Zer eragin dute lur arraroen oxidoek zeramikazko estalduretan?

Zeramikak, metalezko materialak eta polimerozko materialak hiru material solido nagusi gisa zerrendatzen dira. Zeramikan propietate bikain asko daude, hala nola tenperatura altuko erresistentzia, korrosioarekiko erresistentzia, higadurarekiko erresistentzia, etab., zeramikan lotura atomikoen modua lotura ionikoa, lotura kobalentea edo lotura-energia handiko ioi-kobalente lotura mistoa baita. Zeramikazko estaldurak substratuaren kanpoko gainazalaren itxura, egitura eta errendimendua alda ditzake, estaldura-substratu konpositea bere errendimendu berriagatik faboratzen da. Substratuaren jatorrizko ezaugarriak organikoki konbina ditzake zeramikazko materialen tenperatura altuko erresistentzia, higadurarekiko erresistentzia handia eta korrosioarekiko erresistentzia handiko ezaugarriekin, eta bi material mota hauen abantaila zabalak aprobetxatzen ditu, beraz, oso erabilia da aeroespazialean, hegazkingintzan, defentsa nazionalean, industria kimikoan eta beste industria batzuetan.

Lur arraroei material berrien "altxorra" deitzen zaie, bere 4f egitura elektroniko bereziagatik eta propietate fisiko eta kimikoengatik. Hala ere, lur arraroen metal puruak gutxitan erabiltzen dira zuzenean ikerketan, eta lur arraroen konposatuak dira gehien erabiltzen direnak. Konposatu ohikoenak CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS eta lur arraroen ferrosilizioa dira. Lur arraroen konposatu hauek zeramikazko materialen eta zeramikazko estalduren egitura eta propietateak hobetu ditzakete.

Lur arraroen oxidoen aplikazioa material zeramikoetan

Lur arraroen elementuak egonkortzaile eta sinterizazio-laguntzaile gisa zeramikara desberdinetan gehitzeak sinterizazio-tenperatura murriztu, zeramika estruktural batzuen erresistentzia eta gogortasuna hobetu eta, beraz, ekoizpen-kostua murriztu dezake. Aldi berean, lur arraroen elementuek ere paper garrantzitsua betetzen dute erdieroaleen gas-sentsoreetan, mikrouhin-euskarrietan, zeramika piezoelektrikoetan eta beste zeramika funtzional batzuetan. Ikerketak aurkitu zuen alumina zeramikara bi lur arraro oxido edo gehiago batera gehitzea hobea dela alumina zeramikara lur arraro oxido bakarra gehitzea baino. Optimizazio-proba egin ondoren, Y2O3+CeO2-k du eraginik onena. % 0,2 Y2O3+% 0,2 CeO2 1490 ℃-tan gehitzen denean, sinterizatutako laginen dentsitate erlatiboa % 96,2ra irits daiteke, eta horrek Y2O3 edo CeO2 bakarrik duten lur arraro oxidoekin egindako laginen dentsitatea gainditzen du.

La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3-ren efektua sinterizazioa sustatzeko La2O3 bakarrik gehitzea baino hobea da, eta higaduraren aurkako erresistentzia nabarmen hobetzen da. Era berean, erakusten du bi lur arraroen oxidoen nahasketa ez dela gehiketa sinple bat, baizik eta elkarreragin bat dagoela haien artean, eta hori onuragarriagoa da alumina zeramiken sinterizaziorako eta errendimendua hobetzeko, baina printzipioa oraindik aztertu behar da.

Gainera, ikusi da lur arraroen metal oxido mistoak sinterizazio laguntzaile gisa gehitzeak materialen migrazioa hobetu dezakeela, MgO zeramiken sinterizazioa sustatu eta dentsitatea hobetu dezakeela. Hala ere, metal oxido mistoaren edukia % 15etik gorakoa denean, dentsitate erlatiboa gutxitu eta porositate irekia handitu.

Bigarrenik, lur arraroen oxidoen eragina zeramikazko estalduren propietateetan

Dauden ikerketek erakusten dute lur arraroetako elementuek aleen tamaina findu, dentsitatea handitu, mikroegitura hobetu eta interfazea purifikatu dezaketela. Zeramikazko estalduren erresistentzia, gogortasuna, higadura-erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia hobetzeko eginkizun berezia betetzen dute, eta horrek zeramikazko estalduren errendimendua neurri batean hobetzen du eta zeramikazko estalduren aplikazio-eremua zabaltzen du.

1

Lur arraroen oxidoen bidezko estaldura zeramikoen propietate mekanikoen hobekuntza

Lur arraroen oxidoek nabarmen hobetu dezakete zeramikazko estalduren gogortasuna, tolestura-erresistentzia eta trakzio-lotura-erresistentzia. Esperimentu-emaitzek erakusten dute estalduraren trakzio-erresistentzia eraginkortasunez hobetu daitekeela Lao _ 2 Al2O3 + % 3 TiO _ 2 materialean gehigarri gisa erabiliz, eta trakzio-lotura-erresistentzia 27,36 MPa-ra irits daitekeela Lao _ 2 kantitatea % 6,0 denean. Cr2O3 materialean % 3,0 eta % 6,0ko masa-frakzioarekin CeO2 gehituz, estalduraren trakzio-lotura-erresistentzia 18~25 MPa artekoa da, jatorrizko 12~16 MPa baino handiagoa. Hala ere, CeO2 edukia % 9,0 denean, trakzio-lotura-erresistentzia 12~15 MPa-ra jaisten da.

2

Lur arraroen bidezko zeramikazko estalduraren kolpe termikoarekiko erresistentzia hobetzea

Talka termikoarekiko erresistentzia proba garrantzitsua da estalduraren eta substratuaren arteko lotura-indarra eta estalduraren eta substratuaren arteko hedapen termikoaren koefizientearen parekatzea kualitatiboki islatzeko. Estaldurak erabiltzean tenperatura txandaka aldatzen denean zuritzeari aurre egiteko duen gaitasuna islatzen du zuzenean, eta baita estaldurak neke mekanikoari aurre egiteko duen gaitasuna eta albotik substratuarekin duen lotura-gaitasuna ere. Beraz, zeramikazko estalduraren kalitatea epaitzeko faktore gakoa ere bada.

Ikerketak erakusten du % 3,0 CeO2 gehitzeak estalduraren porositatea eta poroen tamaina murriztu ditzakeela, eta poroen ertzean dagoen tentsio-kontzentrazioa murriztu, horrela Cr2O3 estalduraren talka termikoaren aurkako erresistentzia hobetuz. Hala ere, Al2O3 zeramikazko estalduraren porositatea gutxitu egin zen, eta estalduraren lotura-indarra eta talka termikoaren aurkako hausturaren iraupena nabarmen handitu ziren LaO2 gehitu ondoren. LaO2 gehikuntzaren kantitatea % 6 denean (masa-frakzioa), estalduraren talka termikoaren aurkako erresistentzia onena da, eta talka termikoaren aurkako hausturaren iraupena 218 aldiz irits daiteke, LaO2 gabeko estalduraren talka termikoaren aurkako hausturaren iraupena, berriz, 163 aldiz baino ez den bitartean.

3

Lur arraroen oxidoek estalduraren higadura-erresistentzian eragina dute

Zeramikazko estalduren higadura-erresistentzia hobetzeko erabiltzen diren lur arraroen oxidoak gehienbat CeO2 eta La2O3 dira. Haien egitura hexagonal geruzatuak lubrifikazio-funtzio ona erakuts dezake eta propietate kimiko egonkorrak mantendu ditzake tenperatura altuan, eta horrek higadura-erresistentzia eraginkortasunez hobetu eta marruskadura-koefizientea murriztu dezake.

Ikerketak erakusten du CeO2 kantitate egokia duen estalduraren marruskadura-koefizientea txikia eta egonkorra dela. Jakinarazi da La2O3 gehitzeak plasma bidez ihinztatutako nikel-oinarritutako zermet estaldurari nabarmen murriztu dezakeela marruskadura-higadura eta estalduraren marruskadura-koefizientea, eta marruskadura-koefizientea egonkorra dela, gorabehera gutxirekin. Lur arrarorik gabeko estaldura-geruzaren higadura-gainazalak atxikimendu larria, haustura hauskorra eta urradura erakusten ditu. Hala ere, lur arraroak dituen estaldurak atxikimendu ahula erakusten du higatutako gainazalean, eta ez dago azalera handiko haustura-urraduraren zantzurik. Lur arraroekin dopatutako estalduraren mikroegitura trinkoagoa eta trinkoagoa da, eta poroak murriztu egiten dira, eta horrek partikula mikroskopikoek jasaten duten batez besteko marruskadura-indarra murrizten du eta marruskadura eta higadura murrizten ditu. Lur arraroekin dopatzeak zermeten kristal-planoaren distantzia ere handitu dezake, bi kristal-aurpegien arteko interakzio-indarra aldatzen du eta marruskadura-koefizientea murrizten du.

Laburpena:

Lur arraroen oxidoek lorpen handiak egin badituzte ere zeramikazko material eta estalduren aplikazioan, eta horrek zeramikazko materialen eta estalduren mikroegitura eta propietate mekanikoak eraginkortasunez hobetu ditzake, oraindik propietate ezezagun asko daude, batez ere marruskadura eta higadura murrizteari dagokionez. Materialen erresistentzia eta higadura-erresistentzia haien lubrifikazio-propietateekin elkarlanean aritzeko modua tribologiaren arloan eztabaidatzeko moduko norabide garrantzitsu bihurtu da.

Telefonoa: +86-21-20970332Posta elektronikoa：info@shxlchem.com