Wat is die invloed van seldsame aardoksiede in keramiekbedekkings?

Keramiek, metaalmateriale en polimeermateriale word as die drie belangrikste vaste materiale gelys. Keramiek het baie uitstekende eienskappe, soos hoë temperatuurweerstand, korrosiebestandheid, slytasiebestandheid, ens., omdat die atoombindingsmodus van keramiek ioniese binding, kovalente binding of gemengde ioon-kovalente binding met hoë bindingsenergie is. Keramiekbedekking kan die voorkoms, struktuur en werkverrigting van die buitenste oppervlak van die substraat verander. Bedekking-substraat-saamgestelde materiale word verkies vir sy nuwe werkverrigting. Dit kan die oorspronklike eienskappe van die substraat organies kombineer met die eienskappe van hoë temperatuurweerstand, hoë slytasiebestandheid en hoë korrosiebestandheid van keramiekmateriale, en die omvattende voordele van die twee soorte materiale ten volle benut, daarom word dit wyd gebruik in lugvaart, lugvaart, nasionale verdediging, chemiese industrie en ander nywerhede.

Skaars aarde word die "skatkis" van nuwe materiale genoem as gevolg van sy unieke 4f ​​elektroniese struktuur en fisiese en chemiese eienskappe. Suiwer seldsame aardemetale word egter selde direk in navorsing gebruik, en seldsame aardeverbindings word meestal gebruik. Die mees algemene verbindings is CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS en seldsame aarde ferrosilikon. Hierdie seldsame aardeverbindings kan die struktuur en eienskappe van keramiekmateriale en keramiekbedekkings verbeter.

Toepassing van seldsame aardoksiede in keramiekmateriale

Die byvoeging van seldsame aardelemente as stabiliseerders en sinterhulpmiddels tot verskillende keramieke kan die sintertemperatuur verlaag, die sterkte en taaiheid van sommige strukturele keramieke verbeter, en sodoende die produksiekoste verminder. Terselfdertyd speel seldsame aardelemente ook 'n baie belangrike rol in halfgeleiergasensors, mikrogolfmedia, piezo-elektriese keramieke en ander funksionele keramieke. Die navorsing het bevind dat die byvoeging van twee of meer seldsame aardoksiede saam tot alumina-keramieke beter is as die byvoeging van 'n enkele seldsame aardoksied tot alumina-keramieke. Na optimaliseringstoets het Y2O3+CeO2 die beste effek. Wanneer 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 by 1490 ℃ bygevoeg word, kan die relatiewe digtheid van gesinterde monsters 96.2% bereik, wat die digtheid van monsters met enige seldsame aardoksied Y2O3 of CeO2 alleen oorskry.

Die effek van La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 om sintering te bevorder, is beter as dié van slegs La2O3 by te voeg, en die slytasieweerstand word duidelik verbeter. Dit toon ook dat die vermenging van twee seldsame aardoksiede nie 'n eenvoudige byvoeging is nie, maar dat daar 'n interaksie tussen hulle is, wat meer voordelig is vir die sintering en prestasieverbetering van alumina-keramiek, maar die beginsel moet nog bestudeer word.

Daarbenewens is gevind dat die byvoeging van gemengde seldsame aardmetaaloksiede as sinterhulpmiddels die migrasie van materiale kan verbeter, die sintering van MgO-keramiek kan bevorder en die digtheid kan verbeter. Wanneer die inhoud van gemengde metaaloksied egter meer as 15% is, neem die relatiewe digtheid af en die oop porositeit neem toe.

Tweedens, die invloed van seldsame aardoksiede op die eienskappe van keramiekbedekkings

Bestaande navorsing toon dat seldsame aardelemente die korrelgrootte kan verfyn, die digtheid kan verhoog, die mikrostruktuur kan verbeter en die koppelvlak kan suiwer. Dit speel 'n unieke rol in die verbetering van die sterkte, taaiheid, hardheid, slytasieweerstand en korrosiebestandheid van keramiekbedekkings, wat die werkverrigting van keramiekbedekkings tot 'n sekere mate verbeter en die toepassingsreeks van keramiekbedekkings verbreed.

1

Verbetering van meganiese eienskappe van keramiekbedekkings deur seldsame aardoksiede

Seldsame aardoksiede kan die hardheid, buigsterkte en trekbindingsterkte van keramiekbedekkings aansienlik verbeter. Die eksperimentele resultate toon dat die trekbindingsterkte van die deklaag effektief verbeter kan word deur Lao_2 as toevoeging in Al2O3+3% TiO_2-materiaal te gebruik, en die trekbindingsterkte kan 27.36 MPa bereik wanneer die hoeveelheid Lao_2 6.0% is. Deur CeO2 met 'n massafraksie van 3.0% en 6.0% by Cr2O3-materiaal te voeg, is die trekbindingsterkte van die deklaag tussen 18~25 MPa, wat groter is as die oorspronklike 12~16 MPa. Wanneer die CeO2-inhoud egter 9.0% is, neem die trekbindingsterkte af tot 12~15 MPa.

2

Verbetering van termiese skokweerstand van keramiekbedekkings deur seldsame aardelemente

Termiese skokweerstandstoets is 'n belangrike toets om die bindingssterkte tussen die deklaag en die substraat en die ooreenstemming van die termiese uitbreidingskoëffisiënt tussen die deklaag en die substraat kwalitatief te weerspieël. Dit weerspieël direk die vermoë van die deklaag om afskilfering te weerstaan ​​wanneer die temperatuur afwisselend tydens gebruik verander, en weerspieël ook die vermoë van die deklaag om meganiese skokmoegheid en die bindingsvermoë met die substraat van die kant af te weerstaan. Daarom is dit ook die sleutelfaktor om die kwaliteit van die keramiekbedekking te beoordeel.

Die navorsing toon dat die byvoeging van 3.0%CeO2 die porositeit en poriegrootte in die deklaag kan verminder, en die spanningskonsentrasie aan die rand van porieë kan verminder, wat die termiese skokweerstand van die Cr2O3-deklaag verbeter. Die porositeit van die Al2O3-keramiekdeklaag het egter afgeneem, en die bindingssterkte en termiese skokleeftyd van die deklaag het duidelik toegeneem na die byvoeging van LaO2. Wanneer die byvoeging van LaO2 6% (massafraksie) is, is die termiese skokweerstand van die deklaag die beste, en die termiese skokleeftyd kan 218 keer bereik, terwyl die termiese skokleeftyd van die deklaag sonder LaO2 slegs 163 keer is.

3

Skaars aardoksiede beïnvloed die slytasieweerstand van bedekkings

Die seldsame aardoksiede wat gebruik word om die slytasieweerstand van keramiekbedekkings te verbeter, is meestal CeO2 en La2O3. Hul seshoekige laagstruktuur kan goeie smeerfunksie toon en stabiele chemiese eienskappe by hoë temperatuur handhaaf, wat die slytasieweerstand effektief kan verbeter en die wrywingskoëffisiënt kan verminder.

Die navorsing toon dat die wrywingskoëffisiënt van die deklaag met die korrekte hoeveelheid CeO2 klein en stabiel is. Daar is berig dat die byvoeging van La2O3 tot plasma-gespuite nikkel-gebaseerde kermetbedekkings duidelik wrywingslytasie en wrywingskoëffisiënt van die deklaag kan verminder, en die wrywingskoëffisiënt is stabiel met min fluktuasie. Die slytasie-oppervlak van die bekledingslaag sonder seldsame aarde toon ernstige adhesie en brosbreuk en afskilfering. Die deklaag wat seldsame aarde bevat, toon egter swak adhesie op die verslete oppervlak, en daar is geen teken van grootskaalse brosafskilfering nie. Die mikrostruktuur van die seldsame aarde-gedoteerde deklaag is digter en meer kompak, en die porieë word verminder, wat die gemiddelde wrywingskrag wat deur mikroskopiese deeltjies gedra word, verminder en wrywing en slytasie verminder. Dotering van seldsame aarde kan ook die kristalvlakafstand van kermets verhoog. Dit lei tot die verandering van die interaksiekrag tussen die twee kristalvlakke en verminder die wrywingskoëffisiënt.

Opsomming:

Alhoewel seldsame aardoksiede groot prestasies behaal het in die toepassing van keramiekmateriale en bedekkings, wat die mikrostruktuur en meganiese eienskappe van keramiekmateriale en bedekkings effektief kan verbeter, is daar steeds baie onbekende eienskappe, veral in die vermindering van wrywing en slytasie. Hoe om die sterkte en slytasieweerstand van materiale met hul smeereienskappe te laat saamwerk, het 'n belangrike rigting geword wat besprekingswaardig is op die gebied van tribologie.

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