ПрымяненнеРэдкая зямляу кампазітных матэрыялах
Элементы рэдкай зямлі маюць унікальную 4F электронную структуру, вялікі атамны магнітны момант, моцную спінавую сувязь і іншыя характарыстыкі. Пры фарміраванні комплексаў з іншымі элементамі іх каардынацыйны нумар можа вар'іравацца ад 6 да 12. Рэдкія Зямныя злучэнні маюць розныя крышталічныя структуры. Спецыяльныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці рэдкіх земляў робяць іх шырока, якія выкарыстоўваюцца ў плаўцы высакаякаснай сталі і нерасецкіх металаў, спецыяльных шкляных і высокапрадукцыйных керамікі, пастаянных магнітных матэрыялаў, матэрыялаў для захоўвання вадароду, люмінесцэнтных і лазерных матэрыялаў, ядзерных матэрыялаў і іншых палі. Пры пастаянным развіцці кампазітных матэрыялаў прымяненне рэдкіх земляў таксама пашырылася ў поле кампазітных матэрыялаў, прыцягваючы шырокую ўвагу ў паляпшэнні ўласцівасцей інтэрфейсу паміж гетэрагеннымі матэрыяламі.
Асноўныя формы прымянення рэдкай зямлі ў падрыхтоўцы кампазітных матэрыялаў ўключаюць: ① ДаданнеРэдкія Зямныя металыда кампазітных матэрыялаў; ② Дадайце ў формуАксіды рэдкай зямліда кампазітнага матэрыялу; ③ Палімеры, легаваныя або звязаныя з рэдкімі металамі ў палімерах, выкарыстоўваюцца ў якасці матрычных матэрыялаў у кампазітных матэрыялах. Сярод вышэйпералічаных трох формаў прымянення рэдкай зямлі першыя дзве формы ў асноўным дадаюцца ў кампазіты Metal Matrix, у той час як трэці ў асноўным ужываецца да палімерных матрычных кампазітаў, а керамічны матрычны кампазіт у асноўным дадаецца ў другой форме.
Рэдкая зямляУ асноўным дзейнічае на металічную матрыцу і керамічную матрычную кампазіцыю ў выглядзе дабавак, стабілізатараў і дабавак, якія спараджаюць, значна паляпшаючы іх прадукцыйнасць, зніжаючы выдаткі на вытворчасць і што робіць яго прамысловым прымяненнем магчымым.
Даданне элементаў рэдкай зямлі ў якасці дабавак у кампазітных матэрыялах у асноўным гуляе ролю ў паляпшэнні прадукцыйнасці інтэрфейсу кампазітных матэрыялаў і прасоўванні ўдакладнення металічных матрычных зерняў. Механізм дзеяння заключаецца ў наступным.
① Палепшыце змочванасць паміж металічнай матрыцай і фазай армаванай. Электранегатыўнасць элементаў рэдкай зямлі адносна нізкая (чым меншая электранегатыўнасць металаў, тым больш актыўная электраактыўнасць неметалаў). Напрыклад, LA складае 1,1, CE - 1,12, а y - 1,22. Электранегатыўнасць звычайнага базавага металу Fe складае 1,83, Ni - 1,91, а Al - 1,61. Такім чынам, элементы рэдкай зямлі пераважна адсарбуюць на межы збожжа металічнай матрыцы і фазы армавання ў працэсе плаўкі, зніжаючы энергію інтэрфейсу, павялічваючы працу адгезіі інтэрфейсу, памяншаючы кут увільгатнення і тым самым паляпшаючы ў змочце матрыцы і фазы ўзмацнення. Даследаванні паказалі, што даданне элемента LA да алюмініевай матрыцы эфектыўна паляпшае ўвільгатняльнасць алюмінія і алюмініевай вадкасці і паляпшае мікраструктуру кампазітных матэрыялаў.
② Садзейнічанне ўдакладванню зерняў металічнай матрыцы. Растваральнасць рэдкай зямлі ў металічным крышталі невялікая, таму што атамны радыус рэдкіх земляных элементаў вялікі, а атамны радыус металічнай матрыцы адносна невялікі. Увод элементаў рэдкай зямлі з вялікім радыусам у рашотку матрыцы прывядзе да скажэння рашоткі, што павялічыць энергію сістэмы. Каб падтрымліваць самую нізкую вольную энергію, атамы рэдкіх Зямлі могуць узбагачаць толькі нерэгулярныя межы збожжа, што ў пэўнай ступені перашкаджае свабоднаму росту матрычных зерняў. У той жа час, узбагачаныя элементы рэдкай зямлі таксама адсарбуюць іншыя элементы сплаву, павялічваючы градыент канцэнтрацыі сплаваў элементаў, выклікаючы лакальны кампанент, які астуджаецца, і ўзмацняючы эфект гетэрагеннага нуклеацыі матрыцы вадкага металу. Акрамя таго, недастатковая астуджэнне, выкліканая элементарнай сегрэгацыяй, таксама можа спрыяць фарміраванню сегрэгаваных злучэнняў і стаць эфектыўнымі гетэрагеннымі часціцамі нуклеацыі, спрыяючы тым, што матрыцы металічных матрычных зерняў.
③ Ачысціць межы збожжа. З -за моцнай блізкасці паміж рэдкімі элементамі і элементамі, такімі як O, S, P, N і г.д., стандартная вольная энергія фарміравання аксіду, сульфідаў, фасфідаў і нітрыдаў нізкая. Гэтыя злучэнні маюць высокую тэмпературу плаўлення і нізкую шчыльнасць, некаторыя з якіх можна выдаліць, плаваючы са сплаваў вадкасці, а іншыя раўнамерна размеркаваны ў межах збожжа, зніжаючы сегрэгацыю прымешак на мяжы збожжа, тым самым ачышчаючы мяжу збожжа і паляпшаючы яго сілу.
Варта адзначыць, што з -за высокай актыўнасці і нізкай тэмпературы плаўлення металаў рэдкіх Зямлі, калі яны дадаюцца ў кампазіт з металічнай матрыцы, іх кантакт з кіслародам павінен быць спецыяльна кантраляваны ў працэсе дадання.
Вялікая колькасць практык даказала, што даданне рэдкіх аксіду Зямлі ў якасці стабілізатараў, спекальных дапаможнікаў і допінгавых мадыфікатараў да розных матрычных металаў і керамічнай матрыцы можа значна палепшыць трываласць і трываласць матэрыялаў, знізіць тэмпературу спякання і, такім чынам, зніжаць выдаткі на вытворчасць. Асноўны механізм яго дзеяння заключаецца ў наступным.
① У якасці дабаўкі для спекання яна можа спрыяць спякаванню і зніжаць сітаватасць у кампазітных матэрыялах. Даданне дабавак для спекання заключаецца ў стварэнні вадкай фазы пры высокіх тэмпературах, зніжэнні тэмпературы спекання кампазітных матэрыялаў, інгібіруе высокатэмпературную раскладанне матэрыялаў падчас працэсу спекання і атрыманне шчыльных кампазітных матэрыялаў праз герменг вадкай фазы. З-за высокай устойлівасці, слабых высокатэмпературных валацільнасць, а таксама высокіх тэмператур плаўлення і кіпення аксіду рэдкай зямлі, яны могуць утвараць шкляныя фазы з іншымі сыравінамі і садзейнічаць спякаванню, што робіць іх эфектыўнай дабаўкай. У той жа час аксід рэдкай зямлі таксама можа ўтварыць цвёрды раствор з керамічнай матрыцай, якая можа генераваць крышталічныя дэфекты ўнутры, актываваць рашоткі і спрыяць спякаванню.
② Палепшыць мікраструктуру і ўдакладніць памер збожжа. У сувязі з тым, што даданыя аксіды рэдкіх Зямлі ў асноўным існуюць на межах збожжа матрыцы, і з-за іх вялікага аб'ёму аксіды рэдкіх Зямлі валодаюць высокай міграцыйнай устойлівасцю ў структуры, а таксама перашкаджаюць міграцыі іншых іёнаў, тым самым зніжаючы хуткасць міграцыі мяжы збожжа, прыгнятаючы рост збожжа і перашкаджае абаронцы росту зернямі падчас высокай тэмпературы. Яны могуць атрымаць невялікія і раўнамерныя збожжа, што спрыяе адукацыі шчыльных структур; З іншага боку, дзякуючы допіскам рэдкіх аксіду, яны ўваходзяць у фазу шклянога мяжы збожжа, паляпшаючы трываласць шкла і дасягнуўшы мэты паляпшэння механічных уласцівасцей матэрыялу.
Элементы рэдкіх Зямлі ў палімерных матрычных кампазітах у асноўным уплываюць на іх, паляпшаючы ўласцівасці палімернай матрыцы. Аксіды рэдкай зямлі могуць павысіць тэмпературу цеплавой раскладання палімераў, у той час як карбоксілаты рэдкай зямлі могуць палепшыць цеплавую ўстойлівасць полівінілхларыду. Допінг -полістырол з рэдкімі Зямлямі можа палепшыць стабільнасць полістыролу і значна павялічыць яго сілу ўздзеяння і трываласць на выгіб.
Час пасля: красавік-26-2023