ПрименаРетка земљау композитним материјалима
Ретки елементи Земље имају јединствену електронску структуру 4Ф, велики атомски магнетни тренутак, снажно окретање спојница и друге карактеристике. Приликом формирања комплекса са другим елементима, њихов координациони број може варирати од 6 до 12 година. Ретка једињења Земље имају различите кристалне структуре. Посебна физичка и хемијска својства ретких земаља чине их широко коришћеним у топљењу висококвалитетних челичних и обојених метала, специјалних керамика на стаклу и високим перформансама, трајним материјалима за магнете, материјала за складиштење водоника, луминесцентних и ласерских материјала, нуклеарних материјала и других поља. Уз континуирани развој композитних материјала, примена ретких земаља се такође проширила на поље композитних материјала, привлачивши широку пажњу у побољшању својстава интерфејса између хетерогених материјала.
Главни примјени облици ретке земље у припреми композитних материјала укључују: ① ДодавањеРетке земље Земљекомпозитним материјалима; ② Додајте у обликуРетке змијске оксидедо композитног материјала; ③ Полимери допед или везани ретким земљаним металима у полимерима користе се као матрични материјали у композитним материјалима. Међу горе наведеним три облика ретке земље Земље, прва два облика се углавном додају композиту метала матрица, док се трећа углавном примењује на слојеве од полимерних матрикса, а керамички матрични композит се углавном додаје у другом облику.
Ретка земљаУглавном делује на металној матрици и керамичком матрици композит у облику адитива, стабилизатора и адитива за синтеровање, у великој мери побољшавајући њихове перформансе, смањујући трошкове производње и омогућити своју индустријску апликацију.
Додавање ретких земаљских елемената као адитиви у композитним материјалима углавном игра улогу у побољшању перформанси интерфејса композитних материјала и промовисањем рафинирања житарица металних матрица. Механизам деловања је следећи.
① Побољшати влажење између металне матрице и фазе ојачања. Електронегативност ретких земаљских елемената је релативно ниска (мања електронегативност метала, што активније је електронегативност неметала). На пример, ЛА је 1.1, ЦЕ је 1.12, а И је 1.22. Електронегативност заједничког базног метала ФЕ је 1,83, НИ је 1.91, а АЛ је 1,61. Therefore, rare earth elements will preferentially adsorb on the grain boundaries of the metal matrix and reinforcement phase during the smelting process, reducing their interface energy, increasing the adhesion work of the interface, reducing the wetting angle, and thereby improving the wettability between the matrix and reinforcement phase. Истраживање је показало да је додавање ЛА елемената на алуминијумску матрицу ефикасно побољшати влажење ало и алуминијумске течности и побољшава микроструктуру композитних материјала.
② Промовисање рафинирања житарица металних матрица. Растворљивост ретке земље у металном кристалу је мала, јер је атомски радијус ретких земаљских елемената велик, а атомски радијус металне матрице је релативно мали. Улазак ретких земаљских елемената са већим полумјером у матричну решетку изазваће искривљење решетке, што ће повећати системску енергију. Да би се одржала најнижа бесплатна енергија, ретки атоми Земље могу само обогатити само неправилним границама зрна, што у одређеној мери ометају слободан раст зрна матрица. Истовремено, обогаћени ретки елементи Земље такође ће адсорбовати остале легуре елементе, повећавајући градијент концентрације легура, узрокујући локалну компоненту подхладити и унапређивање хетерогеног дејства за нуклеирање течне металне матрице. Поред тога, подхлађење узроковано елементарним сегрегацијом такође може промовисати стварање сегрегираних једињења и постати ефикасна хетерогена честица нуклеације, чиме промовишу рафинирање житарица металних матрица.
③ Прочистите границе зрна. Због снажног афинитета између ретких земаљских елемената и елемената као што су О, С, П, Н, итд. Стандардна бесплатна енергија формирања оксида, сулфида, фосфида и нитрида је мала. These compounds have a high melting point and low density, some of which can be removed by floating up from the alloy liquid, while others are evenly distributed within the grain, reducing the segregation of impurities at the grain boundary, thereby purifying the grain boundary and improving its strength.
Треба напоменути да је због високе активности и ниске тачке топљења ретких земаљских метала, када се додају у композит метала матрица, њихов контакт са кисеоником треба посебно контролисати током процеса додавања.
Велики број пракси доказао је да ће се додавање ретких земаљских оксида као стабилизатора, синтрање помагала и допинг модификаторима у различитим металним матриксом и композитом керамичког матрица и да побољшају снагу и жилавост материјала, смањили су њихову температуру синтеровања и на тај начин смањили трошкове производње. Главни механизам њене акције је следећи начин.
① Као додатак синтеровања, може промовисати синтеровање и смањити порозност у композитним материјалима. Додавање адитива са синтером је да се створи течна фаза на високим температурама, умањите температуру синтеровања композитних материјала, инхибира распадање материјала високог температура током процеса синтеровања и добијате густе композитне материјале кроз синтеровање течно фазе. Због високе стабилности, слабе волатилности високе температуре и високих топљења и кључања ретких земаљских оксида, могу да формирају стаклене фазе са другим сировинама и промовишу синтеровање, чинећи им ефикасну адитиву. У исто време, ретки земљани оксид такође може да формира солидно раствор са керамичким матрицом, што може створити кристалне недостатке унутра, активирати решетку и промовисати синтеровање.
② Побољшати микроструктуру и прерачују величину зрна. Због чињенице да су додани ријетки оксиди у ратним земљама углавном постојали на границама зрна матрице, а због велике количине су ретки злишки оксиди у структури високих миграција у структури и ометају миграцију осталих јона, а на тај начин смањују стопу миграције, инхибирајући раст зрна зрна и ометајући зрна зрна током синтеровања високих температура. Могу добити мале и уједначене зрна, која погодује формирању густих структура; С друге стране, допингом ретких земаљских оксида улазе у фазу стакла за жито, побољшавајући снагу стаклене фазе и на тај начин постизање циља побољшања механичких својстава материјала.
Ретки елементи Земље у полимерним матричним композиторима углавном утичу на њих побољшавајући својства полимерне матрице. Ретки оксиди за земљу могу повећати температуру полимера топлотног распадања, док ретке кућне карбоксилате могу побољшати топлотну стабилност поливинил хлорида. Допинг полистирен са ретким земљаним једињењима може побољшати стабилност полистирена и значајно повећати снагу удара и снагу савијање.
Вријеме поште: 26. април