SoveltaminenHarvinainen maametallikomposiittimateriaaleissa
Harvinaisten maametallien elementeillä on ainutlaatuinen 4F -elektroninen rakenne, suuri atomien magneettinen momentti, voimakas spin -kytkentä ja muut ominaisuudet. Kun muodostetaan komplekseja muiden elementtien kanssa, niiden koordinaatioluku voi vaihdella 6: sta 12: een. Harvinaisten maametallien yhdisteissä on erilaisia kiderakenteita. Harvinaisten maametallien erityiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet tekevät niistä laajalti korkealaatuisten teräs- ja ei-rautametallien, erityislasien ja korkean suorituskyvyn keramiikan, pysyvien magneettimateriaalien, vedyn varastointimateriaalien, luminesoivien ja lasermateriaalien, ydinmateriaalien ja muiden kenttien sulattamisessa. Komposiittimateriaalien jatkuvan kehityksen myötä harvinaisten maametallien levitys on myös laajentunut komposiittimateriaalien kenttään herättäen laajalle levinnyttä huomiota parantamaan heterogeenisten materiaalien välisiä rajapinnan ominaisuuksia.
Harvinaisten maametallien tärkeimpiä levitysmuotoja komposiittimateriaalien valmistuksessa ovat: ① lisääminenharvinaisten maametallien metallitkomposiittimateriaaleille; ② Lisää muodossaharvinainen maametallioksidikomposiittimateriaalille; ③ Polymeerejä, jotka on seostettu tai sidottu harvinaisten maametallien kanssa polymeereissä, matriisimateriaaleina komposiittimateriaaleissa. Edellä mainittujen kolmen harvinaisen maapallon levityksen muodossa kaksi ensimmäistä muotoa lisätään enimmäkseen metallimatriisikomposiittiin, kun taas kolmas levitetään pääasiassa polymeerimatriisikomposiitteihin ja keraaminen matriisikomposiitti lisätään pääasiassa toisessa muodossa.
Harvinainen maametalliPääasiassa metallimatriisi- ja keraamisten matriisikomposiittien kanssa lisäaineiden, stabilointiaineiden ja sintrausilisäaineiden muodossa, parantamalla niiden suorituskykyä, vähentämällä tuotantokustannuksia ja tekevät sen teollisen sovelluksen mahdolliseksi.
Harvinaisten maametallien elementtien lisäämisellä komposiittimateriaalien lisäaineilla on pääasiassa rooli komposiittimateriaalien rajapinnan suorituskyvyn parantamisessa ja metallimatriisijyvien hienosäätöjen edistämisessä. Vaikutusmekanismi on seuraava.
① Paranna metallimatriisin ja vahvistusvaiheen välistä kostutettavuutta. Harvinaisten maametallien elektronegatiivisuus on suhteellisen alhainen (mitä pienempi metallien elektronegatiivisuus, sitä aktiivisempi ei -metallien elektronegatiivisuus). Esimerkiksi LA on 1,1, CE on 1,12 ja Y on 1,22. Yleisen emäksisen metallin Fe: n elektronegatiivisuus on 1,83, Ni on 1,91 ja AL on 1,61. Siksi harvinaisten maametallien elementit adsorboivat edullisesti metallimatriisin ja vahvistusvaiheen rajoja sulatusprosessin aikana, vähentäen niiden rajapinnan energiaa, lisäämällä rajapinnan tarttuvuustyötä, vähentäen kostutuskulmaa ja parantaen siten matriisin ja vahvistusvaiheen välistä kostutettavuutta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että LA -elementin lisääminen alumiinimatriisiin parantaa tehokkaasti ALO: n ja alumiinin nesteen kostutettavuutta ja parantaa komposiittimateriaalien mikrorakennetta.
② Edistä metallimatriisjyvien hienosäätöä. Harvinaisten maametallien liukoisuus metallikiteeseen on pieni, koska harvinaisten maametallien elementtien atomisäde on suuri ja metallimatriisin atomisäde on suhteellisen pieni. Harvinaisten maametallien elementtien pääsy, jolla on suurempi säde matriisilahaan, aiheuttaa hilan vääristymiä, mikä lisää järjestelmän energiaa. Pienimmän vapaimman energian ylläpitämiseksi harvinaiset maametatomit voivat rikastuttaa vain epäsäännöllisiä jyvien rajoja, mikä estää jossain määrin matriisijyvien vapaata kasvua. Samanaikaisesti rikastetut harvinaisten maametallien elementit adsorboivat myös muita seoselementtejä, lisäämällä kevytmetallielementtien pitoisuusgradientia, aiheuttaen nestemäisen metallimatriisin heterogeenisen ytimenmuodostumisvaikutuksen paikallisen komponentin alikoiutumisen. Lisäksi alkuaineerottelun aiheuttama alajäähdytys voi myös edistää erotettujen yhdisteiden muodostumista ja tulla tehokkaiksi heterogeenisistä ytimenmuodostuspartikkeleista, mikä edistää metallimatriisiryvien hienostusta.
③ Puhdista viljarajat. Harvinaisten maametallien ja elementtien, kuten O, S, P, N jne., Vahvan affiniteetin vuoksi oksidien, sulfidien, fosfidien ja nitridien muodostumisen vakiovapaa energia on alhainen. Näillä yhdisteillä on korkea sulamispiste ja alhainen tiheys, joista osa voidaan poistaa kellumalla seoksen nesteestä, kun taas toiset jakautuvat tasaisesti viljään, vähentäen epäpuhtauksien erottelua viljarajalla, puhdistaen siten viljarajan ja parantavat sen voimakkuutta.
On huomattava, että harvinaisten maametallien korkean aktiivisuuden ja matalan sulamispisteen vuoksi, kun ne lisätään metallimatriisikomposiittiin, niiden kosketus happeaan on valvottava erityisesti lisäysprosessin aikana.
Suuri joukko käytäntöjä on osoittanut, että harvinaisten maametallioksidien lisääminen stabilointiaineena, sintrausaineita ja seosien modifioineita erilaisiin metallimatriisiin ja keraaminen matriisikomposiitti voi parantaa huomattavasti materiaalien voimakkuutta ja sitkeyttä, vähentää niiden sintrauslämpötilaa ja vähentää siten tuotantokustannuksia. Sen toiminnan päämekanismi on seuraava.
① Sintrausaineena se voi edistää sintraamista ja vähentää komposiittimateriaalien huokoisuutta. Sintra-lisäaineiden lisääminen on nestemäisen faasin tuottaminen korkeissa lämpötiloissa, vähentää komposiittimateriaalien sintrauslämpötilaa, estää materiaalien korkean lämpötilan hajoamista sintrausprosessin aikana ja saada tiheät komposiittimateriaalit nestemäisen faasin sintrauksen kautta. Harvinaisten maametallioksidien korkean stabiilisuuden, heikon korkean lämpötilan volatiliteetin ja korkean sulamisen ja kiehumispisteiden vuoksi ne voivat muodostaa lasivaiheita muilla raaka-aineilla ja edistää sintraamista, mikä tekee niistä tehokkaan lisäaineen. Samanaikaisesti harvinainen maametallioksidi voi myös muodostaa kiinteän liuoksen keraamisella matriisilla, joka voi tuottaa kidehuoneita sisälle, aktivoida hilan ja edistää sintraamista.
② Paranna mikrorakennetta ja hienosäädä raekokoa. Koska lisättyjä harvinaisia maametallioksideja on pääasiassa matriisin rakeilla, ja niiden suuren tilavuuden vuoksi harvinaisten maametallioksidien vuoksi rakenteessa on korkea muuttovastus, ja ne myös estävät muiden ionien muuttoliikettä, vähentäen siten viljarajojen siirtymistä, mikä estää viljan kasvua ja estää eväistä kasvua korkean ajanjakson aikana. Ne voivat saada pieniä ja yhtenäisiä jyviä, jotka edistävät tiheiden rakenteiden muodostumista; Toisaalta, dopimalla harvinaisia maametallioksideja, ne tulevat viljaraja -lasivaiheeseen, parantaen lasifaasin voimakkuutta ja saavuttavat siten tavoitteen parantaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia.
Harvinaisten maametallien elementit polymeerimatriisikomposiiteissa vaikuttavat pääasiassa niihin parantamalla polymeerimatriisin ominaisuuksia. Harvinaiset maametallioksidit voivat lisätä polymeerien lämpöhajoamislämpötilaa, kun taas harvinaiset maametallikarboksylaatit voivat parantaa polyvinyylikloridin lämpöstabiilisuutta. Doping -polystyreeni harvinaisten maametallien yhdisteillä voi parantaa polystyreenin stabiilisuutta ja lisätä merkittävästi sen vaikutuslujuutta ja taivutuslujuutta.
Viestin aika: huhtikuu-26-2023