Applikazzjoni tad-Dinja Rari f'Materjali Komposti

Applikazzjoni ta'Dinja Rarif'Materjali Komposti
L-elementi rari tad-dinja għandhom struttura elettronika unika ta' 4f, mument manjetiku atomiku kbir, akkoppjar qawwi tal-ispin u karatteristiċi oħra. Meta jiffurmaw kumplessi ma' elementi oħra, in-numru ta' koordinazzjoni tagħhom jista' jvarja minn 6 sa 12. Il-komposti rari tad-dinja għandhom varjetà ta' strutturi kristallini. Il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi speċjali tad-dinja rari jagħmluhom użati ħafna fit-tidwib ta' azzar ta' kwalità għolja u metalli mhux ferrużi, ħġieġ speċjali u ċeramika ta' prestazzjoni għolja, materjali b'kalamiti permanenti, materjali għall-ħażna tal-idroġenu, materjali luminexxenti u bil-lejżer, materjali nukleari, u oqsma oħra. Bl-iżvilupp kontinwu ta' materjali komposti, l-applikazzjoni tad-dinja rari espandiet ukoll għall-qasam tal-materjali komposti, u ġibdet attenzjoni mifruxa fit-titjib tal-proprjetajiet tal-interfaċċja bejn materjali eteroġenji.

Il-forom ewlenin ta' applikazzjoni tad-dinja rari fil-preparazzjoni ta' materjali komposti jinkludu: ① iż-żiedametalli rari tad-dinjagħal materjali komposti; ② Żid fil-forma ta'ossidi tad-dinja rarigħall-materjal kompost; ③ Polimeri ddoppjati jew magħqudin ma' metalli rari tad-dinja fil-polimeri jintużaw bħala materjali matriċi f'materjali komposti. Fost it-tliet forom ta' applikazzjoni ta' metalli rari tad-dinja msemmija hawn fuq, l-ewwel żewġ forom huma l-aktar miżjuda ma' komposti matriċi tal-metall, filwaqt li t-tielet hija applikata prinċipalment għal komposti matriċi tal-polimeru, u l-komposti matriċi taċ-ċeramika huma prinċipalment miżjuda fit-tieni forma.

Art rarijaġixxi prinċipalment fuq matriċi tal-metall u kompost ta' matriċi taċ-ċeramika fil-forma ta' addittivi, stabilizzaturi, u addittivi tas-sinterizzazzjoni, u jtejjeb ħafna l-prestazzjoni tagħhom, inaqqas l-ispejjeż tal-produzzjoni, u jagħmel l-applikazzjoni industrijali tiegħu possibbli.

Iż-żieda ta' elementi rari tad-dinja bħala addittivi f'materjali komposti għandha rwol ewlieni fit-titjib tal-prestazzjoni tal-interfaċċja tal-materjali komposti u fil-promozzjoni tar-raffinar tal-qmuħ tal-matriċi tal-metall. Il-mekkaniżmu ta' azzjoni huwa kif ġej.

① Ittejjeb il-kapaċità li tixxarrab bejn il-matriċi tal-metall u l-fażi ta' rinfurzar. L-elettronegattività tal-elementi rari tad-dinja hija relattivament baxxa (iktar ma tkun żgħira l-elettronegattività tal-metalli, iktar tkun attiva l-elettronegattività tan-nonmetalli). Pereżempju, La huwa 1.1, Ce huwa 1.12, u Y huwa 1.22. L-elettronegattività tal-metall bażi komuni Fe hija 1.83, Ni hija 1.91, u Al huwa 1.61. Għalhekk, l-elementi rari tad-dinja se jassorbu preferenzjalment fuq il-konfini tal-qamħ tal-matriċi tal-metall u l-fażi ta' rinfurzar matul il-proċess tat-tidwib, u b'hekk inaqqsu l-enerġija tal-interfaċċja tagħhom, iżidu x-xogħol ta' adeżjoni tal-interfaċċja, inaqqsu l-angolu tat-tixrib, u b'hekk itejbu l-kapaċità li tixxarrab bejn il-matriċi u l-fażi ta' rinfurzar. Ir-riċerka wriet li ż-żieda tal-element La mal-matriċi tal-aluminju ttejjeb b'mod effettiv il-kapaċità li tixxarrab ta' AlO u l-likwidu tal-aluminju, u ttejjeb il-mikrostruttura tal-materjali komposti.

② Tippromwovi r-raffinar tal-qmuħ tal-matriċi tal-metall. Is-solubilità tad-dinja rari fil-kristall tal-metall hija żgħira, minħabba li r-raġġ atomiku tal-elementi tad-dinja rari huwa kbir, u r-raġġ atomiku tal-matriċi tal-metall huwa relattivament żgħir. Id-dħul ta' elementi tad-dinja rari b'raġġ akbar fil-kannizzata tal-matriċi se jikkawża distorsjoni tal-kannizzata, li se żżid l-enerġija tas-sistema. Biex tinżamm l-inqas enerġija ħielsa, l-atomi tad-dinja rari jistgħu biss jarrikkixxu lejn konfini irregolari tal-qmuħ, li sa ċertu punt ifixkel it-tkabbir ħieles tal-qmuħ 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 tkessiħ żejjed lokali tal-komponenti, u jtejbu l-effett ta' nukleazzjoni eteroġenja tal-matriċi tal-metall likwidu. Barra minn hekk, it-tkessiħ żejjed ikkawżat mis-segregazzjoni elementali jista' wkoll jippromwovi l-formazzjoni ta' komposti segregati u jsir partiċelli ta' nukleazzjoni eteroġenja effettivi, u b'hekk jippromwovi r-raffinar tal-qmuħ tal-matriċi tal-metall.

③ Purifikazzjoni tal-konfini tal-qamħ. Minħabba l-affinità qawwija bejn l-elementi rari tad-dinja u elementi bħal O, S, P, N, eċċ., l-enerġija libera standard tal-formazzjoni għall-ossidi, is-sulfidi, il-fosfidi, u n-nitridi hija baxxa. Dawn il-komposti għandhom punt ta' tidwib għoli u densità baxxa, li wħud minnhom jistgħu jitneħħew billi jitilgħu 'l fuq mil-likwidu tal-liga, filwaqt li oħrajn huma mqassma b'mod uniformi fil-qamħ, u b'hekk titnaqqas is-segregazzjoni tal-impuritajiet fil-konfini tal-qamħ, u b'hekk tiġi ppurifikata l-konfini tal-qamħ u tittejjeb is-saħħa tagħha.

Ta' min jinnota li, minħabba l-attività għolja u l-punt baxx tat-tidwib tal-metalli rari tad-dinja, meta jiżdiedu ma' kompost matriċi tal-metall, il-kuntatt tagħhom mal-ossiġnu jeħtieġ li jiġi kkontrollat ​​b'mod speċjali matul il-proċess taż-żieda.

Numru kbir ta' prattiki wrew li ż-żieda ta' ossidi tad-dinja rari bħala stabilizzaturi, għajnuniet għas-sinterizzazzjoni, u modifikaturi tad-doping ma' matriċi tal-metall differenti u kompożiti ta' matriċi taċ-ċeramika tista' ttejjeb ħafna s-saħħa u t-toughness tal-materjali, tnaqqas it-temperatura tas-sinterizzazzjoni tagħhom, u b'hekk tnaqqas 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 tas-sinterizzazzjoni għandha l-għan li tiġġenera fażi likwida f'temperaturi għoljin, tnaqqas it-temperatura tas-sinterizzazzjoni ta' materjali komposti, tinibixxi d-dekompożizzjoni f'temperatura għolja tal-materjali waqt il-proċess ta' sinterizzazzjoni, u tikseb materjali komposti densi permezz tas-sinterizzazzjoni f'fażi likwida. Minħabba l-istabbiltà għolja, il-volatilità dgħajfa f'temperatura għolja, u l-punti għoljin ta' tidwib u togħlija tal-ossidi tad-dinja rari, jistgħu jiffurmaw fażijiet tal-ħġieġ ma' materja prima oħra u jippromwovu s-sinterizzazzjoni, u b'hekk isiru addittivi effettivi. Fl-istess ħin, l-ossidu tad-dinja rari jista' wkoll jifforma soluzzjoni solida mal-matriċi taċ-ċeramika, li tista' tiġġenera difetti fil-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 tad-dinja rari miżjuda jeżistu prinċipalment fil-konfini tal-qamħ tal-matriċi, u minħabba l-volum kbir tagħhom, l-ossidi tad-dinja rari għandhom reżistenza għolja għall-migrazzjoni fl-istruttura, u jfixklu wkoll il-migrazzjoni ta' joni oħra, u b'hekk inaqqsu r-rata ta' migrazzjoni tal-konfini tal-qamħ, jinibixxu t-tkabbir tal-qamħ, u jfixklu t-tkabbir anormali tal-qamħ waqt is-sinterizzazzjoni f'temperatura għolja. Jistgħu jiksbu qmuħ żgħar u uniformi, li jwasslu għall-formazzjoni ta' strutturi densi; Min-naħa l-oħra, billi jiddoppjaw l-ossidi tad-dinja rari, jidħlu fil-fażi tal-ħġieġ tal-konfini tal-qamħ, itejbu s-saħħa tal-fażi tal-ħġieġ u b'hekk jiksbu l-għan li jtejbu l-proprjetajiet mekkaniċi tal-materjal.

L-elementi rari tad-dinja f'kompożiti ta' matriċi polimerika jaffettwawhom prinċipalment billi jtejbu l-proprjetajiet tal-matriċi polimerika. L-ossidi rari tad-dinja jistgħu jżidu t-temperatura tad-dekompożizzjoni termali tal-polimeri, filwaqt li l-karbossilati rari tad-dinja jistgħu jtejbu l-istabbiltà termali tal-klorur tal-polivinil. Id-doping tal-polistirene 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.