Qual è l'influenza degli ossidi di terre rare nei rivestimenti ceramici?

Ceramica, materiali in metallo e materiali polimerici sono elencati come tre principali materiali solidi. La ceramica ha molte eccellenti proprietà, come resistenza ad alta temperatura, resistenza alla corrosione, resistenza all'usura, ecc., Poiché la modalità di legame atomico del ceramico è il legame ionico, il legame covalente o il legame mista-covalente con energia elevata. Il rivestimento in ceramica può cambiare l'aspetto, la struttura e le prestazioni della superficie esterna del substrato, il composito di ricoperta di rivestimento è favorito per le sue nuove prestazioni. Può combinare organicamente le caratteristiche originali del substrato con le caratteristiche della resistenza ad alta temperatura, un'elevata resistenza all'usura e un'elevata resistenza alla corrosione dei materiali ceramici e dare piena gioco ai vantaggi completi dei due tipi di materiali, quindi è ampiamente utilizzata in aerospaziale, aerospaziale, difesa nazionale, industria chimica e altri settori.

La Terra rara è chiamata "Treasure House" di nuovi materiali, a causa della sua unica struttura elettronica 4F e delle proprietà fisiche e chimiche. Tuttavia, i metalli delle terre rare puri vengono utilizzati raramente direttamente nella ricerca e i composti delle terre rare vengono utilizzati principalmente. I composti più comuni sono CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES e Ferrosilicon di terre rare. Questi composti di terre rare possono migliorare la struttura e le proprietà dei materiali ceramici e dei rivestimenti ceramici.

I APPLICAZIONE DI OSSI DELLA TERRA RARE IN MATERIALI CERAMICI

L'aggiunta di elementi delle terre rare come stabilizzatori e aiuti di sinterizzazione a diverse ceramiche può ridurre la temperatura di sinterizzazione, migliorare la forza e la tenacità di alcune ceramiche strutturali e quindi ridurre i costi di produzione. Allo stesso tempo, anche gli elementi delle terre rare svolgono un ruolo molto importante nei sensori di gas semiconduttore, nei media a microonde, nella ceramica piezoelettrica e in altre ceramiche funzionali. La ricerca ha scoperto che, aggiungere due o più ossidi di terre rare alla ceramica di allumina è meglio che aggiungere un singolo ossido di terra raro alla ceramica di allumina. Dopo il test di ottimizzazione, Y2O3+CEO2 ha il miglior effetto. Quando viene aggiunto 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 a 1490 ℃, la densità relativa dei campioni sinterizzati può raggiungere il 96,2%, che supera la densità dei campioni con qualsiasi ossido di terre rare Y2O3 o CEO2 da solo.

L'effetto di LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 nel promuovere la sinterizzazione è migliore di quello dell'aggiunta solo di LA2O3 e la resistenza all'usura è ovviamente migliorata. Mostra anche che la miscelazione di due ossidi di terre rare non è una semplice aggiunta, ma c'è un'interazione tra loro, che è più vantaggiosa per la sinterizzazione e il miglioramento delle prestazioni della ceramica di allumina, ma il principio rimane da studiare.

Inoltre, si è scoperto che l'aggiunta di ossidi di metallo rare misti come aiuti di sinterizzazione può migliorare la migrazione dei materiali, promuovere la sinterizzazione della ceramica MGO e migliorare la densità. Tuttavia, quando il contenuto di ossido di metallo misto è superiore al 15%, la densità relativa diminuisce e la porosità aperta aumenta.

In secondo luogo, l'influenza degli ossidi di terre rare sulle proprietà dei rivestimenti in ceramica

Ricerche esistenti mostrano che gli elementi delle terre rare possono perfezionare la dimensione del grano, aumentare la densità, migliorare la microstruttura e purificare l'interfaccia. Ha un ruolo unico nel migliorare la forza, la tenacità, la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla corrosione dei rivestimenti in ceramica, che migliora in una certa misura le prestazioni dei rivestimenti ceramici e ampliano la gamma di applicazioni di rivestimenti ceramici.

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Miglioramento delle proprietà meccaniche dei rivestimenti ceramici da parte degli ossidi di terra rari

Gli ossidi di terre rare possono migliorare significativamente la durezza, la forza di piegatura e la resistenza alle trazione dei rivestimenti in ceramica. I risultati sperimentali mostrano che la resistenza alla trazione del rivestimento può essere effettivamente migliorata usando Lao _ 2 come additivo in al2O3+3% TIO _ 2 Materiale e la resistenza del legame di trazione può raggiungere 27,36 MPA quando la quantità di Lao _ 2 è del 6,0%. Aggiunta di CEO2 con una frazione di massa del 3,0% e del 6,0% nel materiale CR2O3, la resistenza alla trazione del rivestimento è compresa tra 18 ~ 25mpa, che è maggiore dell'originale 12 ~ 16MPa, tuttavia, quando il contenuto di CEO2 è del 9,0%, la resistenza del legame di trazione diminuisce a 12 ~ 15mpa.

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Miglioramento della resistenza agli shock termici del rivestimento in ceramica da parte della terra rara

Il test di resistenza agli shock termici è un test importante per riflettere qualitativamente la forza di legame tra rivestimento e substrato e la corrispondenza del coefficiente di espansione termica tra rivestimento e substrato. Riflette direttamente la capacità di rivestimento di resistere alla pelatura quando la temperatura cambia alternativamente durante l'uso e riflette anche la capacità di rivestimento di resistere alla fatica meccanica di shock e alla capacità di legame con il substrato da parte. Pertanto, è anche il fattore chiave per giudicare la qualità del rivestimento ceramico.

La ricerca mostra che l'aggiunta di CEO2 al 3,0%può ridurre la porosità e le dimensioni dei pori nel rivestimento e ridurre la concentrazione di stress sul bordo dei pori, migliorando così la resistenza alle shock termiche del rivestimento CR2O3. Tuttavia, la porosità del rivestimento in ceramica AL2O3 è diminuita e la resistenza di legame e la vita di insufficienza di shock termico del rivestimento sono aumentate ovviamente dopo aver aggiunto LAO2. Quando la quantità di addizione di LAO2 è del 6% (frazione di massa), la resistenza agli shock termici del rivestimento è la migliore e la vita di insufficienza termica può raggiungere 218 volte, mentre la vita di insufficienza termica del rivestimento senza LAO2 è solo 163 volte.

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Gli ossidi di terre rare influenzano la resistenza all'usura dei rivestimenti

Gli ossidi di terre rare usati per migliorare la resistenza all'usura dei rivestimenti in ceramica sono principalmente CEO2 e LA2O3. La loro struttura a strati esagonali può mostrare una buona funzione di lubrificazione e mantenere proprietà chimiche stabili ad alta temperatura, che possono efficacemente migliorare la resistenza all'usura e ridurre il coefficiente di attrito.

La ricerca mostra che il coefficiente di attrito del rivestimento con una corretta quantità di CEO2 è piccolo e stabile. È stato riferito che l'aggiunta di LA2O3 al rivestimento Cermet a base di nichel spruzzato al plasma può ovviamente ridurre il coefficiente di rivestimento di usura e attrito di attrito e il coefficiente di attrito è stabile con poca fluttuazione. La superficie di usura dello strato di rivestimento senza terra rara mostra una grave adesione e fragili fratture e spalling, tuttavia, il rivestimento contenente terre rara mostra una debole adesione sulla superficie usurata e non vi è alcun segno di spalling fragile di grande area. La microstruttura del rivestimento raro drogato di terra è più densa e più compatta, e i pori sono ridotti, il che riduce la forza di attrito media a terra da particelle microscopiche e riduce l'attrito e l'usura della terra rara drogata può anche aumentare la distanza del piano cristallino dei cermetti, porta alla variazione della forza di interazione tra i due volti cristallini e riduce il coefficiente di frizione.

Riepilogo:

Sebbene gli ossidi di terre rare abbiano ottenuto grandi risultati nell'applicazione di materiali e rivestimenti in ceramica, che possono efficacemente migliorare la microstruttura e le proprietà meccaniche dei materiali e rivestimenti ceramici, ci sono ancora molte proprietà sconosciute, specialmente nel ridurre l'attrito e l'usura. Come rendere la resistenza e la resistenza dell'usura che collaborano con le loro proprietà lubrificanti sono diventati una direzione importante degna di discussione in campo di tribù.

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