Cal é a influencia dos óxidos de terras raras nos revestimentos cerámicos?

A cerámica, os materiais metálicos e os materiais polímeros figuran como os tres principais materiais sólidos. A cerámica ten moitas propiedades excelentes, como resistencia a altas temperaturas, resistencia á corrosión, resistencia ao desgaste, etc., porque o modo de enlace atómico da cerámica é enlace iónico, enlace covalente ou enlace ión-covalente mesturado con alta enerxía de enlace. O revestimento cerámico pode cambiar o aspecto, a estrutura e o rendemento da superficie exterior do substrato, o composto de revestimento-substrato é favorecido polo seu novo rendemento. Pode combinar organicamente as características orixinais do substrato coas características de resistencia a altas temperaturas, alta resistencia ao desgaste e alta resistencia á corrosión dos materiais cerámicos, e darlle un xogo completo ás vantaxes amplas dos dous tipos de materiais, polo que é amplamente utilizado no sector aeroespacial. , aviación, defensa nacional, industria química e outras industrias.

A terra rara chámase a "casa do tesouro" dos novos materiais, debido á súa estrutura electrónica 4f única e ás súas propiedades físicas e químicas. Non obstante, os metais de terras raras puras raramente úsanse directamente na investigación e os compostos de terras raras úsanse principalmente. Os compostos máis comúns son CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS e ferrosilicio de terras raras. Estes compostos de terras raras poden mellorar a estrutura e as propiedades dos materiais cerámicos e dos revestimentos cerámicos.

Aplicación de óxidos de terras raras en materiais cerámicos

Engadir elementos de terras raras como estabilizadores e SIDA de sinterización a diferentes cerámicas pode reducir a temperatura de sinterización, mellorar a resistencia e dureza dalgunhas cerámicas estruturais e, así, reducir o custo de produción. Ao mesmo tempo, os elementos de terras raras tamén xogan un papel moi importante nos sensores de gas semicondutor, medios de microondas, cerámica piezoeléctrica e outras cerámicas funcionais. A investigación descubriu que, engadir dous ou máis óxidos de terras raras á cerámica de alúmina é mellor que engadir un só óxido de terras raras á cerámica de alúmina. Despois da proba de optimización, Y2O3+CeO2 ten o mellor efecto. Cando se engade 0,2% Y2O3 + 0,2% CeO2 a 1490 ℃, a densidade relativa das mostras sinterizadas pode alcanzar o 96,2%, o que supera a densidade das mostras só con calquera óxido de terra rara Y2O3 ou CeO2.

O efecto de La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 na promoción da sinterización é mellor que o de engadir só La2O3, e obviamente mellora a resistencia ao desgaste. Tamén mostra que a mestura de dous óxidos de terras raras non é unha simple adición, pero hai unha interacción entre eles, o que é máis beneficioso para a sinterización e a mellora do rendemento da cerámica de alúmina, pero o principio aínda está por estudar.

Ademais, compróbase que a adición de óxidos de metais de terras raras mesturadas como SIDA á sinterización pode mellorar a migración de materiais, promover a sinterización da cerámica de MgO e mellorar a densidade. Non obstante, cando o contido de óxido de metal mesturado é superior ao 15%, a densidade relativa diminúe e aumenta a porosidade aberta.

En segundo lugar, a influencia dos óxidos de terras raras nas propiedades dos revestimentos cerámicos

A investigación existente mostra que os elementos de terras raras poden refinar o tamaño dos grans, aumentar a densidade, mellorar a microestrutura e purificar a interface. Desempeña un papel único na mellora da forza, dureza, dureza, resistencia ao desgaste e resistencia á corrosión dos revestimentos cerámicos, o que mellora o rendemento dos revestimentos cerámicos ata certo punto e amplía o rango de aplicación dos revestimentos cerámicos.

1

Mellora das propiedades mecánicas dos revestimentos cerámicos mediante óxidos de terras raras

Os óxidos de terras raras poden mellorar significativamente a dureza, a resistencia á flexión e a resistencia á tracción dos revestimentos cerámicos. Os resultados experimentais mostran que a resistencia á tracción do revestimento pode mellorarse de xeito eficaz empregando Lao _ 2 como aditivo no material Al2O3 + 3% TiO _ 2, e que a resistencia á tracción pode chegar a 27,36 MPa cando a cantidade de Lao _ 2 é 6,0. %. Engadindo CeO2 cunha fracción de masa do 3,0% e do 6,0% ao material Cr2O3, a resistencia de unión á tracción do revestimento está entre 18~25MPa, que é maior que o orixinal 12~16MPa. Non obstante, cando o contido de CeO2 é do 9,0%, a resistencia á tracción. A forza de unión diminúe a 12 ~ 15 MPa.

2

Mellora da resistencia ao choque térmico do revestimento cerámico por terras raras

A proba de resistencia ao choque térmico é unha proba importante para reflectir cualitativamente a forza de unión entre o revestimento e o substrato e a coincidencia do coeficiente de expansión térmica entre o revestimento e o substrato. Reflicte directamente a capacidade do revestimento para resistir a pelado cando a temperatura cambia alternativamente durante o uso, e tamén reflicte a capacidade do revestimento para resistir a fatiga por choque mecánico e a capacidade de unión co substrato desde o lado. Polo tanto, tamén é o factor clave para xulgar o calidade do revestimento cerámico.

A investigación mostra que a adición de 3,0% de CeO2 pode reducir a porosidade e o tamaño dos poros do revestimento e reducir a concentración de estrés no bordo dos poros, mellorando así a resistencia ao choque térmico do revestimento de Cr2O3. Non obstante, a porosidade do revestimento cerámico Al2O3 diminuíu e a forza de unión e a vida útil do revestimento por choque térmico aumentaron obviamente despois de engadir LaO2. Cando a cantidade adicional de LaO2 é do 6% (fracción de masa), a resistencia ao choque térmico do revestimento é a mellor e a vida útil do fallo do choque térmico pode chegar a 218 veces, mentres que a vida do fallo do choque térmico do revestimento sen LaO2 é só 163. veces.

3

Os óxidos de terras raras afectan a resistencia ao desgaste dos revestimentos

Os óxidos de terras raras utilizados para mellorar a resistencia ao desgaste dos revestimentos cerámicos son principalmente CeO2 e La2O3. A súa estrutura en capas hexagonales pode mostrar unha boa función de lubricación e manter propiedades químicas estables a altas temperaturas, o que pode mellorar eficazmente a resistencia ao desgaste e reducir o coeficiente de fricción.

A investigación mostra que o coeficiente de fricción do revestimento coa cantidade adecuada de CeO2 é pequeno e estable. Informeuse de que engadir La2O3 ao revestimento de cermet a base de níquel pulverizado por plasma pode, obviamente, reducir o desgaste da fricción e o coeficiente de fricción do revestimento, e o coeficiente de fricción é estable con pouca flutuación. A superficie de desgaste da capa de revestimento sen terras raras mostra unha adherencia grave e fractura fráxil e descascaramento, non obstante, o revestimento que contén terras raras mostra unha adherencia débil na superficie desgastada e non hai signos de desgaste fráxil de gran área. A microestrutura do revestimento dopado con terras raras é máis densa e compacta, e os poros redúcense, o que reduce a forza de fricción media soportada polas partículas microscópicas e reduce a fricción e o desgaste. A dopaxe de terras raras tamén pode aumentar a distancia do plano cristalino dos cermets ao cambio da forza de interacción entre as dúas caras do cristal e reduce o coeficiente de rozamento.

Resumo:

Aínda que os óxidos de terras raras lograron grandes logros na aplicación de materiais e revestimentos cerámicos, que poden mellorar eficazmente a microestrutura e as propiedades mecánicas dos materiais e revestimentos cerámicos, aínda hai moitas propiedades descoñecidas, especialmente na redución da fricción e o desgaste. forza e resistencia ao desgaste dos materiais cooperan coas súas propiedades lubricantes converteuse nunha dirección importante digna de discusión no campo da triboloxía.

Teléfono: +86-21-20970332Correo electrónico:info@shxlchem.com