സംയോജിത വസ്തുക്കളിൽ അപൂർവ ഭൂമിയുടെ പ്രയോഗം

അപേക്ഷഅപൂർവ ഭൂമിസംയോജിത വസ്തുക്കളിൽ
അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾക്ക് സവിശേഷമായ 4f ഇലക്ട്രോണിക് ഘടന, വലിയ ആറ്റോമിക് കാന്തിക നിമിഷം, ശക്തമായ സ്പിൻ കപ്ലിംഗ്, മറ്റ് സവിശേഷതകൾ എന്നിവയുണ്ട്. മറ്റ് മൂലകങ്ങളുമായി കോംപ്ലക്സുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, അവയുടെ ഏകോപന സംഖ്യ 6 മുതൽ 12 വരെ വ്യത്യാസപ്പെടാം. അപൂർവ എർത്ത് സംയുക്തങ്ങൾക്ക് വൈവിധ്യമാർന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളുണ്ട്. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സ്റ്റീൽ, നോൺ-ഫെറസ് ലോഹങ്ങൾ, പ്രത്യേക ഗ്ലാസ്, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള സെറാമിക്സ്, സ്ഥിരമായ കാന്ത വസ്തുക്കൾ, ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​വസ്തുക്കൾ, ലുമിനസെന്റ്, ലേസർ വസ്തുക്കൾ, ന്യൂക്ലിയർ വസ്തുക്കൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയുടെ ഉരുക്കലിൽ അപൂർവ എർത്ത് അവയെ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ തുടർച്ചയായ വികസനത്തോടെ, അപൂർവ എർത്ത് പ്രയോഗം സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ മേഖലയിലേക്കും വ്യാപിച്ചു, വൈവിധ്യമാർന്ന വസ്തുക്കൾക്കിടയിലുള്ള ഇന്റർഫേസ് ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിൽ വ്യാപകമായ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു.

സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ അപൂർവ ഭൂമിയുടെ പ്രധാന പ്രയോഗ രൂപങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: ① കൂട്ടിച്ചേർക്കൽഅപൂർവ ഭൂമി ലോഹങ്ങൾസംയുക്ത വസ്തുക്കളിലേക്ക്; ② രൂപത്തിൽ ചേർക്കുകഅപൂർവ ഭൂമി ഓക്സൈഡുകൾസംയുക്ത വസ്തുവിലേക്ക്; ③ പോളിമറുകളിൽ അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങളുമായി ഡോപ്പ് ചെയ്തതോ ബന്ധിപ്പിച്ചതോ ആയ പോളിമറുകൾ സംയുക്ത വസ്തുക്കളിൽ മാട്രിക്സ് വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. മുകളിലുള്ള മൂന്ന് തരത്തിലുള്ള അപൂർവ എർത്ത് പ്രയോഗങ്ങളിൽ, ആദ്യത്തെ രണ്ട് രൂപങ്ങൾ കൂടുതലും ലോഹ മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റിലാണ് ചേർക്കുന്നത്, മൂന്നാമത്തേത് പ്രധാനമായും പോളിമർ മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റുകളിലും, സെറാമിക് മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റ് പ്രധാനമായും രണ്ടാമത്തെ രൂപത്തിലും ചേർക്കുന്നു.

അപൂർവ ഭൂമിപ്രധാനമായും ലോഹ മാട്രിക്സിലും സെറാമിക് മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റിലും അഡിറ്റീവുകൾ, സ്റ്റെബിലൈസറുകൾ, സിന്ററിംഗ് അഡിറ്റീവുകൾ എന്നിവയുടെ രൂപത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അവയുടെ പ്രകടനം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നു, അതിന്റെ വ്യാവസായിക പ്രയോഗം സാധ്യമാക്കുന്നു.

സംയുക്ത വസ്തുക്കളിൽ അഡിറ്റീവുകളായി അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ ചേർക്കുന്നത് പ്രധാനമായും സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ ഇന്റർഫേസ് പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലും ലോഹ മാട്രിക്സ് ഗ്രെയിനുകളുടെ പരിഷ്കരണം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിലും ഒരു പങ്കു വഹിക്കുന്നു. പ്രവർത്തന സംവിധാനം ഇപ്രകാരമാണ്.

① ലോഹ മാട്രിക്സിനും ബലപ്പെടുത്തൽ ഘട്ടത്തിനും ഇടയിലുള്ള നനവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുക. അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോനെഗറ്റിവിറ്റി താരതമ്യേന കുറവാണ് (ലോഹങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോനെഗറ്റിവിറ്റി ചെറുതാകുമ്പോൾ, ലോഹങ്ങളല്ലാത്തവയുടെ ഇലക്ട്രോനെഗറ്റിവിറ്റി കൂടുതൽ സജീവമാകും). ഉദാഹരണത്തിന്, La 1.1 ഉം Ce 1.12 ഉം Y 1.22 ഉം ആണ്. സാധാരണ ബേസ് ലോഹമായ Fe യുടെ ഇലക്ട്രോനെഗറ്റിവിറ്റി 1.83 ഉം Ni 1.91 ഉം Al 1.61 ഉം ആണ്. അതിനാൽ, ഉരുക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ ലോഹ മാട്രിക്സിന്റെയും ബലപ്പെടുത്തൽ ഘട്ടത്തിന്റെയും ധാന്യ അതിരുകളിൽ അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ മുൻഗണന നൽകി ആഗിരണം ചെയ്യും, അവയുടെ ഇന്റർഫേസ് ഊർജ്ജം കുറയ്ക്കുകയും, ഇന്റർഫേസിന്റെ അഡീഷൻ വർക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും, വെറ്റിംഗ് ആംഗിൾ കുറയ്ക്കുകയും, അതുവഴി മാട്രിക്സിനും ബലപ്പെടുത്തൽ ഘട്ടത്തിനും ഇടയിലുള്ള നനവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. അലുമിനിയം മാട്രിക്സിൽ La മൂലകം ചേർക്കുന്നത് AlO യുടെയും അലുമിനിയം ദ്രാവകത്തിന്റെയും നനവ് ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും, സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ സൂക്ഷ്മഘടന മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഗവേഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.

② ലോഹ മാട്രിക്സ് ധാന്യങ്ങളുടെ പരിഷ്കരണം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുക. ലോഹ ക്രിസ്റ്റലിലെ അപൂർവ എർത്തിന്റെ ലയിക്കുന്ന കഴിവ് ചെറുതാണ്, കാരണം അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങളുടെ ആറ്റോമിക് ആരം വലുതാണ്, ലോഹ മാട്രിക്സിന്റെ ആറ്റോമിക് ആരം താരതമ്യേന ചെറുതാണ്. വലിയ ആരമുള്ള അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾ മാട്രിക്സ് ലാറ്റിസിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നത് ലാറ്റിസ് വികലതയ്ക്ക് കാരണമാകും, ഇത് സിസ്റ്റം ഊർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കും. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സ്വതന്ത്ര ഊർജ്ജം നിലനിർത്താൻ, അപൂർവ എർത്ത് ആറ്റങ്ങൾക്ക് ക്രമരഹിതമായ ധാന്യ അതിരുകളിലേക്ക് മാത്രമേ സമ്പുഷ്ടമാക്കാൻ കഴിയൂ, ഇത് ഒരു പരിധിവരെ മാട്രിക്സ് ധാന്യങ്ങളുടെ സ്വതന്ത്ര വളർച്ചയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. അതേസമയം, സമ്പുഷ്ടമായ അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾ മറ്റ് അലോയ് മൂലകങ്ങളെയും ആഗിരണം ചെയ്യും, അലോയ് മൂലകങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത ഗ്രേഡിയന്റ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും, പ്രാദേശിക ഘടക അണ്ടർകൂളിംഗിന് കാരണമാവുകയും, ദ്രാവക ലോഹ മാട്രിക്സിന്റെ വൈവിധ്യമാർന്ന ന്യൂക്ലിയേഷൻ പ്രഭാവം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. കൂടാതെ, മൂലക വേർതിരിവ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന അണ്ടർകൂളിംഗ് വേർതിരിക്കപ്പെട്ട സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും ഫലപ്രദമായ വൈവിധ്യമാർന്ന ന്യൂക്ലിയേഷൻ കണികകളായി മാറുകയും അതുവഴി ലോഹ മാട്രിക്സ് ധാന്യങ്ങളുടെ പരിഷ്കരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും.

③ ധാന്യ അതിർത്തികൾ ശുദ്ധീകരിക്കുക. അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങളും O, S, P, N തുടങ്ങിയ മൂലകങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ശക്തമായ അടുപ്പം കാരണം, ഓക്സൈഡുകൾ, സൾഫൈഡുകൾ, ഫോസ്ഫൈഡുകൾ, നൈട്രൈഡുകൾ എന്നിവയുടെ രൂപീകരണത്തിന്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഫ്രീ എനർജി കുറവാണ്. ഈ സംയുക്തങ്ങൾക്ക് ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കവും കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയുമുണ്ട്, അവയിൽ ചിലത് അലോയ് ദ്രാവകത്തിൽ നിന്ന് പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നതിലൂടെ നീക്കംചെയ്യാം, മറ്റുള്ളവ ധാന്യത്തിനുള്ളിൽ തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ധാന്യ അതിർത്തിയിലെ മാലിന്യങ്ങളുടെ വേർതിരിവ് കുറയ്ക്കുന്നു, അതുവഴി ധാന്യ അതിർത്തി ശുദ്ധീകരിക്കുകയും അതിന്റെ ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങളുടെ ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയും കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കവും കാരണം, ലോഹ മാട്രിക്സ് സംയുക്തത്തിലേക്ക് ചേർക്കുമ്പോൾ, സങ്കലന പ്രക്രിയയിൽ ഓക്സിജനുമായുള്ള അവയുടെ സമ്പർക്കം പ്രത്യേകം നിയന്ത്രിക്കേണ്ടതുണ്ട് എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.

വ്യത്യസ്ത ലോഹ മാട്രിക്സിലും സെറാമിക് മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റിലും സ്റ്റെബിലൈസറുകൾ, സിന്ററിംഗ് എയ്ഡുകൾ, ഡോപ്പിംഗ് മോഡിഫയറുകൾ എന്നിവയായി അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ ചേർക്കുന്നത് വസ്തുക്കളുടെ ശക്തിയും കാഠിന്യവും വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്നും അവയുടെ സിന്ററിംഗ് താപനില കുറയ്ക്കുമെന്നും അതുവഴി ഉൽപാദനച്ചെലവ് കുറയ്ക്കുമെന്നും നിരവധി രീതികൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്. അതിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ പ്രധാന സംവിധാനം ഇപ്രകാരമാണ്.

① ഒരു സിന്ററിംഗ് അഡിറ്റീവായി, ഇത് സംയുക്ത വസ്തുക്കളിൽ സിന്ററിംഗ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും പോറോസിറ്റി കുറയ്ക്കാനും കഴിയും. സിന്ററിംഗ് അഡിറ്റീവുകൾ ചേർക്കുന്നത് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഒരു ദ്രാവക ഘട്ടം സൃഷ്ടിക്കുക, സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ സിന്ററിംഗ് താപനില കുറയ്ക്കുക, സിന്ററിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ വസ്തുക്കളുടെ ഉയർന്ന താപനില വിഘടനം തടയുക, ലിക്വിഡ് ഫേസ് സിന്ററിംഗ് വഴി സാന്ദ്രമായ സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ നേടുക എന്നിവയാണ്. അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകളുടെ ഉയർന്ന സ്ഥിരത, ദുർബലമായ ഉയർന്ന താപനില അസ്ഥിരത, ഉയർന്ന ഉരുകൽ, തിളപ്പിക്കൽ പോയിന്റുകൾ എന്നിവ കാരണം, അവയ്ക്ക് മറ്റ് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുമായി ഗ്ലാസ് ഘട്ടങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്താനും സിന്ററിംഗ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും കഴിയും, ഇത് അവയെ ഫലപ്രദമായ ഒരു അഡിറ്റീവാക്കി മാറ്റുന്നു. അതേസമയം, അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡിന് സെറാമിക് മാട്രിക്സുമായി ഖര ലായനി രൂപപ്പെടുത്താനും കഴിയും, ഇത് ഉള്ളിൽ ക്രിസ്റ്റൽ വൈകല്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാനും ലാറ്റിസ് സജീവമാക്കാനും സിന്ററിംഗ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും കഴിയും.

② സൂക്ഷ്മഘടന മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ധാന്യത്തിന്റെ വലുപ്പം പരിഷ്കരിക്കുകയും ചെയ്യുക. മാട്രിക്സിന്റെ ധാന്യ അതിർത്തികളിലാണ് ചേർക്കുന്ന അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ പ്രധാനമായും നിലനിൽക്കുന്നത് എന്നതും, അവയുടെ വലിയ അളവ് കാരണം, അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾക്ക് ഘടനയിൽ ഉയർന്ന മൈഗ്രേഷൻ പ്രതിരോധമുണ്ട്, കൂടാതെ മറ്റ് അയോണുകളുടെ മൈഗ്രേഷനും തടസ്സമാകുന്നു, അതുവഴി ധാന്യ അതിർത്തികളുടെ മൈഗ്രേഷൻ നിരക്ക് കുറയ്ക്കുകയും ധാന്യ വളർച്ചയെ തടയുകയും ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള സിന്ററിംഗ് സമയത്ത് ധാന്യങ്ങളുടെ അസാധാരണ വളർച്ചയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അവയ്ക്ക് ചെറുതും ഏകീകൃതവുമായ ധാന്യങ്ങൾ ലഭിക്കും, ഇത് ഇടതൂർന്ന ഘടനകളുടെ രൂപീകരണത്തിന് സഹായകമാണ്; മറുവശത്ത്, അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, അവ ധാന്യ അതിർത്തി ഗ്ലാസ് ഘട്ടത്തിൽ പ്രവേശിക്കുന്നു, ഗ്ലാസ് ഘട്ടത്തിന്റെ ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും അതുവഴി മെറ്റീരിയലിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുക എന്ന ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

പോളിമർ മാട്രിക്സ് കമ്പോസിറ്റുകളിലെ അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾ പ്രധാനമായും പോളിമർ മാട്രിക്സിന്റെ ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെയാണ് അവയെ ബാധിക്കുന്നത്. അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ പോളിമറുകളുടെ താപ വിഘടന താപനില വർദ്ധിപ്പിക്കും, അതേസമയം അപൂർവ എർത്ത് കാർബോക്‌സിലേറ്റുകൾ പോളി വിനൈൽ ക്ലോറൈഡിന്റെ താപ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തും. അപൂർവ എർത്ത് സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പോളിസ്റ്റൈറൈൻ ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നത് പോളിസ്റ്റൈറൈനിന്റെ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും അതിന്റെ ആഘാത ശക്തിയും വളയുന്ന ശക്തിയും ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും.