Applikatioun vunSelten Äerdan Composite Materialien
Selten Äerdelementer hunn eenzegaarteg 4f elektronesch Struktur, groussen atomesche Magnéitmoment, staark Spinkupplung an aner Charakteristiken. Wann d'Komplexe mat aneren Elementer bilden, kann hir Koordinatiounszuel vu 6 bis 12 variéieren. Selten Äerdverbindungen hunn eng Vielfalt vu Kristallstrukturen. Déi speziell physesch a chemesch Eegeschafte vu selten Äerd maachen se wäit an der Schmelzung vu qualitativ héichwäerteg Stol an Net-Ferrometaller, speziell Glas a High-Performance Keramik, permanent Magnéitmaterialien, Waasserstofflagermaterialien, Liicht- a Lasermaterialien, Nuklearmaterialien. , an aner Felder. Mat der kontinuéierlecher Entwécklung vu Kompositmaterialien ass d'Applikatioun vu rare Äerden och op d'Beräich vu Kompositmaterialien erweidert, a verbreet Opmierksamkeet fir d'Interfaceeigenschaften tëscht heterogenen Materialien ze verbesseren.
D'Haaptapplikatiounsforme vu rare Äerd bei der Virbereedung vu Kompositmaterialien enthalen: ① derbäiselten Äerdmetallerzu Kompositmaterialien; ② Füügt a Form vunselten Äerdoxidenzum Kompositmaterial; ③ Polymere dotéiert oder gebonnen mat rare Äerdmetaller a Polymere ginn als Matrixmaterial a Kompositmaterialien benotzt. Ënnert den uewe genannten dräi Forme vu rare Äerdapplikatioun ginn déi éischt zwou Forme meeschtens un Metallmatrixkomposit bäigefüügt, während déi drëtt haaptsächlech op Polymer Matrixkomposite applizéiert gëtt, an de Keramik Matrixkomposit gëtt haaptsächlech an der zweeter Form bäigefüügt.
Selten Äerdwierkt haaptsächlech op Metallmatrix a Keramik Matrixkomposit a Form vun Zousatzstoffer, Stabilisatoren a Sinteringadditive, verbessert hir Leeschtung staark, reduzéiert d'Produktiounskäschte a mécht seng industriell Uwendung méiglech.
D'Zousätzlech vun seltenen Äerdelementer als Additiv a Kompositmaterialien spillt haaptsächlech eng Roll bei der Verbesserung vun der Interfaceleistung vu Kompositmaterialien an der Verfeinerung vu Metallmatrixkären ze förderen. De Mechanismus vun der Handlung ass wéi follegt.
① Verbessert d'Befeuchtbarkeet tëscht der Metallmatrix an der Verstäerkungsphase. D'Elektronegativitéit vu rare Äerdelementer ass relativ niddereg (wat méi kleng d'Elektronegativitéit vun Metaller ass, wat méi aktiv d'Elektronegativitéit vun Netmetaller ass). Zum Beispill, La ass 1,1, Ce ass 1,12, an Y ass 1,22. D'Elektronegativitéit vum gemeinsame Basismetall Fe ass 1,83, Ni ass 1,91, an Al ass 1,61. Dofir wäerte seelen Äerdelementer am léifsten op de Kärgrenze vun der Metallmatrix a Verstäerkungsphase wärend dem Schmelzprozess adsorbéieren, hir Interfaceenergie reduzéieren, d'Adhäsiounsaarbecht vun der Interface erhéijen, de Befeuchtungswinkel reduzéieren an doduerch d'Befeuchtbarkeet tëscht der Matrix verbesseren. a Verstäerkungsphase. Fuerschung huet gewisen datt d'Zousatz vun La Element an d'Aluminiummatrix effektiv d'Befeuchtbarkeet vun AlO an Aluminiumflëssegkeet verbessert, a verbessert d'Mikrostruktur vu Kompositmaterialien.
② Fördert d'Verfeinerung vu Metallmatrixkären. D'Léisbarkeet vu rare Äerd am Metallkristall ass kleng, well den Atomradius vu rare Äerdelementer grouss ass, an den Atomradius vun der Metallmatrix ass relativ kleng. D'Entrée vu rare Äerdelementer mat méi grousse Radius an d'Matrixgitter verursaacht Gitterverzerrung, wat d'Systemenergie erhéijen. Fir déi niddregst fräi Energie z'erhalen, kënnen selten Äerdatomer nëmme Richtung onregelméisseg Kärgrenzen beräicheren, wat zu engem gewësse Mooss de fräie Wuesstum vu Matrixkäre behënnert. Zur selwechter Zäit wäerten déi beräichert selten Äerdelementer och aner Legierungselementer adsorbéieren, de Konzentratiounsgradient vun Legierungselementer erhéijen, lokal Komponent Ënnerkühlung verursaacht an den heterogenen Nukleatiounseffekt vun der flësseger Metallmatrix verbesseren. Zousätzlech kann d'Ënnerkühlung, déi duerch elementar Segregatioun verursaacht gëtt, och d'Bildung vu segregéierte Verbindungen förderen an effektiv heterogen Nukleatiounspartikelen ginn, an doduerch d'Verfeinerung vun de Metallmatrixkären förderen.
③ Kär Grenzen purify. Wéinst der staarker Affinitéit tëscht seltenen Äerdelementer an Elementer wéi O, S, P, N, asw. Dës Verbindungen hunn en héije Schmelzpunkt a gerénger Dicht, e puer vun deenen kënnen ofgeschaaft ginn andeems se aus der Legierungsflëssegkeet schwiewen, während anerer gleichméisseg am Kär verdeelt sinn, d'Segregatioun vun Gëftstoffer op der Kärgrenz reduzéieren, doduerch d'Korngrenz ze purifizéieren an seng Kraaft ze verbesseren.
Et sollt bemierkt datt wéinst der héijer Aktivitéit an dem niddrege Schmelzpunkt vu rare Äerdmetaller, wann se an d'Metallmatrixkomposit bäigefüügt ginn, hire Kontakt mat Sauerstoff während dem Zousatzprozess speziell kontrolléiert muss ginn.
Eng grouss Zuel vu Praktiken hunn bewisen, datt d'Zesummesetzung vun selten Äerdoxiden als Stabilisatoren, Sinterhëllef, an Dopingmodifikateure fir verschidde Metallmatrix a Keramik Matrixkomposit d'Kraaft an d'Zähegkeet vu Materialien staark verbesseren, hir Sintertemperatur reduzéieren an domat d'Produktiounskäschte reduzéieren. Den Haaptmechanismus vu senger Handlung ass wéi follegt.
① Als Sinteringadditiv kann et Sinteren förderen an d'Porositéit a Kompositmaterialien reduzéieren. D'Zousätzlech vu Sinteringadditive ass eng flësseg Phase bei héijen Temperaturen ze generéieren, d'Sintertemperatur vu Kompositmaterialien ze reduzéieren, d'Héichtemperatur Zersetzung vu Materialien während dem Sinterprozess ze hemmen, an dichte Kompositmaterialien duerch flësseg Phase Sintering ze kréien. Wéinst der héijer Stabilitéit, schwaacher Héichtemperatur-Volatilitéit an héije Schmelz- a Kachpunkte vu seltenen Äerdoxiden, kënne se Glasphasen mat anere Rohmaterial bilden an d'Sinterring förderen, sou datt se en effektiven Additiv maachen. Zur selwechter Zäit kann d'selten Äerdoxid och eng zolidd Léisung mat der Keramik Matrix bilden, déi Kristallfehler dobannen generéiere kann, d'Gitter aktivéieren an d'Sinterring förderen.
② Verbessert d'Mikrostruktur a raffinéiert d'Korngréisst. Wéinst der Tatsaach, datt déi zousätzlech selten Äerdoxide haaptsächlech un de Kärgrenze vun der Matrix existéieren, a wéinst hirem grousse Volumen, hunn selten Äerdoxiden eng héich Migratiounsresistenz an der Struktur, a behënneren och d'Migratioun vun aneren Ionen, wouduerch d'Reduktioun vum Migratiounsquote vu Getreidegrenzen, Hemmung vu Getreidewachstum, a verhënnert den anormale Wuesstum vu Käre während Héichtemperatur Sintering. Si kënne kleng an eenheetlech Kären kréien, wat fir d'Bildung vun dichten Strukturen fördert; Op der anerer Säit, andeems se selten Äerdoxide dotéiert ginn, ginn se an d'Glasgrenzphase vun de Kären an, d'Stäerkt vun der Glasphase verbesseren an domat d'Zil erreechen fir d'mechanesch Eegeschafte vum Material ze verbesseren.
Selten Äerdelementer a Polymermatrixkomposite beaflossen se haaptsächlech andeems se d'Eegeschafte vun der Polymermatrix verbesseren. Selten Äerdoxide kënnen d'thermesch Zersetzungstemperatur vu Polymere erhéijen, wärend selten Äerdkarboxylaten d'thermesch Stabilitéit vu Polyvinylchlorid verbesseren. Doping Polystyrol mat seltenen Äerdverbindungen kann d'Stabilitéit vum Polystyrol verbesseren an d'Schlagkraaft an d'Biegekraaft wesentlech erhéijen.
Post Zäit: Apr-26-2023