אַפּליקאַציע פון ​​זעלטן ערד אין קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלס

אַפּליקאַציע פוןזעלטענע ערדאין קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן
זעלטענע ערד עלעמענטן האבן אן אייגנארטיגע 4f עלעקטראנישע סטרוקטור, א גרויסן אטאמישן מאגנעטישן מאמענט, א שטארקע ספין קאפלונג און אנדערע אייגנשאפטן. ווען זיי פארמען קאמפלעקסן מיט אנדערע עלעמענטן, קען זייער קאארדינאציע נומער וועריאירן פון 6 ביז 12. זעלטענע ערד קאמפאונדס האבן א פארשיידנקייט פון קריסטאל סטרוקטורן. די ספעציעלע פיזישע און כעמישע אייגנשאפטן פון זעלטענע ערדן מאכן זיי ברייט גענוצט אין דעם שמעלצן פון הויך-קוואליטעט שטאל און נישט-פעראס מעטאלן, ספעציעלע גלאז און הויך-פארשטעלונג קעראמיק, שטענדיגע מאגנעט מאטעריאלן, וואסערשטאף סטאָרידזש מאטעריאלן, ליכטיקע און לאזער מאטעריאלן, נוקלעארע מאטעריאלן, און אנדערע פעלדער. מיט דער קאנטינעווערליכער אנטוויקלונג פון קאמפאזיט מאטעריאלן, האט זיך די אנווענדונג פון זעלטענע ערדן אויך פארברייטערט צום פעלד פון קאמפאזיט מאטעריאלן, צוציענדיק ברייטע אויפמערקזאמקייט אין פארבעסערן די אינטערפייס אייגנשאפטן צווישן העטעראגענע מאטעריאלן.

די הויפּט אַפּליקאַציע פֿאָרמען פֿון זעלטענע ערד אין דער צוגרייטונג פֿון קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן זענען: ① צולייגןזעלטענע ערד מעטאַלןצו קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן; ② צולייגן אין דער פאָרעם פוןזעלטענע ערד אָקסיידןצום קאָמפּאָזיט מאַטעריאַל; ③ פּאָלימערן דאָפּירט אָדער באַנדאַד מיט זעלטן ערד מעטאַלן אין פּאָלימערן ווערן גענוצט ווי מאַטריץ מאַטעריאַלן אין קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן. צווישן די אויבן דריי פארמען פון זעלטן ערד אַפּליקאַציע, די ערשטע צוויי פארמען ווערן מערסטנס צוגעגעבן צו מעטאַל מאַטריץ קאָמפּאָזיט, בשעת די דריטע ווערט מערסטנס געווענדט צו פּאָלימער מאַטריץ קאָמפּאָזיטן, און די קעראַמישע מאַטריץ קאָמפּאָזיט ווערן מערסטנס צוגעגעבן אין דער צווייטער פארעם.

זעלטענע ערדעס ווירקט דער עיקר אויף מעטאַל מאַטריץ און קעראַמיש מאַטריץ קאָמפּאָזיט אין דער פאָרעם פון אַדיטיוון, סטאַביליזאַטאָרן און סינטערינג אַדיטיוון, וואָס פֿאַרבעסערט זייער פאָרשטעלונג שטאַרק, רעדוצירט פּראָדוקציע קאָסטן און מאַכט מעגלעך זיין אינדוסטריעלע אַפּליקאַציע.

די צוגאב פון זעלטענע ערד עלעמענטן ווי אַדיטיוון אין קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן שפּילט דער הויפּט אַ ראָלע אין פֿאַרבעסערן די צובינד פאָרשטעלונג פון קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן און העכערן די ראַפינירן פון מעטאַל מאַטריץ גריינז. דער מעקאַניזאַם פון קאַמף איז ווי גייט.

① פֿאַרבעסערן די נאַסקייט צווישן דער מעטאַל מאַטריץ און דער פֿאַרשטאַרקונג פֿאַזע. די עלעקטראָנעגאַטיוויטעט פֿון זעלטענע ערד עלעמענטן איז רעלאַטיוו נידעריק (ווי קלענער די עלעקטראָנעגאַטיוויטעט פֿון מעטאַלן, אַלץ מער אַקטיוו די עלעקטראָנעגאַטיוויטעט פֿון ניט-מעטאַלן). למשל, La איז 1.1, Ce איז 1.12, און Y איז 1.22. די עלעקטראָנעגאַטיוויטעט פֿון געוויינטלעכן באַזע מעטאַל Fe איז 1.83, Ni איז 1.91, און Al איז 1.61. דעריבער, זעלטענע ערד עלעמענטן וועלן פּרעפֿערענציעל אַדסאָרבירן אויף די קערל גרענעצן פֿון דער מעטאַל מאַטריץ און פֿאַרשטאַרקונג פֿאַזע בעת דעם שמעלץ פּראָצעס, רעדוצירן זייער אינטערפֿייס ענערגיע, פאַרגרעסערן די אַדכיזשאַן אַרבעט פֿון דער אינטערפֿייס, רעדוצירן דעם נאַסקייט ווינקל, און דערמיט פֿאַרבעסערן די נאַסקייט צווישן דער מאַטריץ און פֿאַרשטאַרקונג פֿאַזע. פֿאָרשונג האָט געוויזן אַז די צוגאב פֿון La עלעמענט צו דער אַלומינום מאַטריץ פֿאַרבעסערט עפֿעקטיוו די נאַסקייט פֿון AlO און אַלומינום פֿליסיקייט, און פֿאַרבעסערט די מיקראָסטרוקטור פֿון קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן.

② פארבעסערן די פארפעיינערונג פון מעטאל מאטריץ קערלעך. די אויפלעזלעכקייט פון זעלטענע ערד אין מעטאל קריסטאל איז קליין, ווייל דער אטאמישער ראדיוס פון זעלטענע ערד עלעמענטן איז גרויס, און דער אטאמישער ראדיוס פון מעטאל מאטריץ איז רעלאטיוו קליין. דער אריינגאנג פון זעלטענע ערד עלעמענטן מיט א גרעסערן ראדיוס אין די מאטריץ לאטיס וועט פאראורזאכן לאטיס פארדרייאונג, וואס וועט פארגרעסערן די סיסטעם ענערגיע. כדי צו האלטן די נידריגסטע פרייע ענערגיע, קענען זעלטענע ערד אטאמען נאר אנרייכערן צו אומגלייכע קערל גרענעצן, וואס צו א געוויסן גראד שטערט דעם פרייען וואוקס פון מאטריץ קערלעך. אין דער זעלבער צייט, וועלן די פאררייכערטע זעלטענע ערד עלעמענטן אויך אדסארבירן אנדערע צומיש עלעמענטן, פארגרעסערן דעם קאנצענטראציע גראדיענט פון צומיש עלעמענטן, פאראורזאכן לאקאלע קאמפאנענט אונטערקילונג, און פארשטארקן דעם העטעראגענעם נוקלעאציע עפעקט פון דער פליסיגער מעטאל מאטריץ. אין דערצו, די אונטערקילונג פאראורזאכט דורך עלעמענטאר סעגרעגאציע קען אויך פארבעסערן די פארמאציע פון ​​סעגרעגירטע פארבינדונגען און ווערן עפעקטיווע העטעראגענע נוקלעאציע פארטיקלען, דערמיט פארבעסערן די פארפעיינערונג פון די מעטאל מאטריץ קערלעך.

③ רייניקן די קערנדל גרענעצן. צוליב דער שטאַרקער אַפיניטי צווישן זעלטענע ערד עלעמענטן און עלעמענטן ווי O, S, P, N, אאז"וו, איז די סטאַנדאַרט פרייע ענערגיע פון ​​פאָרמירונג פֿאַר אָקסיידן, סולפידן, פאָספידן און ניטרידן נידעריק. די קאַמפּאַונדז האָבן אַ הויך שמעלץ פונקט און נידעריקע געדיכטקייט, עטלעכע פון ​​​​וואָס קענען זיין אַוועקגענומען דורך שווימען אַרויף פון די אַלוי פליסיקייט, בשעת אנדערע זענען גלייַך פאַרשפּרייט אין די קערנדל, וואָס רעדוצירט די סעגרעגאַציע פון ​​​​פאַרפּעסטיקונגען ביי די קערנדל גרענעץ, דערמיט רייניקן די קערנדל גרענעץ און פֿאַרבעסערן זייַן שטאַרקייט.

עס איז וויכטיג צו באַמערקן אַז, צוליב דער הויכער אַקטיוויטעט און נידעריקן שמעלץ-פּונקט פון זעלטענע ערד מעטאַלן, ווען זיי ווערן צוגעגעבן צו מעטאַל מאַטריץ קאָמפּאָזיט, דאַרף זייער קאָנטאַקט מיט זויערשטאָף ספּעציעל קאָנטראָלירט ווערן בעת ​​דעם צוגאב פּראָצעס.

א גרויסע צאָל פּראַקטיקעס האָבן באַוויזן אַז צולייגן זעלטענע ערד אָקסיידן ווי סטאַביליזאַטאָרן, סינטערינג הילף-מיטלען, און דאָפּינג מאָדיפיערס צו פֿאַרשידענע מעטאַל מאַטריץ און קעראַמיק מאַטריץ קאָמפּאָזיט קען שטארק פֿאַרבעסערן די שטאַרקייט און טאַפנאַס פון מאַטעריאַלן, רעדוצירן זייער סינטערינג טעמפּעראַטור, און אַזוי רעדוצירן פּראָדוקציע קאָסטן. דער הויפּט מעханіזם פון זיין קאַמף איז ווי גייט.

① אלס א סינטערינג צוגאב, קען עס פארבעסערן סינטערינג און רעדוצירן פאראזיטעט אין קאמפאזיט מאטעריאלן. דער צוגאב פון סינטערינג צוגאב איז צו שאפן א פליסיגע פאזע ביי הויכע טעמפעראטורן, רעדוצירן די סינטערינג טעמפעראטור פון קאמפאזיט מאטעריאלן, פארהיטן די הויך-טעמפעראטור דעקאמפאזיציע פון ​​מאטעריאלן בעת ​​דעם סינטערינג פראצעס, און באקומען געדיכט קאמפאזיט מאטעריאלן דורך פליסיגע פאזע סינטערינג. צוליב דער הויכער סטאביליטעט, שוואכער הויך-טעמפעראטור וואלאטיליטעט, און הויכע שמעלץ און קאכן פונקטן פון זעלטענע ערד אקסיידן, קענען זיי שאפן גלאז פאזעס מיט אנדערע רוי מאטעריאלן און פארבעסערן סינטערינג, מאכנדיג זיי אן עפעקטיווער צוגאב. אין דער זעלבער צייט, קען דער זעלטענער ערד אקסייד אויך שאפן א פעסטע לייזונג מיט דער קעראמישער מאטריץ, וואס קען שאפן קריסטאל חסרונות אינעווייניג, אקטיווירן די גיטער און פארבעסערן סינטערינג.

② פֿאַרבעסערן מיקראָסטרוקטור און פֿאַרפֿײַנערן קערל גרייס. צוליב דעם פֿאַקט אַז די צוגעגעבענע זעלטענע ערד אָקסיידן עקזיסטירן דער עיקר בײַ די קערל גרענעצן פֿון דער מאַטריץ, און צוליב זייער גרויסן באַנד, האָבן זעלטענע ערד אָקסיידן אַ הויכע מיגראַציע קעגנשטאַנד אין דער סטרוקטור, און אויך שטערן די מיגראַציע פֿון אַנדערע יאָנען, דערמיט פֿאַרקלענערנדיק די מיגראַציע קורס פֿון קערל גרענעצן, פֿאַרהיטנדיק קערל וווּקס, און פֿאַרהיטנדיק דעם אַבנאָרמאַלן וווּקס פֿון קערלעך בעת הויך-טעמפּעראַטור סינטערינג. זיי קענען באַקומען קליינע און מונדיר קערלעך, וואָס איז גינסטיק צו דער פֿאָרמירונג פֿון געדיכטע סטרוקטורן; פֿון דער אַנדערער זײַט, דורך דאָפּינג זעלטענע ערד אָקסיידן, גייען זיי אַרײַן אין דער קערל גרענעץ גלאָז פֿאַזע, פֿאַרבעסערנדיק די שטאַרקייט פֿון דער גלאָז פֿאַזע און דערמיט דערגרייכנדיק די ציל פֿון פֿאַרבעסערן די מעכאַנישע אייגנשאַפֿטן פֿון דעם מאַטעריאַל.

זעלטענע ערד עלעמענטן אין פּאָלימער מאַטריץ קאָמפּאָזיטן ווירקן זיי דער הויפּט דורך פֿאַרבעסערן די אייגנשאַפֿטן פֿון דער פּאָלימער מאַטריץ. זעלטענע ערד אָקסיידן קענען פֿאַרגרעסערן די טערמישע דעקאָמפּאָזיציע טעמפּעראַטור פֿון פּאָלימערן, בשעת זעלטענע ערד קאַרבאָקסילאַטן קענען פֿאַרבעסערן די טערמישע סטאַביליטעט פֿון פּאָליוויניל קלאָריד. דאָפּינג פּאָליסטירען מיט זעלטענע ערד קאַמפּאַונדז קען פֿאַרבעסערן די סטאַביליטעט פֿון פּאָליסטירען און באַדייטנד פֿאַרגרעסערן זײַן אימפּאַקט שטאַרקייט און בענדינג שטאַרקייט.