Ảnh hưởng của các oxit đất hiếm trong lớp phủ gốm là gì?

Gốm sứ, vật liệu kim loại và vật liệu polymer được liệt kê là ba vật liệu rắn chính. Gốm có nhiều tính chất tuyệt vời, chẳng hạn như kháng nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn, kháng mòn, v.v., bởi vì chế độ liên kết nguyên tử của gốm là liên kết ion, liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết cộng hóa trị ion hỗn hợp với năng lượng liên kết cao. Lớp phủ gốm có thể thay đổi sự xuất hiện, cấu trúc và hiệu suất của bề mặt bên ngoài của chất nền, lớp composite lớp nền được ưa chuộng cho hiệu suất mới của nó. Nó có thể kết hợp hữu cơ các đặc tính ban đầu của chất nền với các đặc tính của khả năng chống nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn cao và khả năng chống ăn mòn cao của vật liệu gốm, và chơi đầy đủ cho các lợi thế toàn diện của hai loại vật liệu, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, hàng không, quốc gia, ngành công nghiệp hóa học và các ngành công nghiệp khác.

Trái đất hiếm được gọi là Ngôi nhà kho báu của người Viking, các vật liệu mới, bởi vì cấu trúc điện tử 4F và tính chất vật lý và hóa học độc đáo của nó. Tuy nhiên, kim loại đất hiếm tinh khiết hiếm khi được sử dụng trực tiếp trong nghiên cứu và các hợp chất đất hiếm hầu hết được sử dụng. Các hợp chất phổ biến nhất là CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES và Ferrosilicon đất hiếm. Các hợp chất đất hiếm có thể cải thiện cấu trúc và tính chất của vật liệu gốm và lớp phủ gốm.

Tôi áp dụng các oxit đất hiếm trong vật liệu gốm

Thêm các yếu tố đất hiếm làm chất ổn định và hỗ trợ thiêu kết vào các loại gốm khác nhau có thể làm giảm nhiệt độ thiêu kết, cải thiện sức mạnh và độ bền của một số gốm cấu trúc, và do đó làm giảm chi phí sản xuất. Đồng thời, các yếu tố đất hiếm cũng đóng vai trò rất quan trọng trong các cảm biến khí bán dẫn, môi trường vi sóng, gốm điện áp và gốm sứ chức năng khác. Nghiên cứu cho thấy, việc thêm hai hoặc nhiều oxit đất hiếm vào gốm alumina cùng nhau tốt hơn so với việc thêm một oxit đất quý hiếm vào gốm alumina. Sau khi kiểm tra tối ưu hóa, CEO2 Y2O3+có hiệu quả tốt nhất. Khi 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 được thêm vào ở 1490, mật độ tương đối của các mẫu thiêu kết có thể đạt 96,2%, vượt quá mật độ của các mẫu với bất kỳ oxit đất hiếm Y2O3 hoặc CEO2 hiếm.

Tác dụng của LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 trong việc thúc đẩy thiêu kết tốt hơn so với chỉ thêm LA2O3 và khả năng chống mài mòn rõ ràng được cải thiện. Nó cũng cho thấy sự pha trộn của hai oxit đất quý hiếm không phải là một bổ sung đơn giản, nhưng có một sự tương tác giữa chúng, có lợi hơn cho việc thiêu kết và cải thiện hiệu suất của gốm alumina, nhưng nguyên tắc vẫn còn được nghiên cứu.

Ngoài ra, người ta thấy rằng việc bổ sung các oxit kim loại đất hiếm hỗn hợp vì các thiết bị hỗ trợ thiêu kết có thể cải thiện sự di chuyển của vật liệu, thúc đẩy sự thiêu kết của gốm sứ MGO và cải thiện mật độ. Tuy nhiên, khi hàm lượng oxit kim loại hỗn hợp là hơn 15%, mật độ tương đối giảm và độ xốp mở tăng.

Thứ hai, ảnh hưởng của các oxit đất quý hiếm đối với tính chất của lớp phủ gốm

Nghiên cứu hiện tại cho thấy các yếu tố đất hiếm có thể tinh chỉnh kích thước hạt, tăng mật độ, cải thiện cấu trúc vi mô và tinh chế giao diện. Nó đóng một vai trò duy nhất trong việc cải thiện sức mạnh, độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn của lớp phủ gốm, giúp cải thiện hiệu suất của lớp phủ gốm ở một mức độ nhất định và mở rộng phạm vi ứng dụng của lớp phủ gốm.

1

Cải thiện tính chất cơ học của lớp phủ gốm bằng các oxit đất hiếm

Các oxit đất hiếm có thể cải thiện đáng kể độ cứng, sức mạnh uốn và độ bền kéo của lớp phủ gốm. Kết quả thử nghiệm cho thấy độ bền kéo của lớp phủ có thể được cải thiện hiệu quả bằng cách sử dụng Lào _ 2 làm chất phụ gia trong vật liệu AL2O3+3% TiO _ 2 và cường độ liên kết kéo có thể đạt 27,36MPa khi lượng Lào _ 2 là 6.0%. Thêm CEO2 với tỷ lệ khối lượng là 3,0% và 6,0% vào vật liệu CR2O3, cường độ liên kết kéo của lớp phủ nằm trong khoảng 18 ~ 25MPa, lớn hơn so với 12 ~ 16MPa ban đầu, khi hàm lượng CEO2 là 9,0%, cường độ liên kết kéo giảm xuống 12 ~ 15MPa.

2

Cải thiện điện trở sốc nhiệt của lớp phủ gốm bằng đất hiếm

Thử nghiệm điện trở sốc nhiệt là một thử nghiệm quan trọng để phản ánh chất lượng cường độ liên kết giữa lớp phủ và chất nền và sự phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt giữa lớp phủ và chất nền. Nó phản ánh trực tiếp khả năng của lớp phủ để chống bong tróc khi nhiệt độ thay đổi xen kẽ trong quá trình sử dụng, và cũng phản ánh khả năng của lớp phủ để chống lại sự mệt mỏi sốc cơ học và khả năng liên kết với chất nền từ bên cạnh. Do đó, nó cũng là yếu tố chính để đánh giá chất lượng của lớp phủ gốm.

Nghiên cứu cho thấy việc bổ sung 3,0%CEO2 có thể làm giảm độ xốp và kích thước lỗ rỗng trong lớp phủ, và giảm nồng độ ứng suất ở rìa lỗ chân lông, do đó cải thiện khả năng chống sốc nhiệt của lớp phủ CR2O3. Tuy nhiên, độ xốp của lớp phủ gốm AL2O3 giảm, và độ bền liên kết và sự cố sốc nhiệt của lớp phủ tăng rõ ràng sau khi thêm LAO2. Khi lượng LAO2 bổ sung là 6% (phân số khối lượng), điện trở sốc nhiệt của lớp phủ là tốt nhất và tuổi thọ giảm sốc nhiệt có thể đạt đến 218 lần, trong khi tuổi thọ giảm xóc nhiệt của lớp phủ mà không có LAO2 chỉ 163 lần.

3

Các oxit đất hiếm ảnh hưởng đến khả năng chống mài mòn của lớp phủ

Các oxit đất hiếm được sử dụng để cải thiện khả năng chống mài mòn của lớp phủ gốm chủ yếu là CEO2 và LA2O3. Cấu trúc lớp hình lục giác của chúng có thể cho thấy chức năng bôi trơn tốt và duy trì các tính chất hóa học ổn định ở nhiệt độ cao, có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống mài mòn và giảm hệ số ma sát.

Nghiên cứu cho thấy hệ số ma sát của lớp phủ với lượng CEO2 thích hợp là nhỏ và ổn định. Nó đã được báo cáo rằng việc thêm LA2O3 vào lớp phủ cermet dựa trên niken có thể làm giảm sự hao mòn ma sát và hệ số ma sát của lớp phủ, và hệ số ma sát ổn định với ít dao động. Bề mặt hao mòn của lớp ốp không có trái đất hiếm cho thấy độ bám dính nghiêm trọng và gãy giòn và phun ra, tuy nhiên, lớp phủ có chứa trái đất hiếm cho thấy độ bám dính yếu trên bề mặt bị mòn, và không có dấu hiệu của sự dập dai của khu vực lớn. Cấu trúc vi mô của lớp phủ pha tạp đất quý hiếm dày hơn và nhỏ gọn hơn, và lỗ chân lông bị giảm, làm giảm lực ma sát trung bình do các hạt siêu nhỏ và làm giảm ma sát và hao mòn trái đất hiếm cũng có thể làm tăng khoảng cách mặt phẳng tinh thể, nó dẫn đến sự thay đổi của lực tương tác.

Bản tóm tắt:

Mặc dù các oxit đất hiếm đã đạt được những thành tựu lớn trong việc áp dụng vật liệu gốm và lớp phủ, điều này có thể cải thiện hiệu quả cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của vật liệu gốm và lớp phủ, vẫn còn nhiều tính chất chưa biết, đặc biệt là trong việc giảm ma sát và hao mòn.

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