Quina és la influència dels òxids de la Terra Rare en els recobriments de ceràmica?

La ceràmica, els materials metàl·lics i els materials de polímer es mostren com els tres grans materials sòlids. La ceràmica té moltes propietats excel·lents, com ara la resistència a la temperatura, la resistència a la corrosió, la resistència al desgast, etc., perquè el mode d’enllaç atòmic de ceràmica és un enllaç iònic, enllaç covalent o enllaç mixt-covalent amb energia d’enllaç elevat. El recobriment ceràmic pot canviar l’aspecte, l’estructura i el rendiment de la superfície exterior del substrat, s’afavoreix el compost de recobriment substrat pel seu nou rendiment. Pot combinar orgànicament les característiques originals del substrat amb les característiques de la resistència a la temperatura alta, la resistència al desgast elevada i la gran resistència a la corrosió de materials ceràmics i donar un joc complet als avantatges integrals dels dos tipus de materials, de manera que s’utilitza àmpliament en aeroespacial, aviació, defensa nacional, indústria química i altres indústries.

La terra rara s’anomena “casa del tresor” de nous materials, a causa de la seva estructura electrònica 4F i propietats físiques i químiques. Tot i això, els metalls de terra rara pura rarament s’utilitzen directament en la investigació i s’utilitzen majoritàriament compostos de terra rara. Els compostos més comuns són CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES i Ferrosilicon de terra rara. Aquests compostos de terres rares poden millorar l’estructura i les propietats dels materials ceràmics i els recobriments de ceràmica.

I Aplicació d’òxids de terra rara en materials ceràmics

Afegir elements de la Terra Rare com a estabilitzadors i ajudes de sinterització a diferents ceràmiques pot reduir la temperatura de sinterització, millorar la força i la duresa d’algunes ceràmiques estructurals i reduir el cost de producció. Al mateix temps, els elements de la Terra Rara també tenen un paper molt important en els sensors de gas semiconductors, els mitjans de microones, la ceràmica piezoelèctrica i altres ceràmiques funcionals. La investigació va trobar que, afegint dos o més òxids de terra rara a la ceràmica d'alúmina junts és millor que afegir un únic òxid de terra rara a la ceràmica d'alúmina. Després de la prova d’optimització, Y2O3+CEO2 té el millor efecte. Quan s’afegeix un 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 a 1490 ℃, la densitat relativa de mostres sinteritzades pot arribar al 96,2%, que supera la densitat de mostres amb qualsevol òxid de terra rara Y2O3 o CEO2 només.

L’efecte de LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 per promoure la sinterització és millor que el d’afegir només LA2O3 i, òbviament, la resistència al desgast. També demostra que la barreja de dos òxids de terres rares no és una simple addició, però hi ha una interacció entre ells, que és més beneficiosa per a la sinterització i la millora del rendiment de la ceràmica d’alúmina, però queda per estudiar el principi.

A més, es troba que l’addició d’òxids de metall de terra rara mixta com a ajudes de sinterització pot millorar la migració de materials, afavorir la sinterització de la ceràmica MGO i millorar la densitat. Tanmateix, quan el contingut d’òxid de metall mixt és superior al 15%, la densitat relativa disminueix i la porositat oberta augmenta.

En segon lloc, la influència dels òxids de terra rara en les propietats dels recobriments ceràmics

Les investigacions existents demostren que els elements de la Terra Rara poden afinar la mida del gra, augmentar la densitat, millorar la microestructura i purificar la interfície. Té un paper únic en la millora de la força, la duresa, la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la corrosió dels recobriments ceràmics, que millora el rendiment dels recobriments ceràmics fins a cert punt i amplia el rang d’aplicacions de recobriments ceràmics.

1

Millora de les propietats mecàniques dels recobriments ceràmics per òxids de terra rara

Els òxids de terra rara poden millorar significativament la duresa, la força de flexió i la resistència a la tracció dels recobriments ceràmics. Els resultats experimentals mostren que la resistència a la tracció del recobriment es pot millorar eficaçment mitjançant la LAO _ 2 com a additiu en el material AL2O3+3% TIO _ 2, i la força de l'enllaç a la tracció pot arribar a 27,36MPA quan la quantitat de Lao _ 2 és del 6,0%. Afegint CEO2 amb una fracció de massa del 3,0% i el 6,0% al material CR2O3, la força d’enllaç a la tracció del recobriment és entre 18 ~ 25mpa, que és superior a l’original 12 ~ 16MPa, però, quan el contingut de CEO2 és del 9,0%, la força de l’enllaç de tracció disminueix fins a 12 ~ 15mPa.

2

Millora de la resistència a les xocs tèrmics del recobriment ceràmic per part de la terra rara

La prova de resistència a xoc tèrmic és una prova important per reflectir qualitativament la força d’enllaç entre el recobriment i el substrat i la concordança del coeficient d’expansió tèrmica entre el recobriment i el substrat. Reflecteix directament la capacitat del recobriment de resistir -se a la pela quan la temperatura canvia alternativament durant l’ús, i també reflecteix la capacitat del recobriment per resistir la fatiga mecànica de xoc i la capacitat d’enllaç amb el substrat del costat. Per tant, també és el factor clau per jutjar la qualitat del recobriment ceràmic.

La investigació demostra que l’addició del 3,0%CEO2 pot reduir la porositat i la mida dels porus en el recobriment i reduir la concentració d’estrès a la vora dels porus, millorant així la resistència tèrmica del xoc del recobriment CR2O3. No obstant això, la porositat del recobriment ceràmic AL2O3 va disminuir i la força d’enllaç i la vida de la falla de xoc tèrmic del recobriment va augmentar òbviament després d’afegir LAO2. Quan la quantitat d’addició de LAO2 és del 6% (fracció massiva), la resistència tèrmica del xoc del recobriment és la millor, i la vida de falla de xoc tèrmic pot arribar a 218 vegades, mentre que la vida del xoc tèrmic del recobriment sense LAO2 només és de 163 vegades.

3

Els òxids de terra rara afecten la resistència al desgast dels recobriments

Els òxids de terra rara que s’utilitzen per millorar la resistència al desgast dels recobriments ceràmics són majoritàriament CEO2 i LA2O3. La seva estructura en capes hexagonals pot mostrar una bona funció de lubricació i mantenir propietats químiques estables a alta temperatura, cosa que pot millorar eficaçment la resistència al desgast i reduir el coeficient de fricció.

La investigació demostra que el coeficient de fricció del recobriment amb una quantitat adequada de CEO2 és petit i estable. S’ha informat que l’afegit de LA2O3 al recobriment de CERMET basat en níquel ruixat per plasma pot reduir el desgast de fricció i el coeficient de fricció de recobriment i el coeficient de fricció és estable amb poca fluctuació. La superfície de desgast de la capa de revestiment sense terres rares mostra una adhesió greu i una fractura trencadissa i un desgavell, però, el recobriment que conté terres rares mostra una adhesió feble a la superfície desgastada i no hi ha cap signe de trituració trencadissa de gran àrea. La microestructura del recobriment dopat per terra rara és més densa i compacta, i els porus es redueixen, cosa que redueix la força de fricció mitjana que es basa en les partícules microscòpiques i redueix la fricció i el desgast que la terra rara també pot augmentar la distància de pla de cristall de Cermets, condueix al canvi de la força d’interacció entre les dues faces de cristall i redueix la fricció.

Resum:

Tot i que els òxids de terra rara han fet grans èxits en l’aplicació de materials i recobriments ceràmics, que poden millorar eficaçment la microestructura i les propietats mecàniques dels materials i recobriments ceràmics, encara hi ha moltes propietats desconegudes, especialment en la reducció de la fricció i el desgast. Com fer la resistència i la resistència al desgast dels materials cooperen amb les seves propietats lubricants que s’ha convertit en una important direcció digna de discussió en el camp de la tribologia.

Tel: +86-21-20970332Correu electrònic：info@shxlchem.com