Paggamit sa Rare Earth sa Composite Materials

Aplikasyon saTalagsaon nga Yutasa Composite nga mga Materyal
Ang talagsaon nga mga elemento sa yuta adunay talagsaon nga 4f electronic structure, dako nga atomic magnetic moment, kusog nga spin coupling ug uban pang mga kinaiya. Kung nagporma og mga complex sa ubang mga elemento, ang numero sa koordinasyon niini mahimong magkalainlain gikan sa 6 hangtod 12. Ang mga compound sa talagsaon nga yuta adunay lainlaing mga istruktura nga kristal. Ang espesyal nga pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa mga talagsaon nga yuta naghimo kanila nga kaylap nga gigamit sa pagtunaw sa taas nga kalidad nga asero ug non-ferrous nga mga metal, espesyal nga bildo ug high-performance nga seramiko, permanenteng magnet nga mga materyales, hydrogen storage nga materyales, luminescent ug laser nga mga materyales, nukleyar nga materyales. , ug uban pang mga natad. Uban sa padayon nga pag-uswag sa mga composite nga materyales, ang paggamit sa mga talagsaon nga yuta milapad usab sa natad sa composite nga mga materyales, nga nakadani sa kaylap nga pagtagad sa pagpalambo sa mga kabtangan sa interface tali sa heterogenous nga mga materyales.

Ang mga nag-unang porma sa aplikasyon sa talagsaon nga yuta sa pag-andam sa mga komposit nga materyales naglakip sa: ① pagdugangtalagsaon nga yuta nga mga metalsa composite nga mga materyales; ② Idugang sa porma satalagsaon nga yuta oxidessa composite nga materyal; ③ Ang mga polymer nga doped o gigapos sa talagsaon nga yuta nga mga metal sa mga polymer gigamit isip mga materyales sa matrix sa mga composite nga materyales. Lakip sa labaw sa tulo nga mga porma sa aplikasyon sa talagsaon nga yuta, ang una nga duha nga mga porma kasagaran gidugang sa metal matrix composite, samtang ang ikatulo kay gigamit sa polymer matrix composite, ug ang ceramic matrix composite kasagaran gidugang sa ikaduhang porma.

Rare nga yutanag-una nga naglihok sa metal matrix ug ceramic matrix composite sa porma sa mga additives, stabilizers, ug sintering additives, pag-ayo sa ilang performance, pagkunhod sa gasto sa produksyon, ug paghimo sa iyang industriyal nga aplikasyon nga posible.

Ang pagdugang sa talagsaon nga mga elemento sa yuta isip mga additives sa mga composite nga materyales nag-una nga adunay papel sa pagpaayo sa performance sa interface sa mga composite nga mga materyales ug pagpalambo sa pagpino sa metal matrix grains. Ang mekanismo sa aksyon mao ang mosunod.

① Pauswaga ang pagkabasa tali sa metal matrix ug sa reinforcing phase. Ang electronegativity sa talagsaon nga mga elemento sa yuta medyo ubos (mas gamay ang electronegativity sa mga metal, mas aktibo ang electronegativity sa nonmetals). Pananglitan, ang La mao ang 1.1, ang Ce mao ang 1.12, ug ang Y mao ang 1.22. Ang electronegativity sa komon nga base metal Fe mao ang 1.83, Ni mao ang 1.91, ug Al mao ang 1.61. Busa, ang talagsaon nga mga elemento sa yuta mas gusto nga mag-adsorb sa mga utlanan sa lugas sa metal matrix ug reinforcement phase sa panahon sa proseso sa smelting, pagkunhod sa ilang enerhiya sa interface, pagdugang sa adhesion work sa interface, pagkunhod sa wetting angle, ug sa ingon pagpalambo sa wettability tali sa matrix. ug reinforcement phase. Gipakita sa panukiduki nga ang pagdugang sa elemento sa La sa aluminum matrix epektibo nga nagpauswag sa pagkabasa sa AlO ug aluminum nga likido, ug nagpauswag sa microstructure sa mga composite nga materyales.

② Ipasiugda ang paghashas sa metal matrix grains. Ang solubility sa talagsaon nga yuta sa metal nga kristal gamay, tungod kay ang atomic radius sa talagsaon nga mga elemento sa yuta dako, ug ang atomic radius sa metal matrix medyo gamay. Ang pagsulod sa talagsaon nga mga elemento sa yuta nga adunay mas dako nga radius ngadto sa matrix lattice maoy hinungdan sa lattice distortion, nga makadugang sa enerhiya sa sistema. Aron mamentinar ang labing ubos nga libre nga enerhiya, ang mga atomo sa talagsaon nga yuta makapadato lamang ngadto sa dili regular nga mga utlanan sa lugas, nga sa pipila ka bahin makababag sa libre nga pagtubo sa mga lugas sa matrix. Sa parehas nga oras, ang gipaayo nga talagsaon nga mga elemento sa yuta mag-adsorb usab sa ubang mga elemento sa haluang metal, nga nagdugang sa gradient sa konsentrasyon sa mga elemento sa haluang metal, hinungdan sa pag-undercooling sa lokal nga sangkap, ug pagpauswag sa heterogenous nga epekto sa nucleation sa likido nga metal matrix. Dugang pa, ang undercooling nga gipahinabo sa elemental segregation mahimo usab nga magpasiugda sa pagporma sa mga segregated compound ug mahimong epektibo nga heterogeneous nucleation particle, sa ingon nagpasiugda sa pagpino sa metal matrix grains.

③ Limpyohi ang mga utlanan sa lugas. Tungod sa lig-on nga kalambigitan tali sa talagsaon nga mga elemento sa yuta ug mga elemento sama sa O, S, P, N, ug uban pa, ang standard nga libre nga enerhiya sa pagporma alang sa mga oxide, sulfide, phosphides, ug nitride ubos. Kini nga mga compound adunay taas nga lebel sa pagkatunaw ug ubos nga densidad, ang uban niini mahimong makuha pinaagi sa paglutaw gikan sa likido nga haluang metal, samtang ang uban parehas nga giapod-apod sa sulod sa lugas, nga nagpakunhod sa paglainlain sa mga hugaw sa utlanan sa lugas, sa ingon nagputli sa utlanan sa lugas ug pagpalambo sa iyang kusog.

Kinahanglan nga matikdan nga, tungod sa taas nga kalihokan ug ubos nga pagtunaw nga punto sa talagsaon nga mga metal sa yuta, kung kini idugang sa metal matrix composite, ang ilang kontak sa oxygen kinahanglan nga espesyal nga kontrolado sa panahon sa proseso sa pagdugang.

Daghang mga praktis ang nagpamatuod nga ang pagdugang sa talagsaon nga mga oxide sa yuta isip mga stabilizer, sintering aid, ug doping modifiers sa lain-laing metal matrix ug ceramic matrix composite makapauswag pag-ayo sa kalig-on ug katig-a sa mga materyales, makapakunhod sa temperatura sa sintering niini, ug sa ingon makapamenos sa gasto sa produksyon. Ang nag-unang mekanismo sa aksyon niini mao ang mosunod.

① Isip usa ka sintering additive, kini makapasiugda sa sintering ug makapakunhod sa porosity sa mga composite nga materyales. Ang pagdugang sa mga additives sa sintering mao ang paghimo sa usa ka likido nga hugna sa taas nga temperatura, pagpakunhod sa temperatura sa sintering sa mga composite nga materyales, pagpugong sa taas nga temperatura nga pagkadunot sa mga materyales sa panahon sa proseso sa sintering, ug pagkuha sa dasok nga mga materyales nga komposit pinaagi sa liquid phase sintering. Tungod sa taas nga kalig-on, huyang nga taas nga temperatura nga volatility, ug taas nga pagtunaw ug pagbukal nga mga punto sa talagsaon nga mga oxide sa yuta, mahimo silang maporma nga mga hugna sa bildo sa uban pang mga hilaw nga materyales ug magpasiugda sa sintering, nga maghimo kanila nga usa ka epektibo nga additive. Sa parehas nga oras, ang talagsaon nga yuta nga oxide mahimo usab nga maporma ang solidong solusyon sa seramik nga matrix, nga makamugna og mga depekto sa kristal sa sulod, ma-aktibo ang lattice ug mapauswag ang sintering.

② Pagpauswag sa microstructure ug pagpino sa gidak-on sa lugas. Tungod sa kamatuoran nga ang dugang nga talagsaon nga yuta oxides nag-una anaa sa mga utlanan sa lugas sa matrix, ug tungod sa ilang dako nga gidaghanon, talagsaon nga yuta oxides adunay taas nga paglalin pagsukol sa istruktura, ug usab makababag sa paglalin sa ubang mga ion, sa ingon pagkunhod sa rate sa paglalin sa mga utlanan sa lugas, pagpugong sa pagtubo sa lugas, ug pagbabag sa abnormal nga pagtubo sa mga lugas sa panahon sa taas nga temperatura nga sintering. Makakuha sila og gagmay ug uniporme nga mga lugas, nga makatabang sa pagporma sa dasok nga mga istruktura; Sa laing bahin, pinaagi sa doping nga talagsaon nga mga oxide sa yuta, sila mosulod sa grain boundary glass phase, pagpalambo sa kalig-on sa glass phase ug sa ingon makab-ot ang tumong sa pagpalambo sa mekanikal nga mga kabtangan sa materyal.

Ang talagsaon nga mga elemento sa yuta sa polymer matrix composites nag-una nga makaapekto kanila pinaagi sa pagpalambo sa mga kabtangan sa polymer matrix. Ang mga talagsaon nga yuta nga oksido makapataas sa temperatura sa pagkadunot sa kainit sa mga polimer, samtang ang mga talagsaon nga yuta nga mga carboxylate makapauswag sa kalig-on sa kainit sa polyvinyl chloride. Ang doping nga polystyrene nga adunay talagsaon nga mga compound sa yuta makapauswag sa kalig-on sa polystyrene ug makadugang sa kusog sa epekto niini ug kusog sa bending.