¿Cuál es la influencia de los óxidos de tierras raras en los recubrimientos cerámicos?

La cerámica, los materiales metálicos y los materiales de polímero se enumeran como los tres principales materiales sólidos. La cerámica tiene muchas propiedades excelentes, como alta resistencia a la temperatura, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, etc., porque el modo de enlace atómico de cerámica es unión iónica, enlace covalente o enlace covalente de iones mixto con alta energía de enlace. El recubrimiento de cerámica puede cambiar la apariencia, la estructura y el rendimiento de la superficie externa del sustrato, el compuesto de subtrato de recubrimiento se favorece para su nuevo rendimiento. Puede combinar orgánicamente las características originales del sustrato con las características de alta resistencia a la temperatura, alta resistencia al desgaste y alta resistencia a la corrosión de los materiales cerámicos, y dar pleno juego a las ventajas integrales de los dos tipos de materiales, por lo que se usa ampliamente en aeroespacial, aviación, defensa nacional, industria química y otras industrias.

La tierra rara se llama la "casa del tesoro" de los nuevos materiales, debido a su estructura electrónica 4F única y propiedades físicas y químicas. Sin embargo, los metales de tierras raras puras rara vez se usan directamente en la investigación, y los compuestos de tierras raras se usan principalmente. Los compuestos más comunes son CEO2, LA2O3, Y2O3, LAF3, CEF, CES y Ferrosilicón de Tierras Raras. Estos compuestos de tierras raras pueden mejorar la estructura y las propiedades de los materiales cerámicos y los recubrimientos cerámicos.

I Aplicación de óxidos de tierras raras en materiales cerámicos

Agregar elementos de tierras raras como estabilizadores y ayudas de sinterización a diferentes cerámicas puede reducir la temperatura de sinterización, mejorar la resistencia y la tenacidad de algunas cerámicas estructurales y, por lo tanto, reducir el costo de producción. Al mismo tiempo, los elementos de tierras raras también juegan un papel muy importante en los sensores de gases semiconductores, los medios de microondas, la cerámica piezoeléctrica y otras cerámicas funcionales. La investigación encontró que, agregar dos o más óxidos de tierras raras a la cerámica de alúmina es mejor que agregar un solo óxido de tierras raras a la cerámica de alúmina. Después de la prueba de optimización, Y2O3+CEO2 tiene el mejor efecto. Cuando se agrega 0.2%Y2O3+0.2%CEO2 a 1490 ℃, la densidad relativa de las muestras sinterizadas puede alcanzar el 96.2%, lo que excede la densidad de muestras con cualquier óxido de tierras raras Y2O3 o CEO2 solo.

El efecto de LA2O3+Y2O3, SM2O3+LA2O3 en la promoción de la sinterización es mejor que el de agregar solo LA2O3, y la resistencia al desgaste obviamente se mejora. También muestra que la mezcla de dos óxidos de tierras raras no es una adición simple, pero hay una interacción entre ellos, que es más beneficiosa para la sinterización y la mejora del rendimiento de la cerámica de alúmina, pero el principio queda por estudiar.

Además, se encuentra que la adición de óxidos de metal de tierras raras mixtas como ayudas de sinterización puede mejorar la migración de materiales, promover la sinterización de la cerámica MGO y mejorar la densidad. Sin embargo, cuando el contenido de óxido de metal mixto es más del 15%, la densidad relativa disminuye y la porosidad abierta aumenta.

En segundo lugar, la influencia de los óxidos de tierras raras en las propiedades de los recubrimientos de cerámica

La investigación existente muestra que los elementos de tierras raras pueden refinar el tamaño del grano, aumentar la densidad, mejorar la microestructura y purificar la interfaz. Desempeña un papel único en la mejora de la fuerza, la dureza, la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de los recubrimientos cerámicos, lo que mejora el rendimiento de los recubrimientos cerámicos hasta cierto punto y amplía el rango de aplicación de los recubrimientos cerámicos.

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Mejora de las propiedades mecánicas de los recubrimientos cerámicos por óxidos de tierras raras

Los óxidos de tierras raras pueden mejorar significativamente la dureza, la fuerza de flexión y la resistencia de unión de tracción de los recubrimientos cerámicos. Los resultados experimentales muestran que la resistencia a la tracción del recubrimiento se puede mejorar de manera efectiva utilizando LAO _ 2 como aditivo en el material Al2O3+3% TIO _ 2, y la resistencia a la tracción de tracción puede alcanzar 27.36MPA cuando la cantidad de LAO _ 2 es 6.0%. Agregando CEO2 con una fracción de masa de 3.0% y 6.0% en material CR2O3, la resistencia de unión de tracción del recubrimiento es entre 18 ~ 25MPa, que es mayor que el 12 ~ 16MPa original, sin embargo, cuando el contenido de CEO2 es del 9.0%, la resistencia del enlace de la tensión disminuye a 12 ~ 15MPA.

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Mejora de la resistencia al choque térmico del recubrimiento de cerámica por tierra rara

La prueba de resistencia al choque térmico es una prueba importante para reflejar cualitativamente la resistencia de unión entre el recubrimiento y el sustrato y la coincidencia del coeficiente de expansión térmica entre el recubrimiento y el sustrato. Refleja directamente la capacidad de recubrimiento para resistir el pelado cuando la temperatura cambia alternativamente durante el uso, y también refleja la capacidad del recubrimiento para resistir la fatiga de choque mecánico y la capacidad de unión con sustrato desde el lado. Por lo tanto, también es el factor clave para juzgar la calidad del recubrimiento de cerámica.

La investigación muestra que la adición de 3,0%de CEO2 puede reducir la porosidad y el tamaño de los poros en el recubrimiento, y reducir la concentración de estrés en el borde de los poros, mejorando así la resistencia al choque térmico del recubrimiento CR2O3. Sin embargo, la porosidad del recubrimiento de cerámica Al2O3 disminuyó, y la fuerza de unión y la vida útil del choque térmico del recubrimiento aumentó obviamente después de agregar LAO2. Cuando la cantidad de adición de LAO2 es del 6% (fracción de masa), la resistencia al choque térmico del recubrimiento es el mejor, y la vida útil de la falla del choque térmico puede alcanzar 218 veces, mientras que la vida de falla de choque térmico del recubrimiento sin LAO2 es solo 163 veces.

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Los óxidos de tierras raras afectan la resistencia al desgaste de los recubrimientos

Los óxidos de tierras raras utilizadas para mejorar la resistencia al desgaste de los recubrimientos cerámicos son en su mayoría CEO2 y LA2O3. Su estructura hexagonal en capas puede mostrar una buena función de lubricación y mantener propiedades químicas estables a alta temperatura, lo que puede mejorar efectivamente la resistencia al desgaste y reducir el coeficiente de fricción.

La investigación muestra que el coeficiente de fricción del recubrimiento con la cantidad adecuada de CEO2 es pequeño y estable. Se ha informado que agregar LA2O3 al recubrimiento Cermet a base de níquel rociado en plasma obviamente puede reducir el desgaste de fricción y el coeficiente de fricción de recubrimiento, y el coeficiente de fricción es estable con poca fluctuación. La superficie de desgaste de la capa de revestimiento sin tierras raras muestra una adhesión grave y una fractura frágil y spalling, sin embargo, el recubrimiento que contiene tierras raras muestra una adhesión débil en la superficie desgastada, y no hay signos de gran spalling quebradizo. La microestructura del recubrimiento dopado con tierras raras es más densa y más compacta, y los poros se reducen, lo que reduce la fuerza de fricción promedio de las partículas microscópicas y reduce la fricción y el desgaste, la tierra rara también puede aumentar la distancia plana cristalina de los ceremonias, conduce al cambio de la fuerza de interacción entre las dos caras de cristal y reduce la coeficiente fricción.

Resumen:

Aunque los óxidos de tierras raras han logrado grandes logros en la aplicación de materiales y recubrimientos cerámicos, lo que puede mejorar efectivamente la microestructura y las propiedades mecánicas de los materiales y recubrimientos cerámicos, todavía hay muchas propiedades desconocidas, especialmente en la reducción de la fricción y el desgaste.

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