Applikazzjoni ta' Dinja Rari f'Materjali Komposti

Applikazzjoni ta'Dinja Rarif'Materjali Komposti
Elementi tad-dinja rari għandhom struttura elettronika 4f unika, 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 tad-dinja rari għandhom varjetà ta 'strutturi tal-kristall. Il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi speċjali ta 'artijiet rari jagħmluhom użati ħafna fit-tidwib ta' azzar ta 'kwalità għolja u metalli mhux tal-ħadid, ħġieġ speċjali u ċeramika ta' prestazzjoni għolja, materjali ta 'kalamita permanenti, materjali tal-ħażna tal-idroġenu, materjali luminexxenti u laser, materjali nukleari , u oqsma oħra. Bl-iżvilupp kontinwu ta 'materjali komposti, l-applikazzjoni ta' artijiet rari espandiet ukoll għall-qasam tal-materjali komposti, u tattira attenzjoni mifruxa fit-titjib tal-proprjetajiet tal-interface bejn materjali eteroġenji.

Il-forom ta 'applikazzjoni prinċipali ta' art rari fil-preparazzjoni ta 'materjali komposti jinkludu: ① iż-żiedametalli rari tad-dinjagħal materjali komposti; ② Żid fil-forma ta 'ossidi rari tad-dinjagħall-materjal kompost; ③ Polimeri drogati jew magħqudin ma 'metalli terrestri rari fil-polimeri jintużaw bħala materjali matriċi f'materjali komposti. Fost it-tliet forom ta 'hawn fuq ta' applikazzjoni ta 'earth rari, l-ewwel żewġ forom huma l-aktar miżjuda ma' komposti tal-matriċi tal-metall, filwaqt li t-tielet huwa prinċipalment applikat għal komposti tal-matriċi tal-polimeru, u l-kompożiti tal-matriċi taċ-ċeramika huma prinċipalment miżjuda fit-tieni forma.

Art rariprinċipalment jaġixxi fuq il-matriċi tal-metall u l-matriċi taċ-ċeramika kompost fil-forma ta 'addittivi, stabilizzaturi, u addittivi tas-sinterizzazzjoni, ittejjeb ħafna l-prestazzjoni tagħhom, tnaqqas l-ispejjeż tal-produzzjoni, u tagħmel l-applikazzjoni industrijali tagħha possibbli.

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

① Ittejjeb it-tixrib bejn il-matriċi tal-metall u l-fażi ta 'rinfurzar. L-elettronegattività ta 'elementi rari tad-dinja hija relattivament baxxa (l-iżgħar tkun l-elettronegatività tal-metalli, aktar tkun attiva l-elettronegattività tan-nonmetalli). Pereżempju, La hija 1.1, Ce hija 1.12, u Y hija 1.22. L-elettronegattività tal-metall komuni komuni Fe hija 1.83, Ni hija 1.91, u Al hija 1.61. Għalhekk, elementi ta 'art rari se jassorbu preferenzjali fuq il-konfini tal-qamħ tal-matriċi tal-metall u l-fażi ta' rinfurzar matul il-proċess tat-tidwib, inaqqsu l-enerġija tal-interface tagħhom, iżidu x-xogħol ta 'adeżjoni tal-interface, inaqqsu l-angolu tat-tixrib, u b'hekk itejbu t-tixrib bejn il-matriċi u fażi ta’ rinforz. Ir-riċerka wriet li ż-żieda ta 'element La mal-matriċi tal-aluminju effettivament ittejjeb it-tixrib ta' AlO u likwidu tal-aluminju, u ttejjeb il-mikrostruttura ta 'materjali komposti.

② Tippromwovi r-raffinament tal-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 tad-dinja rari b'raġġ akbar fil-kannizzata tal-matriċi se jikkawża distorsjoni tal-kannizzata, li żżid l-enerġija tas-sistema. Biex tinżamm l-inqas enerġija ħielsa, l-atomi tad-dinja rari jistgħu biss jarrikkixxu lejn konfini irregolari tal-qamħ, li sa ċertu punt ifixkel it-tkabbir ħieles tal-ħbub tal-matriċi. Fl-istess ħin, l-elementi tal-art rari arrikkit se jassorbu wkoll elementi oħra ta 'liga, iżidu l-gradjent ta' konċentrazzjoni ta 'elementi ta' liga, li jikkawżaw undercooling tal-komponent lokali, u jtejbu l-effett ta 'nukleazzjoni eteroġenju tal-matriċi tal-metall likwidu. Barra minn hekk, it-tkessiħ baxx ikkawżat minn segregazzjoni elementali jista 'wkoll jippromwovi l-formazzjoni ta' komposti segregati u jsiru partiċelli ta 'nukleazzjoni eteroġeni effettivi, u b'hekk jippromwovu r-raffinament tal-ħbub tal-matriċi tal-metall.

③ Ippurifika l-konfini tal-qamħ. Minħabba l-affinità qawwija bejn l-elementi tad-dinja rari u l-elementi bħal O, S, P, N, eċċ., L-enerġija ħielsa standard ta 'formazzjoni għal ossidi, sulfidi, fosfidi, u nitruri hija baxxa. Dawn il-komposti għandhom punt ta 'tidwib għoli u densità baxxa, li xi wħud minnhom jistgħu jitneħħew billi jgħumu 'l fuq mil-likwidu tal-liga, filwaqt li oħrajn huma mqassma b'mod uniformi fi ħdan il-qamħ, inaqqsu s-segregazzjoni tal-impuritajiet fil-konfini tal-qamħ, u b'hekk jippurifikaw il-konfini tal-qamħ u ittejjeb is-saħħa tagħha.

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

Numru kbir ta 'prattiċi wrew li ż-żieda ta' ossidi rari tad-dinja bħala stabilizzaturi, għajnuniet għas-sinterizzazzjoni u modifikaturi tad-doping għal matriċi tal-metall differenti u komposti tal-matriċi taċ-ċeramika jistgħu jtejbu ħafna s-saħħa u t-toughness tal-materjali, inaqqsu t-temperatura tas-sinterizzazzjoni tagħhom, u b'hekk inaqqas 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 hija li tiġġenera fażi likwida f'temperaturi għoljin, tnaqqas it-temperatura tas-sinterizzazzjoni ta' materjali komposti, tinibixxi d-dekompożizzjoni f'temperatura għolja ta 'materjali matul il-proċess ta' sinterizzazzjoni, u tikseb materjali komposti densi permezz ta 'sinterizzazzjoni tal-fażi likwida. Minħabba l-istabbiltà għolja, il-volatilità dgħajfa f'temperatura għolja, u l-punti għoljin ta 'tidwib u togħlija ta' ossidi ta 'art rari, jistgħu jiffurmaw fażijiet tal-ħġieġ ma' materja prima oħra u jippromwovu s-sinterizzazzjoni, u jagħmluhom addittiv effettiv. Fl-istess ħin, l-ossidu tad-dinja rari jista 'wkoll jifforma soluzzjoni solida mal-matriċi taċ-ċeramika, li tista' tiġġenera difetti tal-kristall ġewwa, tattiva l-kannizzata u tippromwovi s-sinterizzazzjoni.

② Ittejjeb il-mikrostruttura u rfina 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 'jonji oħra, u b'hekk inaqqsu l- rata ta 'migrazzjoni tal-konfini tal-qamħ, jinibixxi t-tkabbir tal-qamħ, u jfixkel it-tkabbir anormali tal-ħbub waqt sinterizzazzjoni f'temperatura għolja. Jistgħu jiksbu ħbub żgħar u uniformi, li jwasslu għall-formazzjoni ta 'strutturi densi; Min-naħa l-oħra, billi ddoping 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.

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