Cal é a influencia dos óxidos de terra rara nos revestimentos cerámicos?

A cerámica, os materiais metálicos e os materiais de polímero figuran como os tres principais materiais sólidos. A cerámica ten moitas propiedades excelentes, como a alta resistencia á temperatura, a resistencia á corrosión, a resistencia ao desgaste, etc., porque o modo de unión atómica de cerámica é un enlace iónico, un enlace covalente ou un enlace mixto covalente iónico 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 substrato de revestimento é favorecido polo seu novo rendemento. Pode combinar orgánicamente as características orixinais do substrato coas características da alta resistencia á temperatura, a alta resistencia ao desgaste e a alta resistencia á corrosión de materiais cerámicos, e dar un xogo completo ás vantaxes completas dos dous tipos de materiais, polo que é moi utilizado en aeroespacial, aviación, defensa nacional, industria química e outras industrias.

A terra rara chámase "casa do tesouro" de novos materiais, debido á súa única estrutura electrónica 4F e propiedades físicas e químicas. Non obstante, os metais de terra rara pura raramente se usan directamente na investigación e úsanse principalmente compostos de terra rara. Os compostos máis comúns son CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES e Ferrosilicon da Terra rara. Estes compostos de terra rara poden mellorar a estrutura e as propiedades dos materiais cerámicos e os revestimentos cerámicos.

I Aplicación de óxidos de terra rara en materiais cerámicos

Engadir elementos de terra rara como estabilizadores e axudas para a sinterización a diferentes cerámicas pode reducir a temperatura de sinterización, mellorar a resistencia e a dureza dalgunha cerámica estrutural e reducir así o custo de produción. Ao mesmo tempo, os elementos da Terra rara tamén xogan un papel moi importante nos sensores de gas semiconductor, medios de microondas, cerámica piezoeléctrica e outras cerámicas funcionais. A investigación descubriu que, engadir dous ou máis óxidos de terra rara á cerámica de alúmina é mellor que engadir un único óxido de terra rara á cerámica de alúmina. Despois da proba de optimización, Y2O3+CEO2 ten o mellor efecto. Cando se engade un 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 en 1490 ℃, a densidade relativa das mostras sinterizadas pode alcanzar o 96,2%, que supera a densidade de mostras con calquera óxido de terra rara Y2O3 ou CEO2 só.

O efecto de LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 na promoción da sinterización é mellor que o de engadir só LA2O3, e a resistencia ao desgaste é obviamente mellorada. Tamén demostra que a mestura de dous óxidos de terra rara non é unha adición sinxela, pero hai unha interacción entre eles, que é máis beneficiosa para a sinterización e a mellora do rendemento da cerámica de alúmina, pero o principio segue a ser estudado.

Ademais, comproba que a adición de óxidos de metal de terra rara mixta como a sinterización de SIDA pode mellorar a migración de materiais, promover a sinterización da cerámica MGO e mellorar a densidade. Non obstante, cando o contido de óxido metálico mixto é superior ao 15%, a densidade relativa diminúe e a porosidade aberta aumenta.

En segundo lugar, a influencia dos óxidos de terra rara nas propiedades dos revestimentos cerámicos

A investigación existente demostra que os elementos de terra rara poden perfeccionar o tamaño do gran, aumentar a densidade, mellorar a microestrutura e purificar a interface. Xoga 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 aplicacións de revestimentos cerámicos.

1

Mellora das propiedades mecánicas dos revestimentos cerámicos por óxidos de terra rara

Os óxidos de terra rara poden mellorar significativamente a dureza, a forza doblando e a forza de unión dos revestimentos cerámicos. Os resultados experimentais mostran que a resistencia á tracción do revestimento pode mellorarse efectivamente usando Lao _ 2 como aditivo en al2o3+3% TIO _ 2 material, e a resistencia ao enlace da tracción pode alcanzar os 27,36MPA cando a cantidade de lao _ 2 é do 6,0%. Engadindo CEO2 con fracción masiva do 3,0% e 6,0% en material CR2O3, a resistencia á unión do revestimento está entre 18 ~ 25MPa, que é maior que a orixinal de 12 ~ 16MPA, sen embargo, cando o contido de CEO2 é do 9,0%, a resistencia ao enlace tensil diminúe a 12 ~ 15MPA.

2

Mellora da resistencia ao choque térmico do revestimento cerámico por terra rara

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 correspondencia do coeficiente de expansión térmica entre o revestimento e o substrato. Reflicte directamente a capacidade de revestimento para resistir a pelar cando a temperatura cambia alternativamente durante o uso e tamén reflicte a capacidade de revestimento para resistir a fatiga de choque mecánico e a capacidade de unión co substrato do lado. Por iso, tamén é o factor clave para xulgar a calidade do revestimento cerámico.

A investigación demostra que a adición do 3,0%CEO2 pode reducir a porosidade e o tamaño dos poros no revestimento e reducir a concentración de tensión ao bordo dos poros, mellorando así a resistencia ao choque térmico do revestimento CR2O3. Non obstante, a porosidade do revestimento cerámico AL2O3 diminuíu e a forza de unión e a falla de choque térmico a vida do revestimento aumentou obviamente despois de engadir LAO2. Cando a cantidade de adición de LAO2 é do 6% (fracción masiva), a resistencia ao choque térmico do revestimento é a mellor, e a vida de falla de choque térmico pode chegar a 218 veces, mentres que a vida de falla de choque térmico do revestimento sen LAO2 é só 163 veces.

3

Os óxidos de terra rara afectan á resistencia ao desgaste dos revestimentos

Os óxidos de terra rara empregados para mellorar a resistencia ao desgaste dos revestimentos cerámicos son principalmente CEO2 e LA2O3. A súa estrutura hexagonal en capas pode mostrar unha boa función de lubricación e manter propiedades químicas estables a alta temperatura, o que pode mellorar eficazmente a resistencia ao desgaste e reducir o coeficiente de fricción.

A investigación demostra que o coeficiente de fricción do revestimento cunha cantidade adecuada de CEO2 é pequena e estable. Informouse de que engadir LA2O3 ao revestimento Cermet baseado en níquel pulverizado por plasma pode, obviamente, reducir o desgaste de fricción e o coeficiente de revestimento de fricción e o coeficiente de fricción é estable con pouca flutuación. A superficie de desgaste da capa de revestimento sen terra rara mostra unha adhesión grave e a fractura quebradiza e o espallamento. Non obstante, o revestimento que contén terra rara mostra unha débil adhesión na superficie desgastada e non hai ningún sinal de gran espeluznante. A microestrutura do revestimento dopado por terra rara é máis densa e compacta, e os poros redúcense, o que reduce a forza media de fricción transmitida por partículas microscópicas e reduce a fricción e o desgaste da terra rara tamén pode aumentar a distancia do plano de cristal e reduce o coeficiente de fricción.

Resumo:

Aínda que os óxidos de terra rara realizaron grandes logros na aplicación de materiais e revestimentos cerámicos, que poden mellorar efectivamente a microestrutura e as propiedades mecánicas de materiais e revestimentos cerámicos, aínda hai moitas propiedades descoñecidas, especialmente na redución da fricción e do desgaste.

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