către oxizi rari de pământ

Oxizii rari de pământ pot îmbunătăți semnificativ duritatea, rezistența la îndoire și rezistența la tracțiune a acoperirilor ceramice. Rezultatele experimentale arată că rezistența la tracțiune a acoperirii poate fi îmbunătățită în mod eficient prin utilizarea LAO _ 2 ca aditiv în material Al2O3+3% Tio _ 2, iar rezistența legăturii la tracțiune poate atinge 27,36MPa atunci când cantitatea de LAO _ 2 este de 6,0%. Adăugând CEO2 cu o fracție în masă de 3,0% și 6,0% în material CR2O3, rezistența la tracțiune a acoperirii este cuprinsă între 18 ~ 25MPa, ceea ce este mai mare decât 12 ~ 16MPa inițial, cu toate acestea, atunci când conținutul CEO2 este de 9,0%, rezistența legăturii de tracțiune scade la 12 ~ 15MPA.

2

Îmbunătățirea rezistenței la șocuri termice a acoperirii ceramice de către Pământul rar

Testul de rezistență la șocuri termice este un test important pentru a reflecta calitativ rezistența de legare între acoperire și substrat și potrivirea coeficientului de expansiune termică între acoperire și substrat. Acesta reflectă în mod direct capacitatea de acoperire de a rezista la decojire atunci când temperatura se schimbă alternativ în timpul utilizării și reflectă, de asemenea, capacitatea de acoperire pentru a rezista oboselii de șoc mecanic și capacitatea de legare cu substratul din partea.

Cercetările arată că adăugarea de 3,0%CEO2 poate reduce porozitatea și dimensiunea porilor în acoperire și poate reduce concentrația de stres la marginea porilor, îmbunătățind astfel rezistența la șoc termic a acoperirii CR2O3. Cu toate acestea, porozitatea acoperirii ceramice AL2O3 a scăzut, iar rezistența la lipire și durata de defecțiune a șocului termic a acoperirii au crescut, evident, după adăugarea LAO2. Atunci când cantitatea de adăugare de LAO2 este de 6% (fracție în masă), rezistența la șoc termic a acoperirii este cea mai bună, iar durata de viață a șocului termic poate atinge de 218 ori, în timp ce durata de eroare a șocului termic a acoperirii fără LAO2 este de doar 163 de ori.

3

Oxizii rari de pământ afectează rezistența la uzură a acoperirilor

Rarele oxizi de pământ folosiți pentru îmbunătățirea rezistenței la uzură a acoperirilor ceramice sunt în mare parte CEO2 și LA2O3. Structura lor stratificată hexagonală poate arăta o funcție de ungere bună și poate menține proprietăți chimice stabile la temperaturi ridicate, ceea ce poate îmbunătăți eficient rezistența la uzură și poate reduce coeficientul de frecare.

Cercetările arată că coeficientul de frecare al acoperirii cu o cantitate adecvată de CEO2 este mic și stabil. S-a raportat că adăugarea LA2O3 la acoperirea cu cermet cu nichel pulverizată cu plasmă poate reduce în mod evident uzura de frecare și coeficientul de frecare a acoperirii, iar coeficientul de frecare este stabil cu puțină fluctuație. Suprafața de uzură a stratului de placare fără pământ rar prezintă o aderență gravă și fractură fragilă și stropire, cu toate acestea, acoperirea care conține pământ rar prezintă o aderență slabă pe suprafața uzată și nu există niciun semn de o straturi fragile cu o suprafață mare. Microstructura acoperirii rare dopate de pământ este mai densă și mai compactă, iar porii sunt reduse, ceea ce reduce forța medie de frecare suportată de particulele microscopice și reduce frecarea și uzura de dopare a pământului rar poate crește, de asemenea, distanța planului de cristal de cermet, duce la modificarea forței de interacțiune între cele două fețe de cristal și reduce coeficiența frictării.

Rezumat:

Deși oxizii de pământ rari au realizat realizări mari în aplicarea materialelor și a acoperirilor ceramice, care pot îmbunătăți eficient microstructura și proprietățile mecanice ale materialelor și acoperirilor ceramice, există încă multe proprietăți necunoscute, în special în reducerea frecării și uzurii. Cum să facă rezistența și rezistența la uzură a materialelor să coopereze cu proprietățile lor lubrifiante, a devenit o direcție importantă demnă de discuție în domeniul tribului.

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