सिरेमिक कोटिंग्समा दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडको प्रभाव कस्तो छ?

सिरेमिक, धातु सामग्री र पोलिमर सामग्रीहरू तीन प्रमुख ठोस पदार्थहरूको रूपमा सूचीबद्ध छन्। सिरेमिकमा धेरै उत्कृष्ट गुणहरू छन्, जस्तै उच्च तापक्रम प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, पहिरन प्रतिरोध, आदि, किनभने सिरेमिकको परमाणु बन्धन मोड आयनिक बन्धन, सहसंयोजक बन्धन वा उच्च बन्धन ऊर्जाको साथ मिश्रित आयन-सहसंयोजक बन्धन हो। सिरेमिक कोटिंगले सब्सट्रेटको बाहिरी सतहको उपस्थिति, संरचना र प्रदर्शन परिवर्तन गर्न सक्छ, कोटिंग-सब्सट्रेट कम्पोजिट यसको नयाँ प्रदर्शनको लागि अनुकूल छ। यसले उच्च तापक्रम प्रतिरोध, उच्च पहिरन प्रतिरोध र सिरेमिक सामग्रीहरूको उच्च जंग प्रतिरोधको विशेषताहरूसँग सब्सट्रेटको मूल विशेषताहरूलाई जैविक रूपमा संयोजन गर्न सक्छ, र दुई प्रकारका सामग्रीहरूको व्यापक फाइदाहरूलाई पूर्ण खेल दिन्छ, त्यसैले यो एयरोस्पेस, उड्डयन, राष्ट्रिय रक्षा, रासायनिक उद्योग र अन्य उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

दुर्लभ पृथ्वीलाई यसको अद्वितीय 4f इलेक्ट्रोनिक संरचना र भौतिक तथा रासायनिक गुणहरूको कारणले गर्दा नयाँ सामग्रीहरूको "खजाना घर" भनिन्छ। यद्यपि, शुद्ध दुर्लभ पृथ्वी धातुहरू अनुसन्धानमा प्रत्यक्ष रूपमा विरलै प्रयोग गरिन्छ, र दुर्लभ पृथ्वी यौगिकहरू प्रायः प्रयोग गरिन्छ। सबैभन्दा सामान्य यौगिकहरू CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS र दुर्लभ पृथ्वी फेरोसिलिकन हुन्। यी दुर्लभ पृथ्वी यौगिकहरूले सिरेमिक सामग्री र सिरेमिक कोटिंग्सको संरचना र गुणहरू सुधार गर्न सक्छन्।

सिरेमिक सामग्रीहरूमा दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडको प्रयोग

विभिन्न सिरेमिकहरूमा स्टेबिलाइजर र सिन्टरिङ एड्सको रूपमा दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू थप्दा सिन्टरिङ तापक्रम घटाउन सकिन्छ, केही संरचनात्मक सिरेमिकहरूको बल र कठोरता सुधार गर्न सकिन्छ, र यसरी उत्पादन लागत घटाउन सकिन्छ। साथै, दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूले अर्धचालक ग्यास सेन्सर, माइक्रोवेभ मिडिया, पिजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक र अन्य कार्यात्मक सिरेमिकहरूमा पनि धेरै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। अनुसन्धानले पत्ता लगायो कि, एल्युमिना सिरेमिकमा दुई वा बढी दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरू सँगै थप्नु एल्युमिना सिरेमिकमा एकल दुर्लभ पृथ्वी अक्साइड थप्नु भन्दा राम्रो हो। अनुकूलन परीक्षण पछि, Y2O3+CeO2 ले उत्तम प्रभाव पार्छ। जब ०.२% Y2O3+0.2%CeO2 १४९०℃ मा थपिन्छ, सिन्टर गरिएको नमूनाहरूको सापेक्षिक घनत्व ९६.२% पुग्न सक्छ, जुन कुनै पनि दुर्लभ पृथ्वी अक्साइड Y2O3 वा CeO2 सँगको नमूनाहरूको घनत्वभन्दा बढी हुन्छ।

सिंटरिङलाई बढावा दिन La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 को प्रभाव केवल La2O3 थप्नु भन्दा राम्रो छ, र पहिरन प्रतिरोध स्पष्ट रूपमा सुधार भएको छ। यसले यो पनि देखाउँछ कि दुई दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरूको मिश्रण साधारण थप होइन, तर तिनीहरू बीच अन्तरक्रिया छ, जुन एल्युमिना सिरेमिकको सिनटरिङ र कार्यसम्पादन सुधारको लागि बढी लाभदायक छ, तर सिद्धान्तको अध्ययन गर्न बाँकी छ।

यसको अतिरिक्त, यो पाइएको छ कि सिंटरिङ एड्सको रूपमा मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी धातु अक्साइडहरू थप्दा सामग्रीको स्थानान्तरण सुधार गर्न, MgO सिरेमिकको सिनटरिङलाई बढावा दिन र घनत्व सुधार गर्न सकिन्छ। यद्यपि, जब मिश्रित धातु अक्साइडको सामग्री १५% भन्दा बढी हुन्छ, सापेक्षिक घनत्व घट्छ र खुला छिद्र बढ्छ।

दोस्रो, सिरेमिक कोटिंग्सको गुणहरूमा दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडको प्रभाव

विद्यमान अनुसन्धानले देखाउँछ कि दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूले अन्नको आकारलाई परिष्कृत गर्न, घनत्व बढाउन, सूक्ष्म संरचना सुधार गर्न र इन्टरफेसलाई शुद्ध पार्न सक्छन्। यसले सिरेमिक कोटिंग्सको बल, कठोरता, कठोरता, पहिरन प्रतिरोध र जंग प्रतिरोध सुधार गर्नमा अद्वितीय भूमिका खेल्छ, जसले सिरेमिक कोटिंग्सको कार्यसम्पादनलाई निश्चित हदसम्म सुधार गर्छ र सिरेमिक कोटिंग्सको प्रयोग दायरालाई फराकिलो बनाउँछ।

१

दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरूद्वारा सिरेमिक कोटिंग्सको यान्त्रिक गुणहरूमा सुधार

दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरूले सिरेमिक कोटिंग्सको कठोरता, झुकाउने शक्ति र तन्य बन्धन शक्तिलाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सक्छन्। प्रयोगात्मक परिणामहरूले देखाउँछन् कि Al2O3+3% TiO _2 सामग्रीमा लाओ _ 2 लाई additive को रूपमा प्रयोग गरेर कोटिंगको तन्य शक्ति प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सकिन्छ, र लाओ _ 2 को मात्रा 6.0% हुँदा तन्य बन्धन शक्ति 27.36MPa पुग्न सक्छ। Cr2O3 सामग्रीमा 3.0% र 6.0% को द्रव्यमान अंशको साथ CeO2 थप्दा, कोटिंगको तन्य बन्धन शक्ति 18~25MPa को बीचमा हुन्छ, जुन मूल 12~16MPa भन्दा बढी हुन्छ। यद्यपि, जब CeO2 को सामग्री 9.0% हुन्छ, तन्य बन्धन शक्ति 12~15MPa मा घट्छ।

2

दुर्लभ पृथ्वीद्वारा सिरेमिक कोटिंगको थर्मल झट्का प्रतिरोधमा सुधार

थर्मल झट्का प्रतिरोध परीक्षण कोटिंग र सब्सट्रेट बीचको बन्धन शक्ति र कोटिंग र सब्सट्रेट बीचको थर्मल विस्तार गुणांकको मिलान गुणात्मक रूपमा प्रतिबिम्बित गर्न एक महत्त्वपूर्ण परीक्षण हो। यसले प्रयोगको क्रममा वैकल्पिक रूपमा तापक्रम परिवर्तन हुँदा कोटिंगको पिलिंग प्रतिरोध गर्ने क्षमतालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रतिबिम्बित गर्दछ, र मेकानिकल झट्का थकान र छेउबाट सब्सट्रेटसँग बन्धन क्षमताको प्रतिरोध गर्ने कोटिंगको क्षमतालाई पनि प्रतिबिम्बित गर्दछ। त्यसकारण, यो सिरेमिक कोटिंगको गुणस्तर न्याय गर्ने प्रमुख कारक पनि हो।

अनुसन्धानले देखाएको छ कि ३.०% CeO2 थप्दा कोटिंगमा रहेको पोरोसिटी र पोर साइज घट्न सक्छ, र पोरको किनारमा तनाव सांद्रता घटाउन सक्छ, जसले गर्दा Cr2O3 कोटिंगको थर्मल झट्का प्रतिरोधमा सुधार हुन्छ। यद्यपि, Al2O3 सिरेमिक कोटिंगको पोरोसिटी घट्यो, र LaO2 थपेपछि कोटिंगको बन्धन शक्ति र थर्मल झट्का विफलता जीवन स्पष्ट रूपमा बढ्यो। जब LaO2 को थप मात्रा ६% (मास फ्र्याक्सन) हुन्छ, कोटिंगको थर्मल झट्का प्रतिरोध सबैभन्दा राम्रो हुन्छ, र थर्मल झट्का विफलता जीवन २१८ गुणा पुग्न सक्छ, जबकि LaO2 बिना कोटिंगको थर्मल झट्का विफलता जीवन केवल १६३ गुणा मात्र हुन्छ।

3

दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडले कोटिंग्सको पहिरन प्रतिरोधलाई असर गर्छ

सिरेमिक कोटिंग्सको पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न प्रयोग गरिने दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरू प्रायः CeO2 र La2O3 हुन्। तिनीहरूको हेक्सागोनल तहको संरचनाले राम्रो स्नेहन कार्य देखाउन सक्छ र उच्च तापक्रममा स्थिर रासायनिक गुणहरू कायम राख्न सक्छ, जसले पहिरन प्रतिरोधलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न र घर्षण गुणांक कम गर्न सक्छ।

अनुसन्धानले देखाएको छ कि उचित मात्रामा CeO2 भएको कोटिंगको घर्षण गुणांक सानो र स्थिर छ। प्लाज्मा स्प्रे गरिएको निकल-आधारित सरमेट कोटिंगमा La2O3 थप्दा घर्षण पहिरन र कोटिंगको घर्षण गुणांक स्पष्ट रूपमा कम गर्न सकिन्छ, र घर्षण गुणांक थोरै उतारचढावको साथ स्थिर हुन्छ। दुर्लभ पृथ्वी बिनाको क्ल्याडिङ तहको पहिरन सतहले गम्भीर आसंजन र भंगुर फ्र्याक्चर र स्प्यालिंग देखाउँछ, यद्यपि, दुर्लभ पृथ्वी भएको कोटिंगले जीर्ण सतहमा कमजोर आसंजन देखाउँछ, र ठूलो-क्षेत्र भंगुर स्प्यालिंगको कुनै संकेत छैन। दुर्लभ पृथ्वी-डोप गरिएको कोटिंगको माइक्रोस्ट्रक्चर घना र अधिक कम्प्याक्ट हुन्छ, र छिद्रहरू कम हुन्छन्, जसले सूक्ष्म कणहरू द्वारा वहन गरिएको औसत घर्षण बल घटाउँछ र घर्षण र पहिरन कम गर्छ डोपिङ दुर्लभ पृथ्वीले सरमेटहरूको क्रिस्टल प्लेन दूरी पनि बढाउन सक्छ, यसले दुई क्रिस्टल अनुहारहरू बीचको अन्तरक्रिया बल परिवर्तन गर्छ र घर्षण गुणांक घटाउँछ।

सारांश:

यद्यपि दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरूले सिरेमिक सामग्री र कोटिंग्सको प्रयोगमा ठूलो उपलब्धि हासिल गरेका छन्, जसले सिरेमिक सामग्री र कोटिंग्सको सूक्ष्म संरचना र मेकानिकल गुणहरूलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ, अझै पनि धेरै अज्ञात गुणहरू छन्, विशेष गरी घर्षण र पहिरन कम गर्ने। सामग्रीहरूको बल र पहिरन प्रतिरोधलाई तिनीहरूको स्नेहन गुणहरूसँग कसरी सहकार्य गर्ने भन्ने कुरा ट्राइबोलोजीको क्षेत्रमा छलफलको योग्य एक महत्त्वपूर्ण दिशा बनेको छ।

टेलिफोन: +८६-२१-२०९७०३३२इमेल:info@shxlchem.com