การประยุกต์ใช้โลกหายากในวัสดุคอมโพสิต

การประยุกต์โลกหายากในวัสดุคอมโพสิต
องค์ประกอบของโลกหายากมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ 4F ที่ไม่เหมือนใครช่วงเวลาแม่เหล็กอะตอมขนาดใหญ่การมีเพศสัมพันธ์แบบหมุนที่แข็งแกร่งและลักษณะอื่น ๆ เมื่อสร้างคอมเพล็กซ์ด้วยองค์ประกอบอื่น ๆ หมายเลขการประสานงานของพวกเขาอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 6 ถึง 12 สารประกอบดินหายากมีโครงสร้างผลึกหลากหลายชนิด คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีพิเศษของโลกหายากทำให้พวกมันใช้กันอย่างแพร่หลายในการถลุงเหล็กคุณภาพสูงและโลหะที่ไม่ได้เป็นเหล็กแก้วพิเศษและเซรามิกประสิทธิภาพสูงวัสดุแม่เหล็กถาวรวัสดุเก็บไฮโดรเจนวัสดุเรืองแสงและเลเซอร์วัสดุนิวเคลียร์และทุ่งนาอื่น ๆ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวัสดุคอมโพสิตการประยุกต์ใช้ดินหายากได้ขยายไปยังสาขาวัสดุคอมโพสิตซึ่งดึงดูดความสนใจอย่างกว้างขวางในการปรับปรุงคุณสมบัติส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุที่แตกต่างกัน

รูปแบบการใช้งานหลักของโลกหายากในการเตรียมวัสดุคอมโพสิตรวมถึง: ①การเพิ่มโลหะหายากไปยังวัสดุคอมโพสิต; ②เพิ่มในรูปแบบของออกไซด์ดินหายากไปยังวัสดุคอมโพสิต ③โพลิเมอร์เจือหรือผูกมัดกับโลหะหายากในโพลีเมอร์ใช้เป็นวัสดุเมทริกซ์ในวัสดุคอมโพสิต หนึ่งในสามรูปแบบของการประยุกต์ใช้ Rare Earth ทั้งสองรูปแบบแรกส่วนใหญ่จะถูกเพิ่มเข้าไปในคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะในขณะที่ที่สามส่วนใหญ่จะถูกนำไปใช้กับคอมโพสิตเมทริกซ์โพลิเมอร์และคอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกส่วนใหญ่จะถูกเพิ่มเข้ามาในรูปแบบที่สอง

โลกหายากส่วนใหญ่ทำหน้าที่เกี่ยวกับเมทริกซ์โลหะและเมทริกซ์เซรามิกคอมโพสิตในรูปแบบของสารเติมแต่งความคงตัวและการเผาสารเติมแต่งการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานลดต้นทุนการผลิตอย่างมากและทำให้การใช้งานทางอุตสาหกรรมเป็นไปได้

การเพิ่มองค์ประกอบของโลกหายากเป็นสารเติมแต่งในวัสดุคอมโพสิตส่วนใหญ่มีบทบาทในการปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมต่อของวัสดุคอมโพสิตและส่งเสริมการปรับแต่งของธัญพืชเมทริกซ์โลหะ กลไกของการกระทำมีดังนี้

①ปรับปรุงความสามารถในการเปียกระหว่างเมทริกซ์โลหะและเฟสเสริมแรง อิเลคโตรเนกาติติติกขององค์ประกอบของโลกหายากนั้นค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น LA คือ 1.1, CE คือ 1.12 และ Y คือ 1.22 อิเลคโตรเนกาติติตี้ของโลหะฐานทั่วไป Fe คือ 1.83, Ni คือ 1.91 และ AL คือ 1.61 ดังนั้นองค์ประกอบของโลกหายากจะดูดซับในขอบเขตของเม็ดเมทริกซ์โลหะและเฟสการเสริมแรงในระหว่างกระบวนการหลอมลดพลังงานอินเทอร์เฟซของพวกเขาเพิ่มการยึดเกาะของอินเทอร์เฟซลดมุมการเปียก การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มองค์ประกอบ LA ลงในอลูมิเนียมเมทริกซ์ช่วยเพิ่มความสามารถในการเปียกน้ำของของเหลว ALO และอลูมิเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของวัสดุคอมโพสิต

②ส่งเสริมการปรับแต่งของธัญพืชเมทริกซ์โลหะ ความสามารถในการละลายของโลกหายากในคริสตัลโลหะมีขนาดเล็กเนื่องจากรัศมีอะตอมขององค์ประกอบที่หายากของโลกมีขนาดใหญ่และรัศมีอะตอมของเมทริกซ์โลหะมีขนาดค่อนข้างเล็ก การเข้ามาขององค์ประกอบของโลกหายากที่มีรัศมีขนาดใหญ่ขึ้นในเมทริกซ์ขัดแตะจะทำให้เกิดการบิดเบือนของตาข่ายซึ่งจะเพิ่มพลังงานของระบบ เพื่อรักษาพลังงานอิสระที่ต่ำที่สุดอะตอมของหายากของโลกสามารถเสริมสร้างขอบเขตของเมล็ดข้าวที่ผิดปกติซึ่งในระดับหนึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเจริญเติบโตของธัญพืชเมทริกซ์ฟรี ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบของโลกหายากที่ได้รับการตกแต่งจะดูดซับองค์ประกอบโลหะผสมอื่น ๆ เพิ่มการไล่ระดับความเข้มข้นขององค์ประกอบโลหะผสมทำให้ส่วนประกอบในท้องถิ่นต่ำกว่าและเพิ่มผลกระทบนิวเคลียสที่แตกต่างกันของเมทริกซ์โลหะเหลว นอกจากนี้การลดระดับต่ำที่เกิดจากการแยกองค์ประกอบยังสามารถส่งเสริมการก่อตัวของสารประกอบที่แยกออกมาและกลายเป็นอนุภาคนิวเคลียสที่ต่างกันที่มีประสิทธิภาพซึ่งจะส่งเสริมการปรับแต่งของธัญพืชเมทริกซ์โลหะ

purify Purify Grain Boundaries เนื่องจากความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างองค์ประกอบและองค์ประกอบของโลกหายากเช่น O, S, P, N, ฯลฯ พลังงานอิสระของการก่อตัวสำหรับออกไซด์, ซัลไฟด์, ฟอสฟอรัสและไนไตรด์ต่ำ สารประกอบเหล่านี้มีจุดหลอมเหลวสูงและความหนาแน่นต่ำซึ่งบางส่วนสามารถลบออกได้โดยการลอยขึ้นจากของเหลวอัลลอยด์ในขณะที่ส่วนอื่น ๆ มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอภายในธัญพืชลดการแยกของสิ่งสกปรกที่ขอบเขตของธัญพืช

ควรสังเกตว่าเนื่องจากกิจกรรมที่สูงและจุดหลอมเหลวต่ำของโลหะหายากเมื่อพวกเขาถูกเพิ่มเข้าไปในคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะการสัมผัสกับออกซิเจนจะต้องมีการควบคุมเป็นพิเศษในระหว่างกระบวนการเพิ่ม

การปฏิบัติจำนวนมากได้พิสูจน์แล้วว่าการเพิ่มออกไซด์ของโลกหายากเป็นตัวป้องกันการเผาผลาญเครื่องช่วยและตัวดัดแปลงยาสลบไปยังเมทริกซ์โลหะที่แตกต่างกันและเมทริกซ์เซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิตสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความทนทานของวัสดุได้อย่างมากลดอุณหภูมิการเผาไหม้และลดต้นทุนการผลิต กลไกหลักของการกระทำมีดังนี้

①ในฐานะที่เป็นสารเติมแต่งการเผามันสามารถส่งเสริมการเผาและลดความพรุนในวัสดุคอมโพสิต การเพิ่มสารเติมแต่งการเผาคือการสร้างเฟสของเหลวที่อุณหภูมิสูงลดอุณหภูมิการเผาของวัสดุคอมโพสิตยับยั้งการสลายตัวของอุณหภูมิสูงของวัสดุในระหว่างกระบวนการเผาและได้รับวัสดุคอมโพสิตหนาแน่นผ่านการเผาเฟสของเหลว เนื่องจากความเสถียรสูงความผันผวนของอุณหภูมิสูงที่อ่อนแอและจุดหลอมเหลวสูงและการเดือดของออกไซด์ดินหายากพวกเขาสามารถสร้างเฟสแก้วกับวัตถุดิบอื่น ๆ และส่งเสริมการเผาทำให้เป็นสารเติมแต่งที่มีประสิทธิภาพ ในเวลาเดียวกันออกไซด์ของโลกหายากยังสามารถสร้างสารละลายที่เป็นของแข็งด้วยเมทริกซ์เซรามิกซึ่งสามารถสร้างข้อบกพร่องของผลึกภายในเปิดใช้งานตาข่ายและส่งเสริมการเผา

②ปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคและปรับขนาดเกรน เนื่องจากความจริงที่ว่าออกไซด์ของโลกหายากที่เพิ่มขึ้นส่วนใหญ่มีอยู่ที่ขอบเขตของเม็ดของเมทริกซ์และเนื่องจากปริมาณมากออกไซด์ดินที่หายากมีความต้านทานการย้ายถิ่นสูงในโครงสร้างและขัดขวางการอพยพของไอออนอื่น ๆ พวกเขาสามารถได้รับธัญพืชขนาดเล็กและสม่ำเสมอซึ่งเอื้อต่อการก่อตัวของโครงสร้างหนาแน่น ในทางกลับกันโดยการเติมออกไซด์ของดินหายากพวกเขาเข้าสู่เฟสกระจกเขตแดนของเมล็ดเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของเฟสแก้วและบรรลุเป้าหมายในการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ

องค์ประกอบของโลกหายากในพอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิตส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อพวกเขาโดยการปรับปรุงคุณสมบัติของโพลิเมอร์เมทริกซ์ ออกไซด์ของโลกหายากสามารถเพิ่มอุณหภูมิการสลายตัวของความร้อนของโพลีเมอร์ในขณะที่คาร์บอกซิเลตโลกหายากสามารถปรับปรุงความเสถียรทางความร้อนของโพลีไวนิลคลอไรด์ การเติมโพลีสไตรีนที่มีสารประกอบโลกหายากสามารถปรับปรุงความเสถียรของสไตรีนและเพิ่มความแข็งแรงของผลกระทบและความแข็งแรงของการดัดอย่างมีนัยสำคัญ