Ano ang impluwensya ng mga rare earth oxide sa mga ceramic coatings?

Ang mga keramika, metal na materyales at polymer na materyales ay nakalista bilang tatlong pangunahing solidong materyales. Ang ceramic ay may maraming mahusay na katangian, tulad ng mataas na temperatura na paglaban, paglaban sa kaagnasan, paglaban sa pagsusuot, atbp., dahil ang atomic bonding mode ng ceramic ay ionic bond, covalent bond o mixed ion-covalent bond na may mataas na enerhiya ng bono. Maaaring baguhin ng ceramic coating ang hitsura, istraktura at pagganap ng panlabas na ibabaw ng substrate, Ang coating-substrate composite ay pinapaboran para sa bagong performance nito. Maaari itong organikong pagsamahin ang mga orihinal na katangian ng substrate na may mga katangian ng mataas na temperatura na paglaban, mataas na paglaban sa pagsusuot at mataas na paglaban sa kaagnasan ng mga ceramic na materyales, at bigyan ng buong laro ang komprehensibong mga bentahe ng dalawang uri ng mga materyales, kaya malawak itong ginagamit sa aerospace , abyasyon, pambansang depensa, industriya ng kemikal at iba pang industriya.

Ang rare earth ay tinatawag na "treasure house" ng mga bagong materyales, dahil sa kakaibang 4f electronic structure nito at pisikal at kemikal na mga katangian. Gayunpaman, ang mga purong rare earth metal ay bihirang gamitin nang direkta sa pananaliksik, at ang mga rare earth compound ay kadalasang ginagamit. Ang pinakakaraniwang compound ay CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS at rare earth ferrosilicon. Ang mga rare earth compound na ito ay maaaring mapabuti ang istraktura at katangian ng mga ceramic na materyales at ceramic coatings.

Naglalagay ako ng mga bihirang earth oxide sa mga ceramic na materyales

Ang pagdaragdag ng mga bihirang elemento ng lupa bilang mga stabilizer at sintering AIDS sa iba't ibang mga keramika ay maaaring mabawasan ang temperatura ng sintering, mapabuti ang lakas at tigas ng ilang mga structural ceramics, at sa gayon ay mabawasan ang gastos sa produksyon. Kasabay nito, ang mga elemento ng bihirang lupa ay gumaganap din ng napakahalagang papel sa mga sensor ng semiconductor gas, microwave media, piezoelectric ceramics at iba pang functional ceramics. Natuklasan ng pananaliksik na, Ang pagdaragdag ng dalawa o higit pang mga bihirang earth oxide sa alumina ceramics na magkasama ay mas mahusay kaysa sa pagdaragdag ng isang solong rare earth oxide sa alumina ceramics. Pagkatapos ng optimization test, ang Y2O3+CeO2 ang may pinakamagandang epekto. Kapag ang 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 ay idinagdag sa 1490℃, ang relatibong density ng mga sintered sample ay maaaring umabot sa 96.2%, na lumalampas sa density ng mga sample na may anumang rare earth oxide Y2O3 o CeO2 lamang.

Ang epekto ng La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 sa pag-promote ng sintering ay mas mahusay kaysa sa pagdaragdag lamang ng La2O3, at ang wear resistance ay malinaw na napabuti. Ipinapakita rin nito na ang paghahalo ng dalawang bihirang earth oxides ay hindi isang simpleng karagdagan, ngunit mayroong isang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito, na mas kapaki-pakinabang sa sintering at pagpapabuti ng pagganap ng alumina ceramics, ngunit ang prinsipyo ay nananatiling pag-aralan.

Bilang karagdagan, napag-alaman na ang pagdaragdag ng mga mixed rare earth metal oxides bilang sintering AIDS ay maaaring mapabuti ang paglipat ng mga materyales, itaguyod ang sintering ng MgO ceramics at mapabuti ang density. Gayunpaman, kapag ang nilalaman ng halo-halong metal oxide ay higit sa 15%, ang kamag-anak na density ay bumababa at ang bukas na porosity ay tumataas.

Pangalawa, ang impluwensya ng mga bihirang earth oxide sa mga katangian ng ceramic coatings

Ang umiiral na pananaliksik ay nagpapakita na ang mga bihirang elemento ng lupa ay maaaring pinuhin ang laki ng butil, dagdagan ang density, mapabuti ang microstructure at linisin ang interface. Ito ay gumaganap ng isang natatanging papel sa pagpapabuti ng lakas, tigas, tigas, paglaban sa pagsusuot at paglaban sa kaagnasan ng mga ceramic coatings, na nagpapabuti sa pagganap ng mga ceramic coatings sa isang tiyak na lawak at nagpapalawak ng saklaw ng aplikasyon ng mga ceramic coatings.

1

Pagpapabuti ng mga mekanikal na katangian ng ceramic coatings sa pamamagitan ng mga bihirang earth oxides

Ang mga rare earth oxide ay maaaring makabuluhang mapabuti ang katigasan, lakas ng baluktot at lakas ng makunat na pagbubuklod ng mga ceramic coatings. Ang mga eksperimentong resulta ay nagpapakita na ang tensile strength ng coating ay maaaring epektibong mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng Lao _ 2 bilang additive sa Al2O3+3% TiO _ 2 material, at ang tensile bond strength ay maaaring umabot sa 27.36MPa kapag ang halaga ng Lao _ 2 ay 6.0 %. Pagdaragdag ng CeO2 na may mass fraction na 3.0% at 6.0% sa materyal na Cr2O3, Ang tensile bonding strength ng coating ay nasa pagitan ng 18~25MPa, na mas malaki kaysa sa orihinal na 12~16MPa Gayunpaman, kapag ang content ng CeO2 ay 9.0%, ang tensile Ang lakas ng bono ay bumababa sa 12~15MPa.

2

Pagpapabuti ng thermal shock resistance ng ceramic coating sa pamamagitan ng rare earth

Ang thermal shock resistance test ay isang mahalagang pagsubok upang maipakita nang husay ang lakas ng pagbubuklod sa pagitan ng coating at substrate at ang pagtutugma ng thermal expansion coefficient sa pagitan ng coating at substrate. Direktang sinasalamin nito ang kakayahan ng coating na paglabanan ang pagbabalat kapag ang temperatura ay nagbabago nang halili habang ginagamit, at sinasalamin din ang kakayahan ng coating na labanan ang mechanical shock fatigue at kakayahang mag-bonding na may substrate mula sa gilid. Samakatuwid, ito rin ang pangunahing kadahilanan upang hatulan ang kalidad ng ceramic coating.

Ipinakikita ng pananaliksik na ang pagdaragdag ng 3.0%CeO2 ay maaaring mabawasan ang porosity at laki ng butas sa patong, at bawasan ang konsentrasyon ng stress sa gilid ng mga pores, kaya pagpapabuti ng thermal shock resistance ng Cr2O3 coating. Gayunpaman, ang porosity ng Al2O3 ceramic coating ay nabawasan, at ang lakas ng bonding at thermal shock failure life ng coating ay tumaas nang malinaw pagkatapos idagdag ang LaO2. Kapag ang dagdag na halaga ng LaO2 ay 6% (mass fraction), ang thermal shock resistance ng coating ay ang pinakamahusay, at ang thermal shock failure life ay maaaring umabot ng 218 beses, habang ang thermal shock failure life ng coating na walang LaO2 ay 163 lamang. beses.

3

Ang mga rare earth oxides ay nakakaapekto sa wear resistance ng mga coatings

Ang mga bihirang earth oxide na ginagamit upang mapabuti ang wear resistance ng ceramic coatings ay halos CeO2 at La2O3. Ang kanilang hexagonal layered na istraktura ay maaaring magpakita ng mahusay na pagpapadulas na function at mapanatili ang matatag na mga katangian ng kemikal sa mataas na temperatura, na maaaring epektibong mapabuti ang wear resistance at mabawasan ang friction coefficient.

Ang pananaliksik ay nagpapakita na ang friction coefficient ng coating na may tamang dami ng CeO2 ay maliit at stable. Naiulat na ang pagdaragdag ng La2O3 sa plasma sprayed nickel-based cermet coating ay malinaw na makakabawas sa friction wear at friction coefficient ng coating, at ang friction coefficient ay stable na may kaunting pagbabagu-bago. Ang wear surface ng cladding layer na walang rare earth ay nagpapakita ng seryosong adhesion at brittle fracture at spalling, gayunpaman, ang coating na naglalaman ng rare earth ay nagpapakita ng mahinang adhesion sa pagod na surface, at walang palatandaan ng malaking lugar na brittle spalling. Ang microstructure ng rare earth-doped coating ay mas siksik at mas compact, at ang mga pores ay nababawasan, na binabawasan ang average na friction force na dala ng microscopic particle at binabawasan ang friction at wear Doping rare earth ay maaari ding tumaas ang crystal plane distance ng mga cermet, Ito ay humahantong sa pagbabago ng puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang kristal na mukha at binabawasan ang koepisyent ng friction.

Buod:

Kahit na ang mga bihirang earth oxide ay nakagawa ng mahusay na mga tagumpay sa paggamit ng mga ceramic na materyales at coatings, na maaaring epektibong mapabuti ang microstructure at mekanikal na mga katangian ng mga ceramic na materyales at coatings, mayroon pa ring maraming hindi kilalang mga katangian, lalo na sa pagbabawas ng friction at wear.Paano gawin ang Ang lakas at paglaban ng pagsusuot ng mga materyales ay nakikipagtulungan sa kanilang mga katangian ng pagpapadulas ay naging isang mahalagang direksyon na karapat-dapat sa talakayan sa larangan ng tribology.

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