Zbatimi i tokës së rrallë në materiale të përbëra

Zbatim iTokë e rrallënë materiale të përbëra
Elementet e rralla të tokës kanë strukturë unike elektronike 4F, moment të madh magnetik atomik, bashkim të fortë rrotullimi dhe karakteristika të tjera. Kur formojnë komplekse me elementë të tjerë, numri i tyre i koordinimit mund të ndryshojë nga 6 në 12. Përbërjet e rralla të tokës kanë një larmi strukturash kristalore. Karakteristikat e veçanta fizike dhe kimike të tokave të rralla i bëjnë ato të përdorura gjerësisht në shkrirjen e çelikut me cilësi të lartë dhe metale jo me ngjyra, qelqi special dhe qeramika me performancë të lartë, materiale të përhershme të magnetit, materiale për ruajtjen e hidrogjenit, materiale ndriçuese dhe lazer, materiale bërthamore dhe fusha të tjera. Me zhvillimin e vazhdueshëm të materialeve të përbëra, aplikimi i tokave të rralla është zgjeruar gjithashtu në fushën e materialeve të përbëra, duke tërhequr vëmendje të gjerë në përmirësimin e vetive të ndërfaqes midis materialeve heterogjene.

Format kryesore të aplikimit të tokës së rrallë në përgatitjen e materialeve të përbëra përfshijnë: ① Shtimimetale të rralla të tokëste materialet e përbëra; ② Shtoni formën eoksidet e rralla të tokëste materiali i përbërë; ③ polimerët doped ose të lidhur me metale të rralla të tokës në polimere përdoren si materiale matricë në materiale të përbëra. Ndër tre format e mësipërme të aplikimit të rrallë të tokës, dy format e para i shtohen kryesisht përbërjes së matricës metalike, ndërsa e treta aplikohet kryesisht në kompozitat e matricës polimer, dhe përbërja e matricës qeramike shtohet kryesisht në formën e dytë.

Tokë e rrallëKryesisht vepron në matricën metalike dhe matricën qeramike të përbërë në formën e aditivëve, stabilizuesve dhe aditivëve të shkrirjes, duke përmirësuar shumë performancën e tyre, duke zvogëluar kostot e prodhimit dhe duke bërë të mundur aplikimin e tij industrial.

Shtimi i elementeve të rrallë të Tokës si aditivë në materiale të përbëra kryesisht luan një rol në përmirësimin e performancës së ndërfaqes së materialeve të përbëra dhe promovimin e rafinimit të kokrrave të matricës metalike. Mekanizmi i veprimit është si më poshtë.

① Përmirësoni lagështinë midis matricës metalike dhe fazës së përforcimit. Elektronegativiteti i elementeve të rrallë të Tokës është relativisht i ulët (sa më i vogël të jetë elektronegativiteti i metaleve, aq më aktiv është elektronegativiteti i jometaleve). Për shembull, LA është 1.1, CE është 1.12, dhe Y është 1.22. Elektronegativiteti i metaleve bazë të përbashkët Fe është 1.83, Ni është 1.91, dhe Al është 1.61. Prandaj, elementët e rrallë të Tokës do të adsorbojnë preferencialisht në kufijtë e grurit të matricës metalike dhe fazës së përforcimit gjatë procesit të shkrirjes, duke zvogëluar energjinë e tyre të ndërfaqes, duke rritur punën e ngjitjes së ndërfaqes, duke zvogëluar këndin e lagështimit, dhe duke përmirësuar kështu lagështinë midis fazës së matricës dhe përforcimit. Hulumtimet kanë treguar që shtimi i elementit LA në matricën e aluminit përmirëson në mënyrë efektive lagështinë e ALO dhe lëngut të aluminit, dhe përmirëson mikrostrukturën e materialeve të përbëra.

② Promovoni rafinimin e kokrrave të matricës metalike. Tretësira e tokës së rrallë në kristal metalik është e vogël, sepse rrezja atomike e elementeve të rrallë të tokës është e madhe, dhe rrezja atomike e matricës metalike është relativisht e vogël. Hyrja e elementeve të rrallë të Tokës me rreze më të madhe në grilën e matricës do të shkaktojë shtrembërim të grilës, i cili do të rrisë energjinë e sistemit. Për të ruajtur energjinë më të ulët të lirë, atomet e rrallë të tokës mund të pasurohen vetëm drejt kufijve të parregullt të grurit, të cilat në një farë mase pengojnë rritjen e lirë të kokrrave të matricës. Në të njëjtën kohë, elementët e pasur të tokës të pasuruar gjithashtu do të adsorbojnë elementë të tjerë të aliazhit, duke rritur gradientin e përqendrimit të elementeve të aliazhit, duke shkaktuar nënkonolim të përbërësit lokal, dhe duke rritur efektin heterogjen të bërthamës së matricës metalike të lëngshme. Përveç kësaj, nënkardhja e shkaktuar nga ndarja elementare gjithashtu mund të promovojë formimin e komponimeve të ndara dhe të bëhet grimca efektive heterogjene të bërthamës heterogjene, duke promovuar kështu rafinimin e kokrrave të matricës metalike.

③ Pastroni kufijtë e grurit. Për shkak të afinitetit të fortë midis elementeve të rrallë të tokës dhe elementeve të tilla si O, S, P, N, etj., Energjia standarde e lirë e formimit për oksidet, sulfidet, fosfidet dhe nitridet është e ulët. Këto komponime kanë një pikë të lartë shkrirjeje dhe densitet të ulët, disa prej të cilave mund të hiqen duke lundruar nga lëngu i aliazhit, ndërsa të tjerët shpërndahen në mënyrë të barabartë brenda kokrrës, duke zvogëluar ndarjen e papastërtive në kufirin e grurit, duke pastruar kështu kufirin e grurit dhe duke përmirësuar forcën e tij.

Duhet të theksohet se, për shkak të aktivitetit të lartë dhe pikës së ulët të shkrirjes së metaleve të rralla të tokës, kur ato shtohen në përbërjen e matricës metalike, kontakti i tyre me oksigjenin duhet të kontrollohet posaçërisht gjatë procesit të shtimit.

Një numër i madh i praktikave kanë vërtetuar se shtimi i oksideve të rralla të tokës si stabilizues, ndihmat e shkrirjes dhe modifikuesit e dopingut në matricën e ndryshme metalike dhe kompozitën e matricës qeramike mund të përmirësojnë shumë forcën dhe ashpërsinë e materialeve, të zvogëlojnë temperaturën e tyre të shkrirjes dhe kështu të zvogëlojnë kostot e prodhimit. Mekanizmi kryesor i veprimit të tij është si më poshtë.

① Si një shtesë për shkrirjen, mund të promovojë shkrirjen dhe të zvogëlojë porozitetin në materialet e përbëra. Shtimi i aditivëve për shkrirjen është të gjenerojë një fazë të lëngshme në temperatura të larta, të zvogëlojë temperaturën e shkrirjes së materialeve të përbëra, të pengojë dekompozimin me temperaturë të lartë të materialeve gjatë procesit të shkrirjes dhe të marrë materiale të dendura të përbëra përmes shkrirjes së fazës së lëngshme. Për shkak të stabilitetit të lartë, paqëndrueshmërisë së dobët të temperaturës së lartë dhe pikave të shkrirjes së lartë dhe të vlimit të oksideve të rralla të tokës, ato mund të formojnë faza qelqi me lëndë të tjera të para dhe të promovojnë shkrirjen, duke i bërë ato një shtesë efektive. Në të njëjtën kohë, oksidi i rrallë i tokës mund të formojë gjithashtu zgjidhje të ngurtë me matricën qeramike, e cila mund të gjenerojë defekte kristal brenda, të aktivizojë grilat dhe të promovojë shkrirjen.

② Përmirësoni mikrostrukturën dhe rafinoni madhësinë e grurit. Për shkak të faktit se oksidet e rralla të tokës së rrallë ekzistojnë kryesisht në kufijtë e grurit të matricës, dhe për shkak të vëllimit të tyre të madh, oksidet e rralla të tokës kanë rezistencë të lartë të migrimit në strukturë, dhe gjithashtu pengojnë migrimin e joneve të tjerë, duke zvogëluar kështu shkallën e migrimit të kufijve të grurit, duke penguar rritjen e grurit, dhe duke penguar rritjen abnormale të kokrrave të kokrrave të larta. Ata mund të marrin kokrra të vogla dhe uniforme, të cilat janë të favorshme për formimin e strukturave të dendura; Nga ana tjetër, duke bërë oksidet e rralla të tokës, ata hyjnë në fazën e qelqit kufitar të grurit, duke përmirësuar forcën e fazës së qelqit dhe duke arritur kështu qëllimin për të përmirësuar vetitë mekanike të materialit.

Elementet e rralla të tokës në kompozitat e matricës polimer kryesisht ndikojnë në to duke përmirësuar vetitë e matricës polimer. Oksidet e rralla të tokës mund të rrisin temperaturën e dekompozimit termik të polimereve, ndërsa karboksilatet e rralla të Tokës mund të përmirësojnë qëndrueshmërinë termike të polvinil klorur. Polistireni i dopingut me komponime të rralla të tokës mund të përmirësojë qëndrueshmërinë e polistirenit dhe të rrisë ndjeshëm forcën e tij të ndikimit dhe forcën e lakimit.