Qual é a influência de óxidos de terras raras nos revestimentos de cerâmica?

Cerâmica, materiais de metal e materiais de polímero são listados como os três principais materiais sólidos. A cerâmica possui muitas propriedades excelentes, como resistência à alta temperatura, resistência à corrosão, resistência ao desgaste etc., porque o modo de ligação atômica de cerâmica é ligação iônica, ligação covalente ou ligação covalente de íons misto com alta energia de ligação. O revestimento de cerâmica pode alterar a aparência, a estrutura e o desempenho da superfície externa do substrato, o composto de substrato de revestimento é favorecido por seu novo desempenho. Ele pode combinar organicamente as características originais do substrato com as características da resistência à alta temperatura, alta resistência ao desgaste e alta resistência à corrosão de materiais cerâmicos, e dar um jogo completo às vantagens abrangentes dos dois tipos de materiais, por isso é amplamente utilizado em aeroespacial, aviação, defesa nacional, indústria química e outras indústrias.

A Terra Rara é chamada de “casa do tesouro” de novos materiais, devido à sua estrutura eletrônica 4F exclusiva e propriedades físicas e químicas. No entanto, metais de terras raras puras raramente são usadas diretamente na pesquisa, e os compostos de terras raras são usadas principalmente. Os compostos mais comuns são CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES e Ferrosilicon da Terra Rara. Esses compostos de terras raras podem melhorar a estrutura e as propriedades dos materiais cerâmicos e revestimentos cerâmicos.

I Aplicação de óxidos de terras raras em materiais de cerâmica

A adição de elementos de terras raras como estabilizadores e ajuda a sinterização a diferentes cerâmicas pode reduzir a temperatura de sinterização, melhorar a força e a tenacidade de alguma cerâmica estrutural e, assim, reduzir o custo de produção. Ao mesmo tempo, os elementos de terras raras também desempenham um papel muito importante nos sensores de gás semicondutores, meios de microondas, cerâmica piezoelétrica e outras cerâmicas funcionais. A pesquisa descobriu que, adicionar dois ou mais óxidos de terras raras à cerâmica de alumina é melhor do que adicionar um único óxido de terras raras à cerâmica de alumina. Após o teste de otimização, o Y2O3+CEO2 tem o melhor efeito. Quando 0,2%Y2O3+0,2%CEO2 é adicionado em 1490 ℃, a densidade relativa das amostras sinterizadas pode atingir 96,2%, o que excede a densidade de amostras com qualquer óxido de terra raro Y2O3 ou CEO2 sozinho.

O efeito de La2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 na promoção da sinterização é melhor que o de adicionar apenas LA2O3, e a resistência ao desgaste é obviamente melhorada. Também mostra que a mistura de dois óxidos de terras raras não é uma adição simples, mas há uma interação entre eles, o que é mais benéfico para a sinterização e a melhoria do desempenho da cerâmica de alumina, mas o princípio ainda precisa ser estudado.

Além disso, verificou -se que a adição de óxidos de metais de terras raras mistas como auxílios à sinterização pode melhorar a migração de materiais, promover a sinterização da cerâmica de MGO e melhorar a densidade. No entanto, quando o conteúdo de óxido de metal misto é superior a 15%, a densidade relativa diminui e a porosidade aberta aumenta.

Segundo, a influência de óxidos de terras raras nas propriedades dos revestimentos de cerâmica

A pesquisa existente mostra que os elementos de terras raras podem refinar o tamanho do grão, aumentar a densidade, melhorar a microestrutura e purificar a interface. Ele desempenha um papel único na melhoria da força, resistência, dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão dos revestimentos de cerâmica, o que melhora o desempenho dos revestimentos de cerâmica em certa medida e amplia a gama de aplicações de revestimentos de cerâmica.

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Melhoria das propriedades mecânicas dos revestimentos cerâmicos por óxidos de terras raras

Os óxidos de terras raras podem melhorar significativamente a dureza, a força de flexão e a força de ligação à tração dos revestimentos cerâmicos. Os resultados experimentais mostram que a resistência à tração do revestimento pode ser efetivamente aprimorada usando o Lao _ 2 como aditivo no material Al2O3+3% _ 2, e a resistência à tona pode atingir 27,36mpa quando a quantidade de Lao _ 2 é de 6,0%. Adicionando CEO2 com fração de massa de 3,0% e 6,0% em material CR2O3, a força de ligação à tração do revestimento é entre 18 ~ 25mPa, que é maior que a 12 ~ 16MPA original, no entanto, quando o conteúdo do CEO2 é de 9,0%, a força de ligação à tração diminui para 12 ~ 15MPa.

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Melhoria da resistência ao choque térmico do revestimento de cerâmica por terras raras

O teste de resistência ao choque térmico é um teste importante para refletir qualitativamente a força de ligação entre o revestimento e o substrato e a correspondência do coeficiente de expansão térmica entre revestimento e substrato. Ele reflete diretamente a capacidade de revestir de resistir à descamação quando a temperatura muda alternadamente durante o uso e também reflete a capacidade de revestir a fadiga de choque mecânica e a capacidade de ligação com o substrato do lado. Portanto, é também o fator -chave para julgar a qualidade do revestimento cerâmico.

A pesquisa mostra que a adição de 3,0%de CEO2 pode reduzir a porosidade e o tamanho dos poros no revestimento e reduzir a concentração de tensão na borda dos poros, melhorando assim a resistência ao choque térmico do revestimento de CR2O3. No entanto, a porosidade do revestimento de cerâmica AL2O3 diminuiu, e a força da força de ligação e a falha de choque térmico a vida útil do revestimento aumentaram obviamente após a adição do LAO2. Quando a quantidade adicional de LAO2 é de 6% (fração em massa), a resistência ao choque térmico do revestimento é o melhor e a vida útil da falha de choque térmico pode atingir 218 vezes, enquanto a vida útil do falha de choque térmico do revestimento sem Lao2 é de apenas 163 vezes.

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Os óxidos de terras raras afetam a resistência ao desgaste dos revestimentos

Os óxidos de terras raras usadas para melhorar a resistência ao desgaste dos revestimentos de cerâmica são principalmente CEO2 e LA2O3. Sua estrutura em camadas hexagonal pode mostrar uma boa função de lubrificação e manter propriedades químicas estáveis ​​em alta temperatura, o que pode melhorar efetivamente a resistência ao desgaste e reduzir o coeficiente de atrito.

A pesquisa mostra que o coeficiente de atrito do revestimento com quantidade adequada de CEO2 é pequena e estável. Foi relatado que a adição de LA2O3 ao revestimento de cermet à base de níquel pulverizado em plasma pode obviamente reduzir o desgaste de atrito e o coeficiente de fricção de revestimento, e o coeficiente de atrito é estável com pouca flutuação. A superfície de desgaste da camada de revestimento sem terra rara mostra uma adesão séria e fratura e lascas quebradiças, no entanto, o revestimento contendo terra rara mostra uma adesão fraca na superfície desgastada, e não há sinal de espalhamento quebradiço de área grande. A microestrutura do revestimento raro dopada com terra é mais densa e mais compacta, e os poros são reduzidos, o que reduz a força de atrito médio suportada por partículas microscópicas e reduz o atrito e o desgaste da Terra rara também pode aumentar a distância do plano cristalino, que leva à mudança da interação.

Resumo:

Embora os óxidos de terras raras tenham feito grandes realizações na aplicação de materiais e revestimentos cerâmicos, que podem melhorar efetivamente a microestrutura e as propriedades mecânicas de materiais e revestimentos cerâmicos, ainda existem muitas propriedades desconhecidas, especialmente na redução de fricção e desgaste.

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