Chì ghjè l'influenza di l'ossidi di terre rare in i rivestimenti ceramici?

A ceramica, i materiali metallichi è i materiali polimerichi sò elencati cum'è i trè principali materiali solidi. A ceramica hà parechje proprietà eccellenti, cum'è a resistenza à alta temperatura, a resistenza à a corrosione, a resistenza à l'usura, ecc., perchè u modu di ligame atomicu di a ceramica hè u ligame ionicu, u ligame covalente o u ligame mistu ionicu-covalente cù alta energia di ligame. U rivestimentu ceramicu pò cambià l'aspettu, a struttura è e prestazioni di a superficia esterna di u substratu, u cumpostu rivestimentu-substratu hè favuritu per a so nova prestazione. Pò cumbinà organicamente e caratteristiche originali di u substratu cù e caratteristiche di resistenza à alta temperatura, alta resistenza à l'usura è alta resistenza à a corrosione di i materiali ceramici, è dà pienu ghjocu à i vantaghji cumpleti di i dui tipi di materiali, dunque hè largamente utilizatu in l'aerospaziale, l'aviazione, a difesa naziunale, l'industria chimica è altre industrie.

A terra rara hè chjamata u "tesoru" di i novi materiali, per via di a so struttura elettronica 4f unica è di e so proprietà fisiche è chimiche. Tuttavia, i metalli puri di terra rara sò raramente usati direttamente in a ricerca, è i cumposti di terra rara sò soprattuttu usati. I cumposti più cumuni sò CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS è u ferrosiliciu di terra rara. Quessi cumposti di terra rara ponu migliurà a struttura è e proprietà di i materiali ceramici è di i rivestimenti ceramici.

Applicazione di ossidi di terre rare in materiali ceramici

L'aghjunta di elementi di terre rare cum'è stabilizzatori è AIDS di sinterizazione à diverse ceramiche pò riduce a temperatura di sinterizazione, migliurà a resistenza è a tenacità di alcune ceramiche strutturali, è cusì riduce u costu di pruduzzione. À u listessu tempu, l'elementi di terre rare ghjocanu ancu un rolu assai impurtante in i sensori di gas semiconduttori, i mezi à microonde, e ceramiche piezoelettriche è altre ceramiche funziunali. A ricerca hà trovu chì aghjunghje dui o più ossidi di terre rare à a ceramica d'alumina inseme hè megliu cà aghjunghje un solu ossidu di terre rare à a ceramica d'alumina. Dopu à a prova di ottimizazione, Y2O3 + CeO2 hà u megliu effettu. Quandu 0,2% Y2O3 + 0,2% CeO2 hè aghjuntu à 1490 ℃, a densità relativa di i campioni sinterizzati pò ghjunghje à 96,2%, chì supera a densità di i campioni cù qualsiasi ossidu di terre rare Y2O3 o CeO2 solu.

L'effettu di La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 in a prumuzione di a sinterizazione hè megliu cà quellu di l'aghjunta solu di La2O3, è a resistenza à l'usura hè ovviamente migliurata. Mostra ancu chì a mistura di dui ossidi di terre rare ùn hè micca una semplice aghjunta, ma ci hè una interazione trà di elli, chì hè più benefica per a sinterizazione è u miglioramentu di e prestazioni di a ceramica d'alumina, ma u principiu ferma da studià.

Inoltre, si hè trovu chì l'aghjunta d'ossidi di metalli di terra rara misti cum'è AID di sinterizazione pò migliurà a migrazione di i materiali, prumove a sinterizazione di a ceramica MgO è migliurà a densità. Tuttavia, quandu u cuntenutu di l'ossidu metallicu mistu hè più di 15%, a densità relativa diminuisce è a porosità aperta aumenta.

Siconda, l'influenza di l'ossidi di terre rare nantu à e proprietà di i rivestimenti ceramici

A ricerca esistente mostra chì l'elementi di terre rare ponu affinà a dimensione di i grani, aumentà a densità, migliurà a microstruttura è purificà l'interfaccia. Ghjoca un rolu unicu in u miglioramentu di a resistenza, a tenacità, a durezza, a resistenza à l'usura è a resistenza à a corrosione di i rivestimenti ceramici, ciò chì migliora e prestazioni di i rivestimenti ceramici finu à un certu puntu è allargisce a gamma di applicazione di i rivestimenti ceramici.

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Miglioramentu di e proprietà meccaniche di i rivestimenti ceramici per mezu di ossidi di terre rare

L'ossidi di terra rara ponu migliurà significativamente a durezza, a resistenza à a flessione è a resistenza à a trazione di i rivestimenti ceramici. I risultati sperimentali mostranu chì a resistenza à a trazione di u rivestimentu pò esse migliorata efficacemente aduprendu Lao _ 2 cum'è additivu in u materiale Al2O3 + 3% TiO _ 2, è a resistenza à a trazione pò ghjunghje à 27,36 MPa quandu a quantità di Lao _ 2 hè 6,0%. Aghjunghjendu CeO2 cù una frazione di massa di 3,0% è 6,0% in u materiale Cr2O3, a resistenza à a trazione di u rivestimentu hè trà 18 ~ 25 MPa, chì hè più grande di i 12 ~ 16 MPa uriginali. Tuttavia, quandu u cuntenutu di CeO2 hè 9,0%, a resistenza à a trazione diminuisce à 12 ~ 15 MPa.

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Migliuramentu di a resistenza à i shock termichi di u rivestimentu ceramicu da terre rare

A prova di resistenza à i scossa termica hè una prova impurtante per riflette qualitativamente a forza di legame trà u rivestimentu è u substratu è a currispundenza di u coefficientu di dilatazione termica trà u rivestimentu è u substratu. Riflette direttamente a capacità di u rivestimentu di resistere à u sbucciamentu quandu a temperatura cambia alternativamente durante l'usu, è riflette ancu a capacità di u rivestimentu di resistere à a fatica meccanica è a capacità di legame cù u substratu da u latu. Dunque, hè ancu u fattore chjave per ghjudicà a qualità di u rivestimentu ceramicu.

A ricerca mostra chì l'aghjunta di 3,0% di CeO2 pò riduce a porosità è a dimensione di i pori in u rivestimentu, è riduce a cuncentrazione di stress à u bordu di i pori, migliurendu cusì a resistenza à u shock termicu di u rivestimentu Cr2O3. Tuttavia, a porosità di u rivestimentu ceramicu Al2O3 hè diminuita, è a forza di legame è a durata di fallimentu à u shock termicu di u rivestimentu sò aumentate ovviamente dopu l'aghjunta di LaO2. Quandu a quantità aghjunta di LaO2 hè di 6% (frazione di massa), a resistenza à u shock termicu di u rivestimentu hè a migliore, è a durata di fallimentu à u shock termicu pò ghjunghje à 218 volte, mentre chì a durata di fallimentu à u shock termicu di u rivestimentu senza LaO2 hè solu 163 volte.

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L'ossidi di terre rare affettanu a resistenza à l'usura di i rivestimenti

L'ossidi di terre rare aduprati per migliurà a resistenza à l'usura di i rivestimenti ceramici sò principalmente CeO2 è La2O3. A so struttura stratificata esagonale pò mustrà una bona funzione di lubrificazione è mantene proprietà chimiche stabili à alta temperatura, ciò chì pò migliurà efficacemente a resistenza à l'usura è riduce u coefficientu di attritu.

A ricerca mostra chì u coefficientu di attritu di u rivestimentu cù a quantità adatta di CeO2 hè chjucu è stabile. Hè statu signalatu chì l'aghjunta di La2O3 à u rivestimentu di cermet à basa di nichel spruzzatu à plasma pò ovviamente riduce l'usura per attritu è ​​u coefficientu di attritu di u rivestimentu, è u coefficientu di attritu hè stabile cù poca fluttuazione. A superficia di usura di u stratu di rivestimentu senza terra rara mostra una seria adesione è frattura fragile è scheggiature. Tuttavia, u rivestimentu chì cuntene terra rara mostra una debule adesione nantu à a superficia usurata, è ùn ci hè micca segnu di scheggiature fragile di grande area. A microstruttura di u rivestimentu dopatu cù terra rara hè più densa è più compacta, è i pori sò ridutti, ciò chì riduce a forza di attritu media purtata da e particelle microscopiche è riduce l'attritu è ​​l'usura. U dopaggio di terra rara pò ancu aumentà a distanza di u pianu cristallinu di i cermet. Porta à u cambiamentu di a forza d'interazione trà e duie facce di cristallu è riduce u coefficientu di attritu.

Riassuntu:

Ancu s'è l'ossidi di terre rare anu fattu grandi successi in l'applicazione di materiali è rivestimenti ceramici, chì ponu migliurà efficacemente a microstruttura è e proprietà meccaniche di i materiali è rivestimenti ceramici, ci sò sempre parechje proprietà scunnisciute, in particulare in a riduzione di l'attritu è ​​di l'usura. Cumu fà chì a forza è a resistenza à l'usura di i materiali cooperinu cù e so proprietà lubrificanti hè diventata una direzzione impurtante degna di discussione in u campu di a tribologia.

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