ARitkaföldföldkompozit anyagokban
A ritkaföldfémek elemei egyedi 4F elektronikus szerkezetűek, nagy atommágneses nyomatékkal, erős centrifugálási kapcsolással és egyéb tulajdonságokkal rendelkeznek. Ha más elemekkel komplexeket képeznek, koordinációs számuk 6 és 12 között változhat. A ritkaföldfémek vegyületeinek számos kristályszerkezete van. A ritkaföldfémek speciális fizikai és kémiai tulajdonságai széles körben használják őket kiváló minőségű acél- és színesfémek, speciális üveg- és nagy teljesítményű kerámiák, állandó mágneses anyagok, hidrogén tárolóanyagok, lumineszcens és lézeranyagok, nukleáris anyagok és egyéb mezők olvasztására. A kompozit anyagok folyamatos fejlesztésével a ritkaföldfémek alkalmazása a kompozit anyagok területére is kiterjedt, és széles körben felhívja a figyelmet a heterogén anyagok közötti interfész tulajdonságainak javítására.
A ritkaföldfémek fő jelentkezési formái a kompozit anyagok előállításában a következők: ①ritkaföldfémek fémekkompozit anyagokhoz; ② Adja hozzá aritkaföldfém -oxidoka kompozit anyaghoz; ③ A polimerekben a ritkaföldfémek fémeivel adalékolt vagy kötött polimereket mátrix anyagként használják kompozit anyagokban. A ritkaföldfémek alkalmazásának fenti három formája közül az első két forma többnyire a fém mátrix kompozithoz adódik, míg a harmadik főként a polimer mátrix kompozitokra vonatkozik, és a kerámia mátrix kompozitot főként a második formában adják hozzá.
RitkaföldföldElsősorban a fém mátrixra és a kerámia mátrix kompozitra hat, adalékanyagok, stabilizátorok és szinterációs adalékanyagok formájában, nagymértékben javítva teljesítményüket, csökkentve a termelési költségeket és lehetővé téve az ipari alkalmazást.
A ritkaföldfémi elemek adalékanyagként történő hozzáadása a kompozit anyagokban elsősorban szerepet játszik a kompozit anyagok interfész teljesítményének javításában és a fém mátrix szemcsék finomításának előmozdításában. A hatásmechanizmus a következő.
① Javítsa a fémmátrix és a megerősítő fázis közötti nedvesíthetőséget. A ritkaföldfémek elemeinek elektronegativitása viszonylag alacsony (minél kisebb a fémek elektronegativitása, annál aktívabb a nemfémek elektronegativitása). Például LA 1,1, CE 1,12, Y pedig 1,22. A közönséges bázisfém elektronegativitása 1,83, Ni 1,91, Al 1,61. Ezért a ritkaföldfémek elemei elsősorban a fém mátrix és a megerősítési fázis szemcsés határain adszorbeálnak az olvasztási folyamat során, csökkentve az interfész energiájukat, növelve a felület tapadási munkáját, csökkentve a nedvesedési szöget, és javítva a mátrix és a megerősítési szakasz közötti nedvességtartalmat. A kutatások kimutatták, hogy az LA elem hozzáadása az alumínium mátrixhoz hatékonyan javítja az ALO és az alumínium folyadék nedvesíthetőségét, és javítja a kompozit anyagok mikroszerkezetét.
② Frissítse a fémmátrix szemcsék finomítását. A ritkaföldfémek oldhatósága a fémkristályban kicsi, mivel a ritkaföldfémek elemeinek atomi sugara nagy, és a fém mátrix atom sugara viszonylag kicsi. A nagyobb sugaras ritkaföldfém -elemek belépése a mátrix rácsba rácsos torzulást okoz, ami növeli a rendszer energiáját. A legalacsonyabb szabad energia fenntartása érdekében a ritkaföldfém -atomok csak a szabálytalan szemcsék határai felé tudnak gazdagodni, ami bizonyos mértékben akadályozza a mátrixszemcsék szabad növekedését. Ugyanakkor a dúsított ritkaföldfémek elemei más ötvözet elemeket is adszorbeálnak, növelve az ötvözet elemek koncentrációgradiensét, ami a helyi komponensek alsó hűtést okozva és fokozva a folyékony fém mátrix heterogén nukleációs hatását. Ezenkívül az elemi szegregáció által okozott alsó hűtés elősegítheti a szegregált vegyületek képződését és hatékony heterogén nukleáris részecskékké válhat, ezáltal elősegítve a fém mátrix szemcsék finomítását.
③ Tisztítsa meg a gabonahatárokat. A ritkaföldfémek és az olyan elemek közötti szoros affinitás miatt, mint az O, S, P, N stb., Az oxidok, szulfidok, foszfidok és nitridek képződésének standard szabad energiája alacsony. Ezeknek a vegyületeknek az olvadáspontja és az alacsony sűrűségű, amelyek egy részét az ötvözött folyadékból felfelé lebegve lehet eltávolítani, míg mások egyenletesen oszlanak meg a gabonafélékben, csökkentve a szennyeződések szegregációját a gabona határán, ezáltal megtisztítva a szemcsék határát és javítva erősségét.
Meg kell jegyezni, hogy a ritkaföldfémek magas aktivitásának és alacsony olvadási pontjának köszönhetően, amikor a fém mátrix kompozithoz adják, az oxigénnel való érintkezést kifejezetten ellenőrizni kell a kiegészítési folyamat során.
Számos gyakorlat bebizonyította, hogy a ritkaföldfém -oxidok stabilizátorként, a szinterelési segédeszközökként és a dopping módosítóinak hozzáadása a különböző fémmátrixhoz és a kerámia mátrix kompozithoz jelentősen javíthatja az anyagok erősségét és szilárdságát, csökkentheti a szinterezési hőmérsékletet, és ezáltal csökkentheti a termelési költségeket. A cselekvés fő mechanizmusa a következő.
① Szintering adalékanyagként elősegítheti a szinteredést és csökkentheti a porozitást a kompozit anyagokban. A szinterelési adalékanyagok hozzáadása a folyékony fázis előállítása magas hőmérsékleten, csökkenteni a kompozit anyagok szinterelési hőmérsékletét, gátolja az anyagok magas hőmérsékletű bomlását a szinterezési folyamat során, és sűrű kompozit anyagokat kaphat folyékony fázis-szinterezés révén. A magas stabilitás, a gyenge magas hőmérsékletű volatilitás, valamint a ritkaföldfém-oxidok magas olvadás- és forráspontja miatt üvegfázisokat képezhetnek más alapanyagokkal, és elősegíthetik a szinteredést, így hatékony additívvá válnak. Ugyanakkor a ritkaföldfém -oxid szilárd oldatot képezhet a kerámia mátrixmal, amely kristályhibákat generálhat belsejében, aktiválhatja a rácsot és elősegítheti a szinteredést.
② Javítsa a mikroszerkezetet és finomítsa a gabona méretét. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hozzáadott ritkaföldfém-oxidok elsősorban a mátrix gabona határain léteznek, és nagy térfogatuk miatt a ritkaföldfém-oxidok nagy migrációs ellenállással rendelkeznek a szerkezetben, és akadályozzák a más ionok migrációját is, ezáltal csökkentve a szemcsék migrációs sebességét, gátolva a szemcsék migrációs sebességét. Kis és egységes szemcséket kaphatnak, ami elősegíti a sűrű szerkezetek kialakulását; Másrészt, a ritkaföldfém -oxidok doppingjával, belépnek a gabonahatár üvegfázisába, javítva az üvegfázis szilárdságát, és ezzel elérve az anyag mechanikai tulajdonságainak javításának célját.
A polimer mátrix kompozitok ritkaföldfémek elemei elsősorban a polimer mátrix tulajdonságainak javításával befolyásolják őket. A ritkaföldfém -oxidok növelik a polimerek termikus bomlási hőmérsékletét, míg a ritkaföldfém -karboxilátok javíthatják a polivinil -klorid termikus stabilitását. A dopping polisztirol ritkaföldfém -vegyületekkel javíthatja a polisztirol stabilitását, és jelentősen növeli annak ütési szilárdságát és hajlítási szilárdságát.
A postai idő: április-26-2023