Примена на ретка земја во композитни материјали

Примена наРетка земјаво композитни материјали
Ретките елементи на Земјата имаат уникатна електронска структура 4F, голем атомски магнетски момент, силно спојување на вртење и други карактеристики. Кога формираат комплекси со други елементи, нивниот координативен број може да варира од 6 до 12. Ретките соединенија на Земјата имаат различни кристални структури. Специјалните физички и хемиски својства на ретки Земји ги прават широко користени во топењето на висококвалитетни челични и не-ферозни метали, специјални стакло и керамика со високи перформанси, постојани материјали за магнет, материјали за складирање на водород, луминисцентни и ласерски материјали, нуклеарни материјали и други полиња. Со континуиран развој на композитни материјали, примената на ретки Земји се прошири и во полето на композитни материјали, привлекувајќи широко внимание во подобрувањето на својствата на интерфејсот помеѓу хетерогени материјали.

Главните формулари за примена на ретка земја во подготовката на композитни материјали вклучуваат: ① ДодавањеРетки метали на Земјатадо композитни материјали; ② Додадете во форма наРетки оксиди на Земјатадо композитниот материјал; ③ Полимерите допирани или врзани со ретки метални метали во полимерите се користат како матрични материјали во композитни материјали. Меѓу горенаведените три форми на ретка примена на Земјата, првите две форми главно се додаваат во композитот на метална матрица, додека третиот главно се применува на композитите на полимерната матрица, а композитот на керамичката матрица главно се додаваат во втората форма.

Ретка земјаГлавно делува на метална матрица и керамичка матрица композит во форма на адитиви, стабилизатори и адитиви за тон, во голема мерка ги подобруваат нивните перформанси, намалување на трошоците за производство и ја овозможуваат нејзината индустриска апликација.

Додавањето на ретки елементи на земјата како адитиви во композитни материјали главно игра улога во подобрувањето на перформансите на интерфејсот на композитните материјали и промовирање на рафинирање на зрна метални матрици. Механизмот на дејствување е како што следува.

① Подобрете ја влажноста помеѓу металната матрица и фазата на зајакнување. Електронегативноста на ретките елементи на земјата е релативно мала (колку е помала електронегативноста на металите, толку поактивна електронегативноста на неметалите). На пример, LA е 1,1, CE е 1,12, а Y е 1,22. Електронегативноста на обичниот основен метал Fe е 1,83, Ni е 1,91, а Al е 1,61. Затоа, ретките елементи на Земјата преференцијално ќе се adsасортираат на границите на житото на металната матрица и фазата на засилување за време на процесот на топење, намалувајќи ја нивната енергија на интерфејсот, ќе ја зголеми работата на адхезија на интерфејсот, ќе го намали аголот на мокрење и со тоа ја подобрува влажноста помеѓу матрицата и фазата на засилување. Истражувањата покажаа дека додавањето на ЛА елементот во алуминиумската матрица ефикасно ја подобрува мокреноста на течноста Ало и алуминиум и ја подобрува микроструктурата на композитни материјали.

② Промовирање на рафинирање на зрна метални матрици. Растворливоста на ретката земја во металниот кристал е мала, затоа што атомскиот радиус на ретките елементи на земјата е голем, а атомскиот радиус на металната матрица е релативно мал. Внесувањето на ретки елементи на земјата со поголем радиус во решетките на матрицата ќе предизвика искривување на решетките, што ќе ја зголеми системот на енергија. За да се одржи најниската слободна енергија, ретките атоми на Земјата можат да се збогатат само кон неправилни граници на жито, што до одреден степен го спречува слободниот раст на зрната на матрицата. Во исто време, збогатените ретки елементи на Земјата, исто така, ќе ги adsорираат другите легури, зголемувајќи го градиентот на концентрацијата на елементите на легурата, предизвикувајќи под -ладење на локалната компонента и подобрување на хетерогениот ефект на нуклеација на матрицата на течен метал. Покрај тоа, потколењето предизвикано од елементарната сегрегација исто така може да промовира формирање на сегрегирани соединенија и да стане ефективни хетерогени честички на нуклеација, со што се промовира рафинирање на зрната метална матрица.

③ Прочистете ги границите на житото. Поради силниот афинитет помеѓу ретките елементи на земјата и елементите како што се O, S, P, N, итн., Стандардната слободна енергија на формирање за оксиди, сулфиди, фосфиди и нитриди е мала. Овие соединенија имаат висока точка на топење и мала густина, од кои некои можат да се отстранат со лебди од течноста на легурата, додека други се рамномерно распоредени во житото, намалувајќи ја сегрегацијата на нечистотиите на границата со жито, а со тоа да се прочисти границата на житото и ја подобруваат нејзината сила.

Треба да се напомене дека, заради високата активност и ниската точка на топење на ретки метали на земјата, кога тие се додаваат во композит на метална матрица, нивниот контакт со кислород треба да биде специјално контролиран за време на процесот на додавање.

Голем број на практики докажаа дека додавањето на ретки оксиди на Земјата како стабилизатори, синтерување на СИДА и модификатори на допинг на различна метална матрица и композит на керамички матрица во голема мерка можат да ја подобрат јачината и цврстината на материјалите, да ја намалат нивната температура на топење и со тоа да ги намалат трошоците за производство. Главниот механизам на неговото дејствување е како што следува.

① Како додаток на тон, може да промовира топење и да ја намали порозноста во композитни материјали. Додавањето на адитиви за топење е да се генерира течна фаза на високи температури, да се намали температурата на топење на композитните материјали, да се инхибира високо-температурна распаѓање на материјалите за време на процесот на топење и да се добијат густи композитни материјали преку тон на течна фаза. Поради високата стабилност, слабата нестабилност на висока температура и високи точки на топење и вриење на ретки оксиди на Земјата, тие можат да формираат стаклени фази со други суровини и да промовираат топење, што ги прави ефикасен додаток. Во исто време, ретката земја оксид исто така може да формира цврст раствор со керамичката матрица, што може да генерира кристални дефекти внатре, да ги активира решетките и да промовира топење.

② Подобрете ја микроструктурата и рафинирајте ја големината на житото. Поради фактот дека додадените ретки оксиди на Земјата главно постојат во границите на житото на матрицата, а заради нивниот голем волумен, ретките оксиди на Земјата имаат голема миграција на миграцијата во структурата, а исто така ја попречуваат миграцијата на другите јони, со што се намалува миграциската стапка на граници на жито, инхибирајќи го растот на житото и го попречуваат абнормалниот раст на зрните за време на високиот заинтересиран. Тие можат да добијат мали и униформни зрна, што е погодно за формирање на густи структури; Од друга страна, со допирање на ретки оксиди на Земјата, тие влегуваат во фазата на стакло на границата со жито, подобрувајќи ја јачината на стаклената фаза и со тоа постигнувајќи ја целта за подобрување на механичките својства на материјалот.

Ретки елементи на Земјата во композитите на полимерната матрица главно влијаат врз нив со подобрување на својствата на полимерната матрица. Ретки оксиди на Земјата можат да ја зголемат термичката температура на распаѓање на полимерите, додека ретките карбоксилати на Земјата можат да ја подобрат термичката стабилност на поливинил хлорид. Допинг полистирен со ретки соединенија на Земјата може да ја подобри стабилноста на полистирен и значително да ја зголеми јачината на влијанието и јачината на свиткување.