Toepassing vanSkaars aardein saamgestelde materiale
Skaars aardelemente het 'n unieke 4F -elektroniese struktuur, groot atoommagnetiese oomblik, sterk spinkoppeling en ander eienskappe. As u komplekse met ander elemente vorm, kan hul koördinasienommer wissel van 6 tot 12. Skaars aardverbindings het 'n verskeidenheid kristalstrukture. Die spesiale fisiese en chemiese eienskappe van seldsame aarde maak dit wyd gebruik in die smelt van staal van hoë gehalte en nie-ysterhoudende metale, spesiale glas en hoë werkverrigting keramiek, permanente magneetmateriaal, waterstofopslagmateriaal, luminescerende en lasermateriaal, kernmateriaal en ander velde. Met die voortdurende ontwikkeling van saamgestelde materiale, het die toepassing van seldsame aarde ook uitgebrei na die veld van saamgestelde materiale, wat wydverspreide aandag getrek het om die koppelvlak -eienskappe tussen heterogene materiale te verbeter.
Die belangrikste toepassingsvorme van seldsame aarde in die voorbereiding van saamgestelde materiale sluit in: ① Voeg byRare Aarde metaleaan saamgestelde materiale; ② Voeg die vorm vanRare Aarde -oksiedeaan die saamgestelde materiaal; ③ Polimere gedoop of gebind met seldsame aardmetale in polimere word as matriksmateriaal in saamgestelde materiale gebruik. Onder die bogenoemde drie vorme van seldsame aarde -toepassing, word die eerste twee vorme meestal by die metaalmatriks -samestelling gevoeg, terwyl die derde hoofsaaklik op polimeermatriks -komposiete toegepas word, en die keramiekmatriks -samestelling word hoofsaaklik in die tweede vorm bygevoeg.
Skaars aardeHandelinge is hoofsaaklik op metaalmatriks en keramiekmatriks saamgestel in die vorm van bymiddels, stabiliseerders en sinterende bymiddels, wat hul werkverrigting aansienlik verbeter, produksiekoste verlaag en die industriële toepassing moontlik maak.
Die toevoeging van seldsame aardelemente as bymiddels in saamgestelde materiale speel hoofsaaklik 'n rol in die verbetering van die koppelvlakprestasie van saamgestelde materiale en die bevordering van die verfyning van metaalmatrikskorrels. Die werkingsmeganisme is soos volg.
① Verbeter die benatbaarheid tussen die metaalmatriks en die versterkingsfase. Die elektronegatiwiteit van seldsame aardelemente is relatief laag (hoe kleiner die elektronegatiwiteit van metale, hoe meer aktief is die elektronegatiwiteit van nie -metale). LA is byvoorbeeld 1,1, CE is 1,12, en Y is 1,22. Die elektronegatiwiteit van gewone basismetaal Fe is 1,83, Ni is 1,91 en Al is 1,61. Daarom sal seldsame aarde -elemente verkieslik tydens die smeltproses op die graangrense van die metaalmatriks en versterkingsfase adsorbeer, wat hul koppelvlakenergie verminder, die hegtingswerk van die koppelvlak verhoog, die benatingshoek verminder en sodoende die benatbaarheid tussen die matriks en die hervestigingsfase verbeter. Navorsing het getoon dat die toevoeging van LA -element tot die aluminiummatriks die benatbaarheid van ALO en aluminiumvloeistof effektief verbeter, en die mikrostruktuur van saamgestelde materiale verbeter.
② Bevorder die verfyning van metaalmatrikskorrels. Die oplosbaarheid van seldsame aarde in metaalkristal is klein, omdat die atoomradius van seldsame aardelemente groot is, en die atoomradius van metaalmatriks relatief klein is. Die toetrede van seldsame aardelemente met groter radius in die matriksrooster sal die vervorming van rooster veroorsaak, wat die stelselenergie sal verhoog. Om die laagste vrye energie te handhaaf, kan seldsame aardatome slegs verryk tot onreëlmatige korrelgrense, wat tot 'n sekere mate die vrye groei van matrikskorrels belemmer. Terselfdertyd sal die verrykte seldsame aarde -elemente ook ander legeringselemente adsorbeer, wat die konsentrasiegradiënt van legeringselemente verhoog, die plaaslike komponent onderkoel veroorsaak en die heterogene kerneffek van die vloeibare metaalmatriks verbeter. Daarbenewens kan die onderkoeling wat deur elementêre segregasie veroorsaak word, ook die vorming van gesegregeerde verbindings bevorder en effektiewe heterogene kernvormige deeltjies word en sodoende die verfyning van die metaalmatrikskorrels bevorder.
③ Suiwer graangrense. As gevolg van die sterk affiniteit tussen seldsame aardelemente en elemente soos O, S, P, N, ens., Is die standaardvrye vorming van vorming vir oksiede, sulfiede, fosfiede en nitriede laag. Hierdie verbindings het 'n hoë smeltpunt en 'n lae digtheid, waarvan sommige verwyder kan word deur van die legeringsvloeistof op te sweef, terwyl ander eweredig binne die graan versprei word, wat die segregasie van onsuiwerhede by die korrelgrens verminder, en sodoende die grensgrens kan verbeter en sy krag verbeter.
Daar moet op gelet word dat, as gevolg van die hoë aktiwiteit en 'n lae smeltpunt van seldsame aardmetale, wanneer dit by die metaalmatriks -samestelling gevoeg word, hul kontak met suurstof spesiaal tydens die aanvullingsproses beheer moet word.
'N Groot aantal praktyke het bewys dat die toevoeging van seldsame aardoksiede as stabiliseerders, sinteringshulpmiddels en dopingmodifiseerders tot verskillende metaalmatriks en keramiekmatriks -samestelling die krag en taaiheid van materiale aansienlik kan verbeter, hul sinteringstemperatuur verlaag en sodoende produksiekoste verlaag. Die belangrikste meganisme van sy werking is soos volg.
① As 'n sinterende toevoeging kan dit sintering bevorder en poreusheid in saamgestelde materiale verminder. Die toevoeging van sinterende bymiddels is om 'n vloeistoffase by hoë temperature te genereer, die sinteringstemperatuur van saamgestelde materiale te verlaag, die hoë temperatuur-ontbinding van materiale tydens die sinteringsproses te belemmer en digte saamgestelde materiale te verkry deur vloeistoffase. As gevolg van die hoë stabiliteit, swak wisselvalligheid met 'n hoë temperatuur en hoë smelt- en kookpunte van seldsame aardoksiede, kan hulle glasfases met ander grondstowwe vorm en sintering bevorder, wat dit 'n effektiewe toevoeging maak. Terselfdertyd kan die seldsame aardoksied ook 'n soliede oplossing vorm met die keramiekmatriks, wat kristaldefekte binne kan genereer, die rooster kan aktiveer en sintering kan bevorder.
② Verbeter mikrostruktuur en verfyn graangrootte. As gevolg van die feit dat die bygevoegde seldsame aardoksiede hoofsaaklik by die korrelgrense van die matriks bestaan, en as gevolg van hul groot volume, het seldsame aardoksiede 'n hoë migrasieweerstand in die struktuur, en belemmer dit ook die migrasie van ander ione, wat die migrasietempo van korrelgrense verminder, en die groei van die korrel belemmer. Hulle kan klein en eenvormige korrels verkry, wat bevorderlik is vir die vorming van digte strukture; Aan die ander kant, deur seldsame aardoksiede te dop, betree hulle die graangrensglasfase, wat die sterkte van die glasfase verbeter en sodoende die doelwit bereik om die meganiese eienskappe van die materiaal te verbeter.
Skaars aardelemente in polimeermatriks -komposiete beïnvloed dit hoofsaaklik deur die eienskappe van die polimeermatriks te verbeter. Skaars aardoksiede kan die termiese ontbindingstemperatuur van polimere verhoog, terwyl seldsame aardkarboksilate die termiese stabiliteit van polivinielchloried kan verbeter. Doop polistireen met seldsame aardverbindings kan die stabiliteit van polistireen verbeter en die impaksterkte en buigsterkte aansienlik verhoog.
Postyd: Apr-26-2023