ПрименениеРедко -земляв составных материалах
Элементы редкоземельи имеют уникальную электронную структуру 4F, большой атомный магнитный момент, сильная спиновая связь и другие характеристики. При формировании комплексов с другими элементами их координационное число может варьироваться от 6 до 12. Соединенные из редкоземельных элементов имеют различные кристаллические структуры. Специальные физические и химические свойства редкоземельных ресурсов делают их широко используемым при плане высококачественных стальных и неродных металлов, специальных стеклянных и высокопроизводительных керамики, материалов с постоянными магнитами, материалов для хранения водорода, люминесцентных и лазерных материалов, ядерных материалов и других полей. Благодаря непрерывной разработке композитных материалов применение редкоземельных элементов также расширилось до области композитных материалов, привлекая широкое внимание к улучшению свойств границы раздела между гетерогенными материалами.
Основные формы применения редкоземельредкоземельные металлыдля составных материалов; ② Добавить в видередкоземельные оксидык композитному материалу; ③ Полимеры, легированные или связанные с редкоземельными металлами в полимерах, используются в качестве матричных материалов в композитных материалах. Среди трех вышеупомянутых форм применения редкоземеля первые две формы в основном добавляются в композит металлической матрицы, в то время как третье в основном применяется к композитам полимерной матрицы, а композит керамической матрицы в основном добавляется во второй форме.
Редко -земляВ основном действует на металлическую матрицу и композиту керамической матрицы в виде добавок, стабилизаторов и абонегтных добавок, значительно улучшая их производительность, снижение производственных затрат и делает возможным его промышленное применение.
Добавление редкоземельных элементов в качестве добавок в композитных материалах в основном играет роль в улучшении производительности интерфейса композитных материалов и содействии уточнениям зерен металлической матрицы. Механизм действия заключается в следующем.
① Улучшите смачиваемость между металлической матрицей и фазой усиления. Электроотрицательность редкоземельных элементов относительно низкая (чем меньше электроотрицательность металлов, тем более активна электроотрицательность неметаллов). Например, LA составляет 1,1, CE составляет 1,12, а Y - 1,22. Электроотрицательность общего базового металла Fe составляет 1,83, NI - 1,91, а AL - 1,61. Следовательно, редкоземельные элементы будут преимущественно адсорбировать на границах зерна металлической матрицы и фазы армирования во время процесса плавки, уменьшая энергию их границы раздела, увеличивая работу адгезии границы раздела, уменьшая угол смачивания и тем самым улучшая гибкость между матрицей и фазой усиления. Исследования показали, что добавление элемента LA к алюминиевой матрице эффективно улучшает смачиваемость ALO и алюминиевую жидкость и улучшает микроструктуру композитных материалов.
② Содействие уточнению зерен металлической матрицы. Растворимость редкоземельной земли в металлическом кристалле мала, потому что атомный радиус редкоземельных элементов большой, а атомный радиус металлической матрицы относительно невелик. Вход редкоземельных элементов с большим радиусом в матричную решетку вызовет искажение решетки, что увеличит энергию системы. Чтобы поддерживать самую низкую свободную энергию, атомы редкоземельны могут обогатиться только в направлении нерегулярных границ зерен, которые в некоторой степени препятствуют свободному росту матричных зерен. В то же время, обогащенные редкоземельные элементы также будут адсорбировать другие сплавные элементы, увеличивая градиент концентрации сплавных элементов, вызывая локальное компонентное охлаждение и усиление гетерогенного эффекта нуклеации матрицы жидких металлов. Кроме того, недостаточное прохладное охлаждение, вызванное элементной сегрегацией, также может способствовать образованию сегрегированных соединений и стать эффективными гетерогенными частицами нуклеации, тем самым способствуя уточнению зерен металлической матрицы.
③ Очистить границы зерна. Из -за сильного сродства между редкоземельными элементами и элементами, такими как O, S, P, N и т. Д., Стандартная свободная энергия образования для оксидов, сульфидов, фосфидов и нитридов является низкой. Эти соединения имеют высокую температуру плавления и низкую плотность, некоторые из которых могут быть удалены путем плавания из сплавной жидкости, в то время как другие равномерно распределены в зерне, уменьшая сегрегацию примесей на границе зерна, тем самым очищая границу зерна и улучшая его прочность.
Следует отметить, что из -за высокой активности и низкой температуры плавления редкоземельных металлов, когда они добавляются в композит металлической матрицы, их контакт с кислородом необходимо специально контролировать в процессе добавления.
Большое количество практик подтвердило, что добавление оксидов редкоземельи в качестве стабилизаторов, спекания и модификаторов легирования к различным металлическим матрице и композитной матрице керамической матрицы может значительно улучшить прочность и прочность материалов, снизить температуру их спекания и, таким образом, снизить затраты на производство. Основной механизм его действия заключается в следующем.
① В качестве спекающей добавки он может способствовать спеканию и уменьшить пористость в композитных материалах. Добавление спекающих добавок состоит в том, чтобы генерировать жидкую фазу при высоких температурах, снизить температуру спекания композитных материалов, ингибировать высокотемпературное разложение материалов во время процесса спекания и получить плотные композитные материалы через жидкую фазу. Из-за высокой стабильности, слабой высокотемпературной волатильности и высокого плавления и точек кипения оксидов редкоземелью они могут образовывать стеклянные фазы с другим сырью и способствовать спеканию, что делает их эффективной добавкой. В то же время оксид редкоземелью также может образовывать твердый раствор с помощью керамической матрицы, которая может генерировать кристаллические дефекты внутри, активировать решетку и способствовать спеканию.
② улучшить микроструктуру и уточнить размер зерна. Из-за того, что добавленные оксиды редкоземельной земли в основном существуют на границах зерен матрицы, и из-за их большого объема оксиды редкоземельной земли обладают высокой устойчивостью к миграции в структуре, а также препятствуют миграции других ионов, тем самым снижая скорость миграции границ зерна, ингибируя рост зерна и препятствуя аномальному росту порождения во время высокого уровня снежного снега. Они могут получить небольшие и однородные зерна, которые способствуют образованию плотных структур; С другой стороны, путем легирования редкоземельных оксидов они попадают в стеклянную фазу границы зерна, улучшая прочность стеклянной фазы и, таким образом, достигая цели улучшения механических свойств материала.
Редко -земные элементы в композитах полимерной матрицы в основном влияют на них путем улучшения свойств полимерной матрицы. Оксиды редкоземелью могут повысить температуру термического разложения полимеров, в то время как карбоксилаты редкоземелью могут улучшить термическую стабильность поливинилхлорида. Допинг полистирола с редкоземельными соединениями может улучшить стабильность полистирола и значительно увеличить его ударную прочность и прочность на изгиб.
Пост времени: апрель-26-2023