Primjena rijetke zemlje u kompozitnim materijalima

PrimjenaRijetka zemljau kompozitnim materijalima
Rijetki elementi zemlje imaju jedinstvenu elektroničku strukturu 4F, veliki atomski magnetski trenutak, jake spajanje i druge karakteristike. Prilikom formiranja kompleksa s drugim elementima, njihov koordinacijski broj može varirati od 6 do 12. Rijetka zemljana jedinjenja imaju različite kristalne strukture. Posebna fizička i hemijska svojstva rijetke zemlje čine ih široko korištenim u topljenju visokokvalitetnih čeličnih i obojenih metala, posebne staklene i visoke performanse keramike, materijale za spremanje vodika, lumine i druge polja. Sa kontinuiranim razvojem kompozitnih materijala, primjena rijetkih zemalja proširila se i na polje kompozitnih materijala, privlačeći široku pažnju poboljšanju svojstava sučelja između heterogenih materijala.

Glavni oblici prijave rijetke zemlje u pripremi kompozitnih materijala uključuju: ① DodavanjeRijetki zemaljski metalikompozitnim materijalima; ② Dodajte u oblikuRijetki zemaljski oksidina kompozitni materijal; ③ Polimeri su dopirani ili vezani sa rijetkim zemljanim metalima u polimerima koriste se kao matrični materijali u kompozitnim materijalima. Među navedenim tri oblika rijetke zemlje Zemlje uglavnom se dodaju u Composite Metal Matrix, dok se treći uglavnom primjenjuje na polimerne matrične kompozicije, a kompozit od keramičke matrice uglavnom se dodaju u drugom obliku.

Rijetka zemljaUglavnom djeluje na metalnu matricu i keramičku matricu kompozitu u obliku aditiva, stabilizatora i sinterskih aditiva, u velikoj mjeri poboljšavajući njihove performanse, smanjenje troškova proizvodnje i omogućavanje njegove industrijske primjene.

Dodavanje rijetkih zemaljskih elemenata kao aditiva u kompozitnim materijalima uglavnom igra ulogu u poboljšanju sučelja sučelja kompozitnih materijala i promoviranje rafiniranja metalnih zrna matrice. Mehanizam akcije je sljedeći.

① Poboljšajte vernost između metalne matrice i faze pojačanja. Elektronegativnost rijetkih zemaljskih elemenata relativno je niska (manja elektronegativnostiranje metala, to je aktivnija elektronegativnost nemetala). Na primjer, LA je 1,1, CE je 1,12, a y 1,22. Elektronegativnost zajedničkog osnovnog metala FE je 1,83, ni je 1,91, a Al je 1,61. Stoga će rijetki elementi zemlje preferencijalno adsorbirati na graničnim granicama metalne matrice i pojačanja tijekom postupka topiranja, smanjujući energiju sučelja, povećavajući akumulaciju sučelja, i na taj način poboljšanje veća između matrice i faze armature. Istraživanje je pokazalo da dodatak LA elementa do aluminijske matrice učinkovito poboljšava vetljivost alo i aluminijske tekućine i poboljšava mikrostrukturu kompozitnih materijala.

② Promicati profinjenost metalnih zrna matrice. Rastvorljivost rijetke zemlje u metalnom kristalu je mala, jer je atomski polumjer rijetkih zemaljskih elemenata veliki, a atomski polumjer metalne matrice relativno je mali. Unos rijetkih zemaljskih elemenata s većim radijusom u matrično rešetke uzrokovat će izobličenje rešetka, što će povećati sistemsku energiju. Za održavanje najniže besplatne energije, rijetki Zemljinski atomi mogu se obogatiti samo prema nepravilnim granicama žitarica, što u određenoj mjeri ometa slobodan rast zrna matrice. Istovremeno, obogaćeni rijetki elementi zemaljske elemente će također, povećati elemente od legure, povećavajući koncentracioni gradijent legura elemenata, uzrokujući lokalnu podhladu komponente i poboljšanje heterogenog nukleacijskog djelovanja matrice tečnog metala. Pored toga, podhlađivanje uzrokovano elementarnim segregacijom može promovirati i formiranje segregiranih spojeva i postaju efikasne heterogene čestice nukleacije, čime se promovira i dobijanje rafiniranja metalnih zrna matrice.

③ Pročistite granice žitarica. Zbog snažnog afiniteta između rijetkih zemaljskih elemenata i elemenata kao što su O, S, P, N, itd., Standardna slobodna energija formiranja za okside, sulfide, fosfide i nitride. Ovi spojevi imaju visoku tačku topljenja i nisku gustoću, od kojih se neki mogu ukloniti plutati iz legure tekućine, dok su drugi ravnomjerno raspoređeni u zrnu, koji se smanjuju graničnom zrnama, čime se pročišćavaju graničnu granicu i poboljšavaju njegovu snagu.

Treba napomenuti da, zbog visoke aktivnosti i niske topljenja metala rijetkih zemaljskih metala, kada se dodaju u metalnu matricu kompozit, njihov kontakt s kisikom treba posebno kontrolirati tokom dodatnog postupka.

Veliki broj praksi dokazao se da dodavanje rijetkih zemaljskih oksida kao stabilizatora i modifikatori doping-a za različite metalne matrice i keramičke matrične kompozicije mogu u velikoj mjeri poboljšati snagu i žilavost materijala, i na taj način smanjiti troškove proizvodnje. Glavni mehanizam njegove akcije je sljedeći.

① Kao aditiv za sinteru, može promovirati sinteru i smanjiti poroznost u kompozitnim materijalima. Dodavanje aditiva za sinteriranje je generiranje tekuće faze na visokim temperaturama, smanjite temperaturu sinterovanja kompozitnih materijala, inhibirajte razgradnju materijala sa visokim temperaturama tokom procesa sinterovanja i pribavite guste kompozitne materijale kroz sintranje tekućih faza. Zbog visoke stabilnosti, slabe volatilnosti visokog temperature, i visoke topljenje i ključanja tačke rijetkih zemaljskih oksida, oni mogu formirati staklene faze s drugim sirovinama i promovirati sinteru, čineći ih efikasnim aditivima. Istovremeno, rijetki zemljani oksid također može formirati čvrsto rješenje sa keramičkom matricom, koja može generirati kristalne nedostatke unutra, aktivirati rešetku i promovirati sinteru.

② Poboljšajte mikrostrukturu i pročistite veličinu zrna. Zbog činjenice da su dodani rijetki zemaljski oksidi uglavnom na graničnim granicama matrice, a zbog velike količine zemaljskih oksida imaju visoku migracijsku otpornost u strukturi, a na taj način smanjuju migracijsku stopu, a timiju rast zrna i ometaju nenormalan rast zrna tokom sintranje visokog temperature. Oni mogu dobiti malu i ujednačenu žito, što pogoduje formiranju gustih struktura; S druge strane, doping rijetkih zemaljskih oksida ulaze u fazu staklene granične zgrade, poboljšavajući snagu staklene faze i na taj način postižući cilj poboljšanja mehaničkih svojstava materijala.

Rijetki Elementi zemlje u polimernim matričnim kompozitima uglavnom utječu na poboljšavajući svojstva polimernog matrice. Rijetki zemaljski oksidi mogu povećati termičku temperaturu raspadanja polimera, dok rijetki zemljani karboksilate mogu poboljšati termičku stabilnost polivinil klorida. Doping polistiren sa rijetkim zemljanim spojevima može poboljšati stabilnost polistirena i značajno povećati njenu snagu utjecaja i snage savijanja.