Հազվագյուտ Երկրի կիրառումը կոմպոզիտային նյութերում

-ի կիրառումՀազվագյուտ Երկիրկոմպոզիտային նյութերում
Հազվագյուտ հողային տարրերն ունեն եզակի 4f էլեկտրոնային կառուցվածք, մեծ ատոմային մագնիսական մոմենտ, ուժեղ պտտվող միացում և այլ բնութագրեր։ Այլ տարրերի հետ բարդույթներ կազմելիս դրանց կոորդինացիոն թիվը կարող է տատանվել 6-ից մինչև 12: Հազվագյուտ հողային միացություններն ունեն բյուրեղային կառուցվածքների բազմազանություն: Հազվագյուտ հողերի հատուկ ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների շնորհիվ դրանք լայնորեն օգտագործվում են բարձրորակ պողպատի և գունավոր մետաղների, հատուկ ապակու և բարձրորակ կերամիկայի, մշտական ​​մագնիսական նյութերի, ջրածնի պահեստավորման նյութերի, լյումինեսցենտային և լազերային նյութերի, միջուկային նյութերի ձուլման մեջ: և այլ ոլորտներ։ Կոմպոզիտային նյութերի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ հազվագյուտ հողերի կիրառումն ընդլայնվել է նաև կոմպոզիտային նյութերի ոլորտում՝ լայն ուշադրություն գրավելով տարասեռ նյութերի միջև միջերեսային հատկությունների բարելավման հարցում:

Հազվագյուտ հողի հիմնական կիրառման ձևերը կոմպոզիտային նյութերի պատրաստման մեջ ներառում են. ① ավելացումհազվագյուտ հողային մետաղներկոմպոզիտային նյութերի համար; ② Ավելացնել ձևովհազվագյուտ հողային օքսիդներկոմպոզիտային նյութին; ③ Պոլիմերներում պարունակվող հազվագյուտ հողային մետաղների հետ կապված պոլիմերները օգտագործվում են որպես կոմպոզիտային նյութերի մատրիցային նյութեր: Հազվագյուտ հողերի կիրառման վերոհիշյալ երեք ձևերից առաջին երկու ձևերը հիմնականում ավելացվում են մետաղական մատրիցային կոմպոզիտին, մինչդեռ երրորդը հիմնականում կիրառվում է պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտների վրա, իսկ կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտը հիմնականում ավելացվում է երկրորդ ձևով:

Հազվագյուտ երկիրհիմնականում գործում է մետաղական մատրիցայի և կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտների վրա հավելումների, կայունացուցիչների և սինթինգային հավելումների տեսքով՝ զգալիորեն բարելավելով դրանց կատարումը, նվազեցնելով արտադրության ծախսերը և հնարավոր դարձնելով դրա արդյունաբերական կիրառումը:

Հազվագյուտ հողային տարրերի ավելացումը որպես հավելումներ կոմպոզիտային նյութերում հիմնականում դեր է խաղում կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային աշխատանքի բարելավման և մետաղական մատրիցային հատիկների մաքրման խթանման գործում: Գործողության մեխանիզմը հետևյալն է.

① Բարելավել թրջելիությունը մետաղական մատրիցայի և ամրապնդող փուլի միջև: Հազվագյուտ հողային տարրերի էլեկտրաբացասականությունը համեմատաբար ցածր է (որքան փոքր է մետաղների էլեկտրաբացասականությունը, այնքան ավելի ակտիվ է ոչ մետաղների էլեկտրաբացասականությունը)։ Օրինակ՝ La-ն 1.1 է, Ce-ն՝ 1.12, իսկ Y-ը՝ 1.22։ Ընդհանուր հիմնական մետաղի Fe-ի էլեկտրաբացասականությունը 1,83 է, Ni-ը՝ 1,91, Al-ը՝ 1,61։ Հետևաբար, հազվագյուտ հողային տարրերը հալման գործընթացում գերադասելիորեն կլանվեն մետաղական մատրիցայի և ամրացման փուլի հատիկների սահմանների վրա՝ նվազեցնելով դրանց միջերեսի էներգիան, մեծացնելով միջերեսի կպչունությունը, նվազեցնելով թրջման անկյունը և դրանով իսկ բարելավելով մատրիցայի միջև թրջելիությունը։ և ամրապնդման փուլ: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ La տարրի ավելացումը ալյումինի մատրիցին արդյունավետորեն բարելավում է AlO-ի և ալյումինի հեղուկի թրջելիությունը և բարելավում է կոմպոզիտային նյութերի միկրոկառուցվածքը:

② Նպաստել մետաղական մատրիցային հատիկների մաքրմանը: Մետաղական բյուրեղներում հազվագյուտ հողի լուծելիությունը փոքր է, քանի որ հազվագյուտ հողային տարրերի ատոմային շառավիղը մեծ է, իսկ մետաղական մատրիցայի ատոմային շառավիղը՝ համեմատաբար փոքր։ Ավելի մեծ շառավղով հազվագյուտ հողային տարրերի մուտքը մատրիցային ցանց կառաջացնի ցանցի աղավաղում, ինչը կբարձրացնի համակարգի էներգիան: Ամենացածր ազատ էներգիան պահպանելու համար հազվագյուտ հողային ատոմները կարող են հարստանալ միայն դեպի անկանոն հատիկների սահմանները, ինչը որոշ չափով խոչընդոտում է մատրիցային հատիկների ազատ աճին: Միևնույն ժամանակ, հարստացված հազվագյուտ հողային տարրերը նաև կլանեն համաձուլվածքի այլ տարրեր՝ ավելացնելով համաձուլվածքի տարրերի կոնցենտրացիայի գրադիենտը, առաջացնելով տեղական բաղադրիչների ցածր սառեցում և ուժեղացնելով հեղուկ մետաղի մատրիցայի տարասեռ միջուկային ազդեցությունը: Բացի այդ, տարրական տարանջատման հետևանքով առաջացած ցածր սառեցումը կարող է նաև նպաստել տարանջատված միացությունների ձևավորմանը և դառնալ արդյունավետ տարասեռ միջուկային մասնիկներ՝ դրանով իսկ նպաստելով մետաղական մատրիցային հատիկների մաքրմանը:

③ Մաքրել հացահատիկի սահմանները: Հազվագյուտ հողային տարրերի և այնպիսի տարրերի միջև, ինչպիսիք են O, S, P, N և այլն, ամուր կապի պատճառով օքսիդների, սուլֆիդների, ֆոսֆիդների և նիտրիդների առաջացման ստանդարտ ազատ էներգիան ցածր է: Այս միացությունները ունեն բարձր հալման կետ և ցածր խտություն, որոնցից մի քանիսը կարող են հեռացվել համաձուլվածքի հեղուկից վեր լողալու միջոցով, իսկ մյուսները հավասարաչափ բաշխված են հատիկի մեջ՝ նվազեցնելով կեղտերի տարանջատումը հացահատիկի սահմանին, դրանով իսկ մաքրելով հատիկի սահմանը և բարելավելով իր ուժը.

Հարկ է նշել, որ հազվագյուտ հողային մետաղների բարձր ակտիվության և ցածր հալման ջերմաստիճանի պատճառով, երբ դրանք ավելացվում են մետաղական մատրիցային կոմպոզիտային նյութի մեջ, դրանց շփումը թթվածնի հետ պետք է հատուկ վերահսկվի ավելացման գործընթացում:

Բազմաթիվ պրակտիկաներ ապացուցել են, որ հազվագյուտ հողային օքսիդների՝ որպես կայունացուցիչների, սինթրման միջոցների և դոպինգի մոդիֆիկատորների ավելացումը տարբեր մետաղական մատրիցային և կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտներին կարող է զգալիորեն բարելավել նյութերի ամրությունն ու ամրությունը, նվազեցնել դրանց սինթեզման ջերմաստիճանը և այդպիսով նվազեցնել արտադրության ծախսերը: Նրա գործողության հիմնական մեխանիզմը հետևյալն է.

① Որպես սինթինգային հավելում, այն կարող է նպաստել սինթինգին և նվազեցնել ծակոտկենությունը կոմպոզիտային նյութերում: Սինտերման հավելումների ավելացումը բարձր ջերմաստիճաններում հեղուկ փուլ առաջացնելն է, կոմպոզիտային նյութերի սինթեզման ջերմաստիճանը նվազեցնելը, սինթրման գործընթացում նյութերի բարձր ջերմաստիճանի քայքայումը արգելակելը և հեղուկ ֆազային սինթրման միջոցով խիտ կոմպոզիտային նյութեր ստանալը: Հազվագյուտ հողային օքսիդների բարձր կայունության, թույլ բարձր ջերմաստիճանի անկայունության և բարձր հալման և եռման կետերի շնորհիվ նրանք կարող են ձևավորել ապակե ֆազեր այլ հումքի հետ և խթանել սինթրումը, դարձնելով դրանք արդյունավետ հավելում: Միևնույն ժամանակ, հազվագյուտ հողի օքսիդը կարող է նաև պինդ լուծույթ ձևավորել կերամիկական մատրիցով, որը կարող է ներսում բյուրեղային թերություններ առաջացնել, ակտիվացնել վանդակը և նպաստել սինթերմանը:

② Բարելավել միկրոկառուցվածքը և կատարելագործել հացահատիկի չափը: Շնորհիվ այն բանի, որ ավելացված հազվագյուտ հողային օքսիդները հիմնականում գոյություն ունեն մատրիցայի հատիկների սահմաններում, և դրանց մեծ ծավալի պատճառով հազվագյուտ հողային օքսիդները կառուցվածքում ունեն բարձր միգրացիոն դիմադրություն, ինչպես նաև խոչընդոտում են այլ իոնների միգրացիան՝ դրանով իսկ նվազեցնելով Հացահատիկի սահմանների միգրացիայի արագությունը՝ արգելակելով հացահատիկի աճը և խոչընդոտելով հացահատիկի աննորմալ աճին բարձր ջերմաստիճանի սինթրման ժամանակ: Նրանք կարող են ստանալ մանր և միատարր հատիկներ, ինչը նպաստում է խիտ կառուցվածքների ձևավորմանը. Մյուս կողմից, հազվագյուտ հողային օքսիդների դոպինգով նրանք մտնում են հացահատիկի սահմանային ապակու փուլ՝ բարելավելով ապակու փուլի ամրությունը և դրանով իսկ հասնելով նյութի մեխանիկական հատկությունների բարելավման նպատակին:

Հազվագյուտ հողային տարրերը պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտներում հիմնականում ազդում են դրանց վրա՝ բարելավելով պոլիմերային մատրիցայի հատկությունները: Հազվագյուտ հողային օքսիդները կարող են բարձրացնել պոլիմերների ջերմային տարրալուծման ջերմաստիճանը, մինչդեռ հազվագյուտ հողային կարբոքսիլատները կարող են բարելավել պոլիվինիլքլորիդի ջերմային կայունությունը: Դոպինգ պոլիստիրոլը հազվագյուտ հողային միացություններով կարող է բարելավել պոլիստիրոլի կայունությունը և զգալիորեն մեծացնել դրա ազդեցության ուժը և ճկման ուժը: