Tapassing fan seldsume ierde yn gearstalde materialen

Applikaasje fanSeldsume ierdeyn Composite Materialen
Seldsume ierde eleminten hawwe unike 4f ​​elektroanyske struktuer, grutte atoommagnetyske momint, sterke spin coupling en oare skaaimerken.By it foarmjen fan kompleksen mei oare eleminten, kin har koördinaasjenûmer fariearje fan 6 oant 12. Seldsume ierdeferbiningen hawwe in ferskaat oan kristalstruktueren.De bysûndere fysike en gemyske eigenskippen fan seldsume ierden meitsje dat se in protte brûkt wurde yn it smelten fan heechweardige stiel en non-ferro metalen, spesjale glês en hege prestaasjes keramyk, permaninte magneet materialen, wetterstof opslach materialen, luminescent en laser materialen, nukleêre materialen , en oare fjilden.Mei de trochgeande ûntwikkeling fan gearstalde materialen is de tapassing fan seldsume ierden ek útwreide nei it mêd fan gearstalde materialen, en lûkt wiidferspraat omtinken by it ferbetterjen fan de ynterface-eigenskippen tusken heterogene materialen.

De wichtichste tapassingsfoarmen fan seldsume ierde yn 'e tarieding fan gearstalde materialen omfetsje: ① tafoegjenseldsume ierde metalennei gearstalde materialen;② Foegje yn 'e foarm fanseldsume ierdoksidennei it gearstalde materiaal;③ Polymeren gedoopt of bûn mei seldsume ierdmetalen yn polymers wurde brûkt as matrixmaterialen yn gearstalde materialen.Under de boppesteande trije foarmen fan seldsume ierde tapassing, de earste twa foarmen wurde meast tafoege oan metalen matrix gearstalde, wylst de tredde wurdt benammen tapast op polymer matrix composites, en de keramyske matrix gearstalde wurde benammen tafoege yn de twadde foarm.

Seldsume ierdewurket benammen op metalen matrix en keramyske matrix gearstalde yn 'e foarm fan tafoegings, stabilisatoren, en sintering additieven, sterk ferbetterjen harren prestaasjes, ferminderjen produksje kosten, en it meitsjen fan syn yndustriële tapassing mooglik.

De tafoeging fan seldsume ierde eleminten as tafoegings yn gearstalde materialen spilet benammen in rol by it ferbetterjen fan de ynterface prestaasjes fan gearstalde materialen en it befoarderjen fan de ferfining fan metalen matrix korrels.It meganisme fan aksje is as folget.

① Ferbetterje de wettability tusken de metalen matrix en de fersterkjende faze.De elektronegativiteit fan seldsume ierde-eleminten is relatyf leech (hoe lytser de elektronegativiteit fan metalen, hoe aktiver de elektronegativiteit fan netmetalen).Bygelyks, La is 1,1, Ce is 1,12, en Y is 1,22.De elektronegativiteit fan gewoane basismetaal Fe is 1,83, Ni is 1,91, en Al is 1,61.Dêrom sille seldsume ierde-eleminten by foarkar adsorbearje op 'e nôtgrinzen fan' e metalen matrix en fersterkingsfaze tidens it smeltproses, it ferminderjen fan har ynterface-enerzjy, it fergrutsjen fan it adhesionswurk fan 'e ynterface, it ferminderjen fan de befeiligingshoek, en ferbetterje dêrmei de wietberens tusken de matrix en fersterkingsfase.Undersyk hat sjen litten dat de tafoeging fan La elemint oan de aluminium matrix effektyf ferbettert de wettability fan AlO en aluminium floeiber, en ferbetteret de mikrostruktuer fan gearstalde materialen.

② Befoarderje de ferfining fan metalen matrix korrels.De oplosberens fan seldsume ierden yn metalen kristal is lyts, om't de atoomradius fan seldsume ierde eleminten grut is, en de atoomradius fan metalen matrix is ​​relatyf lyts.De yngong fan seldsume ierde eleminten mei gruttere straal yn de matrix lattice sil feroarsaakje lattice ferfoarming, dat sil tanimme it systeem enerzjy.Om de leechste frije enerzjy te behâlden, kinne seldsume ierdeatomen allinich ferrykje nei unregelmjittige nôtgrinzen, wat de frije groei fan matrixkorrels foar in part hinderet.Tagelyk sille de ferrike seldsume ierde-eleminten ek oare alloy-eleminten adsorbearje, it fergrutsjen fan de konsintraasjegradient fan alloy-eleminten, wêrtroch't lokale komponint undercooling feroarsaakje, en it heterogene nukleaasje-effekt fan 'e floeibere metalen matrix ferbetterje.Derneist kin de ûnderkoeling feroarsake troch elemintêre segregaasje ek de formaasje fan segregearre ferbiningen befoarderje en effektive heterogene nukleaasjedieltsjes wurde, en dêrmei de ferfining fan 'e metalen matrixkorrels befoarderje.

③ Reinigje nôtgrinzen.Troch de sterke affiniteit tusken seldsume ierde-eleminten en eleminten lykas O, S, P, N, ensfh., is de standert frije enerzjy fan formaasje foar oksiden, sulfiden, fosfiden en nitriden leech.Dizze ferbiningen hawwe in heech smeltpunt en lege tichtheid, wêrfan guon kinne wurde fuortsmiten troch op te driuwen út 'e legearing floeistof, wylst oaren wurde lykmjittich ferdield binnen it nôt, it ferminderjen fan de segregaasje fan ûnreinheden by de nôt grins, dêrmei suvering fan de nôt grins en it ferbetterjen fan syn sterkte.

Dêrby moat opmurken wurde dat, fanwege de hege aktiviteit en lege rântsje punt fan seldsume ierde metalen, doe't se wurde tafoege oan metalen matrix gearstalling, harren kontakt mei soerstof moat spesjaal wurde kontrolearre tidens it tafoeging proses.

In grut oantal praktiken hawwe bewiisd dat it tafoegjen fan seldsume ierdeoksiden as stabilisatoren, sinteringhelpmiddels en dopingmodifisearrings oan ferskate metalen matrix en keramyske matrix komposite kin de sterkte en hurdens fan materialen gâns ferbetterje, har sinteringtemperatuer ferminderje, en sadwaande produksjekosten ferminderje.De wichtichste meganisme fan syn aksje is as folget.

① As sintering additive kin it sintering befoarderje en porositeit yn gearstalde materialen ferminderje.De tafoeging fan sintering additieven is it generearjen fan in floeibere faze by hege temperatueren, ferminderjen de sintering temperatuer fan gearstalde materialen, inhibit de hege-temperatuer ûntbining fan materialen tidens it sintering proses, en krije dichte gearstalde materialen troch floeibere faze sintering.Troch de hege stabiliteit, swakke volatiliteit op hege temperatueren, en hege smelt- en siedpunten fan seldsume ierdoksiden, kinne se glêzen fazen foarmje mei oare grûnstoffen en sintering befoarderje, wêrtroch't se in effektyf additief binne.Tagelyk kin it seldsume ierdekside ek fêste oplossing foarmje mei de keramyske matrix, dy't kristaldefekten binnen kin generearje, it rooster aktivearje en sintering befoarderje.

② Ferbetterje mikrostruktuer en ferfine korrelgrutte.Troch it feit dat de tafoege seldsume ierde oksiden benammen bestean oan de nôt grinzen fan 'e matrix, en fanwege harren grutte folume, seldsume ierde oksiden hawwe hege migraasje wjerstân yn' e struktuer, en ek hinderjen de migraasje fan oare ioanen, dêrmei it ferminderjen fan de migraasjesnelheid fan nôtgrinzen, remming fan nôtgroei, en hinderjen fan 'e abnormale groei fan korrels by sintering op hege temperatuer.Se kinne krije lytse en unifoarm korrels, dat is befoarderlik foar de foarming fan tichte struktueren;Oan 'e oare kant, troch doping fan seldsume ierdoksiden, komme se yn' e glêsfaze fan 'e nôtgrins, ferbetterje de sterkte fan' e glêsfaze en berikke dêrmei it doel om de meganyske eigenskippen fan it materiaal te ferbetterjen.

Seldsume ierde-eleminten yn polymearmatrix-kompositen beynfloedzje har benammen troch it ferbetterjen fan de eigenskippen fan 'e polymermatrix.Rare ierdoksiden kinne de termyske ûntbiningstemperatuer fan polymers ferheegje, wylst seldsume ierdekarboksylaten de thermyske stabiliteit fan polyvinylchloride kinne ferbetterje.Doping polystyrene mei seldsume ierde ferbiningen kin ferbetterje de stabiliteit fan polystyrene en gâns fergrutsje syn ynfloed sterkte en bûgen sterkte.