tətbiqiNadir torpaqKompozit materiallarda
Nadir torpaq elementləri unikal 4f elektron quruluşa, böyük atom maqnit momentinə, güclü spin birləşməsinə və digər xüsusiyyətlərə malikdir.Digər elementlərlə komplekslər əmələ gətirərkən onların koordinasiya sayı 6-dan 12-yə qədər dəyişə bilər. Nadir torpaq birləşmələri müxtəlif kristal quruluşlara malikdir.Nadir torpaqların xüsusi fiziki-kimyəvi xassələri onları yüksək keyfiyyətli polad və əlvan metalların, xüsusi şüşə və yüksək məhsuldar keramika, daimi maqnit materialları, hidrogen saxlama materialları, luminescent və lazer materialları, nüvə materiallarının əridilməsində geniş istifadə etməyə imkan verir. , və digər sahələr.Kompozit materialların davamlı inkişafı ilə nadir torpaqların tətbiqi kompozit materiallar sahəsinə də genişləndi və heterojen materiallar arasında interfeys xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılmasında geniş diqqəti cəlb etdi.
Kompozit materialların hazırlanmasında nadir torpaqların əsas tətbiqi formalarına aşağıdakılar daxildir: ① əlavənadir torpaq metallarıkompozit materiallara;② şəklində əlavə edinnadir torpaq oksidlərikompozit materiala;③ Polimerlərdə aşqarlanmış və ya nadir torpaq metalları ilə bağlanmış polimerlər kompozit materiallarda matris materialları kimi istifadə olunur.Nadir torpaq tətbiqinin yuxarıdakı üç forması arasında ilk iki forma əsasən metal matris kompozitinə əlavə edilir, üçüncüsü əsasən polimer matrix kompozitlərinə tətbiq edilir və keramika matris kompoziti əsasən ikinci formada əlavə olunur.
Nadir torpaqəsasən metal matris və keramika matris kompoziti üzərində aşqarlar, stabilizatorlar və sinterləşdirici əlavələr şəklində fəaliyyət göstərir, onların işini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır, istehsal xərclərini azaldır və sənayedə tətbiqini mümkün edir.
Kompozit materiallara əlavələr kimi nadir torpaq elementlərinin əlavə edilməsi, əsasən, kompozit materialların interfeys performansının yaxşılaşdırılmasında və metal matris taxıllarının incələnməsinin təşviqində rol oynayır.Fəaliyyət mexanizmi aşağıdakı kimidir.
① Metal matris ilə möhkəmləndirici faza arasında nəmlənmə qabiliyyətini yaxşılaşdırın.Nadir torpaq elementlərinin elektronmənfiliyi nisbətən aşağıdır (metalların elektronmənfiliyi nə qədər kiçik olsa, qeyri-metalların elektronmənfiliyi bir o qədər aktivdir).Məsələn, La 1,1, Ce 1,12, Y 1,22-dir.Ümumi əsas metal Fe-nin elektronmənfiliyi 1,83, Ni 1,91, Al isə 1,61-dir.Buna görə də, nadir torpaq elementləri əritmə prosesi zamanı metal matrisinin və armatur fazasının taxıl sərhədlərinə üstünlük verərək, onların interfeys enerjisini azaldacaq, interfeysin yapışma işini artıracaq, islanma bucağını azaldacaq və bununla da matrisa arasında nəmlənmə qabiliyyətini yaxşılaşdıracaqdır. və möhkəmləndirmə mərhələsi.Tədqiqatlar göstərdi ki, alüminium matrisə La elementinin əlavə edilməsi AlO və alüminium mayesinin islanmasını effektiv şəkildə yaxşılaşdırır və kompozit materialların mikro strukturunu yaxşılaşdırır.
② Metal matris taxıllarının incəliyini təşviq edin.Nadir torpağın metal kristalında həllolma qabiliyyəti kiçikdir, çünki nadir torpaq elementlərinin atom radiusu böyük, metal matrisin atom radiusu isə nisbətən kiçikdir.Daha böyük radiuslu nadir torpaq elementlərinin matris qəfəsinə daxil olması şəbəkənin təhrifinə səbəb olacaq ki, bu da sistemin enerjisini artıracaq.Ən aşağı sərbəst enerjini saxlamaq üçün nadir torpaq atomları yalnız nizamsız taxıl sərhədlərinə doğru zənginləşə bilər ki, bu da müəyyən dərəcədə matriks taxıllarının sərbəst böyüməsinə mane olur.Eyni zamanda, zənginləşdirilmiş nadir torpaq elementləri digər ərinti elementlərini də adsorbsiya edəcək, ərinti elementlərinin konsentrasiya qradiyentini artıracaq, yerli komponentin soyumasına səbəb olacaq və maye metal matrisinin heterojen nüvə təsirini gücləndirəcəkdir.Bundan əlavə, elementar seqreqasiya nəticəsində yaranan zəif soyutma da ayrılmış birləşmələrin əmələ gəlməsinə kömək edə bilər və təsirli heterojen nüvəli hissəciklərə çevrilə bilər və bununla da metal matris taxıllarının zərifləşməsinə kömək edə bilər.
③ Taxıl sərhədlərini təmizləyin.Nadir torpaq elementləri ilə O, S, P, N və s. kimi elementlər arasında güclü yaxınlıq olduğuna görə oksidlər, sulfidlər, fosfidlər və nitridlər üçün standart sərbəst əmələgəlmə enerjisi aşağıdır.Bu birləşmələr yüksək ərimə nöqtəsinə və aşağı sıxlığa malikdir, bəziləri ərinti mayesindən yuxarı qalxaraq çıxarıla bilər, digərləri isə taxıl daxilində bərabər paylanır, taxıl sərhədində çirklərin ayrılmasını azaldır, bununla da taxıl sərhədini təmizləyir və gücünü artırır.
Qeyd etmək lazımdır ki, nadir torpaq metalları yüksək aktivliyə və aşağı ərimə temperaturuna malik olduğundan, metal matrisli kompozitə əlavə olunduqda əlavə prosesində onların oksigenlə təması xüsusi nəzarət edilməlidir.
Çox sayda təcrübə sübut etdi ki, nadir torpaq oksidlərinin stabilizatorlar, sinterləmə köməkçiləri və dopinq dəyişdiriciləri kimi müxtəlif metal matrisə və keramika matrisa kompozitlərinə əlavə edilməsi materialların möhkəmliyini və möhkəmliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra, onların sinterləmə temperaturunu azalda bilər və beləliklə, istehsal xərclərini azalda bilər.Onun hərəkətinin əsas mexanizmi aşağıdakı kimidir.
① Sinterləmə aşqar kimi o, sinterləşməni təşviq edə və kompozit materiallarda məsaməliyi azalda bilər.Sinterləşdirici əlavələrin əlavə edilməsi yüksək temperaturda maye faza yaratmaq, kompozit materialların sinterləmə temperaturunu azaltmaq, sinterləmə prosesi zamanı materialların yüksək temperaturda parçalanmasının qarşısını almaq və maye fazalı sinterləmə yolu ilə sıx kompozit materialları əldə etməkdir.Nadir torpaq oksidlərinin yüksək dayanıqlığı, zəif yüksək temperatur dəyişkənliyi və yüksək ərimə və qaynama nöqtələrinə görə digər xammallarla şüşə fazaları yarada və sinterləşməni təşviq edərək onları effektiv əlavə halına gətirə bilər.Eyni zamanda, nadir torpaq oksidi də keramika matris ilə bərk məhlul meydana gətirə bilər ki, bu da içəridə kristal qüsurları yarada, qəfəsləri aktivləşdirə və sinterləşməni təşviq edə bilər.
② Mikro strukturu təkmilləşdirin və taxıl ölçüsünü dəqiqləşdirin.Əlavə edilmiş nadir torpaq oksidləri əsasən matrisin taxıl hüdudlarında mövcud olduğuna görə və onların böyük həcminə görə nadir torpaq oksidləri strukturda yüksək miqrasiya müqavimətinə malikdir və həmçinin digər ionların miqrasiyasına mane olur və bununla da miqrasiyanı azaldır. taxıl sərhədlərinin miqrasiya sürəti, taxıl böyüməsini maneə törədir və yüksək temperaturda sinterləmə zamanı taxılların anormal böyüməsinə mane olur.Onlar sıx strukturların formalaşması üçün əlverişli olan kiçik və vahid taxıllar əldə edə bilərlər;Digər tərəfdən, nadir torpaq oksidlərini dopinq etməklə, onlar taxıl sərhəd şüşə fazasına daxil olur, şüşə fazanın möhkəmliyini artırır və beləliklə, materialın mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq məqsədinə nail olurlar.
Polimer matrisli kompozitlərdəki nadir torpaq elementləri əsasən polimer matrisinin xassələrini yaxşılaşdırmaqla onlara təsir göstərir.Nadir torpaq oksidləri polimerlərin termal parçalanma temperaturunu artıra bilər, nadir torpaq karboksilatları isə polivinilxloridin istilik sabitliyini yaxşılaşdıra bilər.Polistirolun nadir torpaq birləşmələri ilə dopinq edilməsi polistirolun dayanıqlığını yaxşılaşdıra və onun təsir gücünü və əyilmə gücünü əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.
Göndərmə vaxtı: 26 aprel 2023-cü il