Applikazzjoni ta 'art rari f'materjali komposti

Applikazzjoni ta 'Art rarif'materjali komposti
Elementi rari tad-dinja għandhom struttura elettronika unika 4F, mument manjetiku atomiku kbir, akkoppjar qawwi ta 'spin u karatteristiċi oħra. Meta jiffurmaw kumplessi b'elementi oħra, in-numru ta 'koordinazzjoni tagħhom jista' jvarja minn 6 sa 12. Il-komposti rari tad-dinja għandhom varjetà ta 'strutturi tal-kristall. Il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi speċjali ta 'art rari jagħmluhom użati ħafna fit-tidwib ta' azzar ta 'kwalità għolja u metalli mhux tal-ħadid, ħġieġ speċjali u ċeramika ta' prestazzjoni għolja, materjali tal-kalamita permanenti, materjali tal-ħażna tal-idroġenu, materjali luminixxenti u tal-lejżer, materjali nukleari, u oqsma oħra. Bl-iżvilupp kontinwu ta 'materjali komposti, l-applikazzjoni ta' art rari espandiet ukoll għall-qasam ta 'materjali komposti, billi ġibdet attenzjoni mifruxa fit-titjib tal-proprjetajiet tal-interface bejn materjali eteroġenji.

Il-forom ewlenin ta 'applikazzjoni ta' art rari fil-preparazzjoni ta 'materjali komposti jinkludu: ① ŻiedaMetalli tad-Dinja rarigħal materjali komposti; ② Żid fil-forma ta 'Ossidi rari tad-dinjagħall-materjal kompost; ③ Polimeri doped jew marbuta ma 'metalli tad-dinja rari fil-polimeri jintużaw bħala materjali tal-matriċi f'materjali komposti. Fost it-tliet forom ta 'hawn fuq ta' applikazzjoni rari tad-dinja, l-ewwel żewġ forom huma l-aktar miżjuda mal-matriċi tal-metall kompost, filwaqt li t-tielet hija applikata prinċipalment fuq komposti tal-matriċi polimeri, u l-kompost taċ-ċeramika matriċi huma miżjuda prinċipalment fit-tieni forma.

Art rariPrinċipalment taġixxi fuq matriċi tal-metall u matriċi taċ-ċeramika kompost fil-forma ta 'addittivi, stabilizzaturi, u addittivi tas-sinterizzazzjoni, itejbu ħafna l-prestazzjoni tagħhom, inaqqsu l-ispejjeż tal-produzzjoni, u jagħmlu l-applikazzjoni industrijali tagħha possibbli.

Iż-żieda ta 'elementi rari tad-dinja bħala addittivi f'materjali komposti għandha prinċipalment rwol fit-titjib tal-prestazzjoni tal-interface ta' materjali komposti u l-promozzjoni tar-raffinament ta 'ħbub tal-matriċi tal-metall. Il-mekkaniżmu ta 'azzjoni huwa kif ġej.

① Ittejjeb il-mili bejn il-matriċi tal-metall u l-fażi ta 'rinforz. L-elettronegatività ta 'elementi ta' l-art rari hija relattivament baxxa (iktar ma tkun iżgħar l-elettronegatività tal-metalli, iktar tkun attiva l-elettronegatività ta 'nonmetalli). Pereżempju, LA huwa 1.1, CE huwa 1.12, u Y huwa 1.22. L-elettronegatività tal-fe tal-metall bażi komuni hija 1.83, Ni hija 1.91, u Al hija 1.61. Għalhekk, elementi rari tad-Dinja se jassorbu b'mod preferenzjali fuq il-konfini tal-qamħ tal-matriċi tal-metall u l-fażi ta 'rinforz matul il-proċess ta' tidwib, inaqqsu l-enerġija tal-interface tagħhom, iżidu l-ħidma ta 'adeżjoni ta' l-interface, inaqqsu l-angolu ta 'tixrib, u b'hekk itejbu l-wajer bejn il-matriċi u l-fażi ta' rinforz. Ir-riċerka wriet li ż-żieda ta 'element LA mal-matriċi tal-aluminju ttejjeb b'mod effettiv il-mili tal-likwidu ALO u l-aluminju, u ttejjeb il-mikrostruttura ta' materjali komposti.

② Tippromwovi l-irfinar ta 'ħbub tal-matriċi tal-metall. Is-solubilità ta 'art rari fil-kristall tal-metall hija żgħira, minħabba li r-raġġ atomiku ta' elementi ta 'art rari huwa kbir, u r-raġġ atomiku tal-matriċi tal-metall huwa relattivament żgħir. Id-dħul ta 'elementi ta' art rari b'raġġ ikbar fil-kannizzata matriċi jikkawża distorsjoni tal-kannizzata, li se żżid l-enerġija tas-sistema. Biex iżżomm l-inqas enerġija ħielsa, l-atomi rari tad-Dinja jistgħu biss jarrikkixxu lejn konfini irregolari tal-qamħ, li sa ċertu punt ixekklu t-tkabbir ħieles tal-ħbub tal-matriċi. Fl-istess ħin, l-elementi tad-dinja rari arrikkiti se jassorbu wkoll elementi oħra tal-liga, u jżidu l-gradjent tal-konċentrazzjoni tal-elementi tal-liga, jikkawżaw il-komponenti lokali li jwaqqfu, u jtejbu l-effett ta 'nukleazzjoni eteroġenja tal-matriċi tal-metall likwidu. Barra minn hekk, l-undercooling ikkawżat minn segregazzjoni elementali jista 'wkoll jippromwovi l-formazzjoni ta' komposti segregati u jsiru partiċelli ta 'nukleazzjoni eteroġenji effettivi, u b'hekk jippromwovu l-irfinar tal-ħbub tal-matriċi tal-metall.

③ Purifika l-konfini tal-qamħ. Minħabba l-affinità qawwija bejn elementi ta 'art rari u elementi bħal O, S, P, N, eċċ., L-enerġija ħielsa standard ta' formazzjoni għal ossidi, sulfidi, fosfidi, u nitridi hija baxxa. Dawn il-komposti għandhom punt ta 'tidwib għoli u densità baxxa, li wħud minnhom jistgħu jitneħħew billi jżommu' l fuq mil-likwidu tal-liga, filwaqt li oħrajn huma mqassma b'mod uniformi fil-qamħ, u jnaqqsu s-segregazzjoni ta 'l-impuritajiet fil-konfini tal-qamħ, u b'hekk jippurifikaw il-konfini tal-qamħ u jtejbu s-saħħa tiegħu.

Għandu jkun innutat li, minħabba l-attività għolja u l-punt ta 'tidwib baxx ta' metalli rari tad-Dinja, meta jiżdiedu mal-kompost tal-matriċi tal-metall, il-kuntatt tagħhom ma 'l-ossiġnu jeħtieġ li jkun ikkontrollat ​​b'mod speċjali matul il-proċess ta' żieda.

Numru kbir ta 'prattiki wrew li ż-żieda ta' ossidi ta 'l-art rari bħala stabbilizzaturi, għajnuniet ta' sinterizzazzjoni, u modifikaturi ta 'doping għal matriċi tal-metall differenti u kompost matriċi taċ-ċeramika jistgħu jtejbu ħafna s-saħħa u l-ebusija tal-materjali, inaqqsu t-temperatura tas-sinterizzazzjoni tagħhom, u b'hekk inaqqsu l-ispejjeż tal-produzzjoni. Il-mekkaniżmu ewlieni tal-azzjoni tiegħu huwa kif ġej.

① Bħala addittiv tas-sinterizzazzjoni, jista 'jippromwovi s-sinterizzazzjoni u jnaqqas il-porożità f'materjali komposti. Iż-żieda ta 'addittivi ta' sinterizzazzjoni hija li tiġġenera fażi likwida f'temperaturi għoljin, tnaqqas it-temperatura tas-sinterizzazzjoni ta 'materjali komposti, tinibixxi d-dekompożizzjoni ta' temperatura għolja ta 'materjali matul il-proċess ta' sinterizzazzjoni, u tikseb materjali komposti densi permezz ta 'sinterizzazzjoni ta' fażi likwida. Minħabba l-istabbiltà għolja, volatilità dgħajfa ta 'temperatura għolja, u punti għoljin ta' tidwib u togħlija ta 'ossidi rari tad-dinja, jistgħu jiffurmaw fażijiet tal-ħġieġ b'materja prima oħra u jippromwovu s-sinterizzazzjoni, u jagħmluhom addittiv effettiv. Fl-istess ħin, l-ossidu tad-dinja rari jista 'wkoll jifforma soluzzjoni solida bil-matriċi taċ-ċeramika, li tista' tiġġenera difetti tal-kristall ġewwa, tattiva l-kannizzata u tippromwovi s-sinterizzazzjoni.

② Ittejjeb il-mikrostruttura u tirfina d-daqs tal-qamħ. Minħabba l-fatt li l-ossidi rari miżjuda tad-dinja jeżistu prinċipalment fil-konfini tal-qamħ tal-matriċi, u minħabba l-volum kbir tagħhom, l-ossidi rari tad-dinja għandhom reżistenza għolja ta 'migrazzjoni fl-istruttura, u jxekklu wkoll il-migrazzjoni ta' joni oħra, u b'hekk inaqqsu r-rata ta 'migrazzjoni tal-konfini tal-qamħ, jinibixxu t-tkabbir tal-qamħ, u jxekklu t-tkabbir tal-qamħ. Jistgħu jiksbu ħbub żgħar u uniformi, li jwasslu għall-formazzjoni ta 'strutturi densi; Min-naħa l-oħra, billi doping ossidi rari tad-dinja, jidħlu fil-fażi tal-ħġieġ tal-konfini tal-qamħ, itejbu s-saħħa tal-fażi tal-ħġieġ u b'hekk jilħqu l-għan li jtejbu l-proprjetajiet mekkaniċi tal-materjal.

Elementi rari tad-dinja fil-komposti tal-matriċi tal-polimeru jaffettwawhom prinċipalment billi jtejbu l-proprjetajiet tal-matriċi tal-polimeru. Ossidi rari tad-dinja jistgħu jżidu t-temperatura ta 'dekompożizzjoni termali ta' polimeri, filwaqt li l-karbossilati tad-dinja rari jistgħu jtejbu l-istabbiltà termali tal-klorur tal-polivinil. Il-polistirene tad-doping b'komposti rari tad-dinja jista 'jtejjeb l-istabbiltà tal-polistirene u jżid b'mod sinifikanti s-saħħa tal-impatt u s-saħħa tal-liwi tiegħu.