സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളിൽ അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകളുടെ സ്വാധീനം എന്താണ്?

സെറാമിക്സ്, ലോഹ വസ്തുക്കൾ, പോളിമർ വസ്തുക്കൾ എന്നിവയാണ് മൂന്ന് പ്രധാന ഖര വസ്തുക്കളായി പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം, നാശന പ്രതിരോധം, വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം തുടങ്ങിയ നിരവധി മികച്ച ഗുണങ്ങൾ സെറാമിക്കിനുണ്ട്, കാരണം സെറാമിക്സിന്റെ ആറ്റോമിക് ബോണ്ടിംഗ് മോഡ് അയോണിക് ബോണ്ട്, കോവാലന്റ് ബോണ്ട് അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന ബോണ്ട് ഊർജ്ജമുള്ള മിക്സഡ് അയോൺ-കോവാലന്റ് ബോണ്ട് ആണ്. സെറാമിക് കോട്ടിംഗിന് അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ പുറം ഉപരിതലത്തിന്റെ രൂപം, ഘടന, പ്രകടനം എന്നിവ മാറ്റാൻ കഴിയും, കോട്ടിംഗ്-സബ്‌സ്ട്രേറ്റ് കോമ്പോസിറ്റ് അതിന്റെ പുതിയ പ്രകടനത്തിന് അനുകൂലമാണ്. അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ യഥാർത്ഥ സ്വഭാവസവിശേഷതകളെ ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം, സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകളുമായി ജൈവികമായി സംയോജിപ്പിക്കാനും രണ്ട് തരം വസ്തുക്കളുടെയും സമഗ്രമായ ഗുണങ്ങൾക്ക് പൂർണ്ണമായ പ്രാധാന്യം നൽകാനും ഇതിന് കഴിയും, അതിനാൽ ഇത് എയ്‌റോസ്‌പേസ്, വ്യോമയാനം, ദേശീയ പ്രതിരോധം, രാസ വ്യവസായം, മറ്റ് വ്യവസായങ്ങൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അപൂർവ്വമായ 4f ഇലക്ട്രോണിക് ഘടനയും ഭൗതിക, രാസ ഗുണങ്ങളും കാരണം, പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ "നിധി മന്ദിരം" എന്നാണ് അപൂർവ ഭൂമിയെ വിളിക്കുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും, ശുദ്ധമായ അപൂർവ ഭൂമി ലോഹങ്ങൾ ഗവേഷണത്തിൽ നേരിട്ട് ഉപയോഗിക്കുന്നത് വളരെ അപൂർവമാണ്, കൂടാതെ അപൂർവ ഭൂമി സംയുക്തങ്ങളാണ് കൂടുതലും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഏറ്റവും സാധാരണമായ സംയുക്തങ്ങൾ CeO2, La2O3, Y2O3, LaF3, CeF, CeS, അപൂർവ ഭൂമി ഫെറോസിലിക്കൺ എന്നിവയാണ്. ഈ അപൂർവ ഭൂമി സംയുക്തങ്ങൾക്ക് സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെയും സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെയും ഘടനയും ഗുണങ്ങളും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.

സെറാമിക് വസ്തുക്കളിൽ അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകളുടെ പ്രയോഗം I.

സ്റ്റെബിലൈസറുകളായി അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾ ചേർക്കുന്നതും വ്യത്യസ്ത സെറാമിക്സുകളിൽ എയ്ഡ്‌സിനെ സിന്റർ ചെയ്യുന്നതും സിന്ററിംഗ് താപനില കുറയ്ക്കുകയും ചില ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സുകളുടെ ശക്തിയും കാഠിന്യവും മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും അതുവഴി ഉൽപാദനച്ചെലവ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. അതേസമയം, സെമികണ്ടക്ടർ ഗ്യാസ് സെൻസറുകൾ, മൈക്രോവേവ് മീഡിയ, പീസോ ഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സ്, മറ്റ് ഫങ്ഷണൽ സെറാമിക്സ് എന്നിവയിലും അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. അലുമിന സെറാമിക്സിൽ ഒരു അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡ് ചേർക്കുന്നതിനേക്കാൾ രണ്ടോ അതിലധികമോ അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ ഒരുമിച്ച് ചേർക്കുന്നത് നല്ലതാണെന്ന് ഗവേഷണം കണ്ടെത്തി. ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ പരിശോധനയ്ക്ക് ശേഷം, Y2O3+CeO2 ആണ് ഏറ്റവും മികച്ച ഫലം നൽകുന്നത്. 1490℃ ൽ 0.2%Y2O3+0.2%CeO2 ചേർക്കുമ്പോൾ, സിന്റർ ചെയ്ത സാമ്പിളുകളുടെ ആപേക്ഷിക സാന്ദ്രത 96.2% ൽ എത്താം, ഇത് ഏതെങ്കിലും അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡ് Y2O3 അല്ലെങ്കിൽ CeO2 മാത്രം ഉള്ള സാമ്പിളുകളുടെ സാന്ദ്രതയേക്കാൾ കൂടുതലാണ്.

സിന്ററിംഗ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിൽ La2O3+Y2O3, Sm2O3+La2O3 എന്നിവയുടെ പ്രഭാവം La2O3 മാത്രം ചേർക്കുന്നതിനേക്കാൾ മികച്ചതാണ്, കൂടാതെ വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം വ്യക്തമായും മെച്ചപ്പെട്ടു. രണ്ട് അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ കലർത്തുന്നത് ലളിതമായ ഒരു കൂട്ടിച്ചേർക്കലല്ലെന്നും, അവയ്ക്കിടയിൽ ഒരു ഇടപെടൽ ഉണ്ടെന്നും ഇത് കാണിക്കുന്നു, ഇത് അലുമിന സെറാമിക്സിന്റെ സിന്ററിംഗിനും പ്രകടന മെച്ചപ്പെടുത്തലിനും കൂടുതൽ ഗുണം ചെയ്യും, പക്ഷേ തത്വം പഠിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

കൂടാതെ, മിക്സഡ് റെയർ എർത്ത് മെറ്റൽ ഓക്സൈഡുകൾ സിന്ററിംഗ് എയ്ഡ്സായി ചേർക്കുന്നത് വസ്തുക്കളുടെ കുടിയേറ്റം മെച്ചപ്പെടുത്താനും, MgO സെറാമിക്സിന്റെ സിന്ററിംഗ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും, സാന്ദ്രത മെച്ചപ്പെടുത്താനും സഹായിക്കുമെന്ന് കണ്ടെത്തി. എന്നിരുന്നാലും, മിക്സഡ് മെറ്റൽ ഓക്സൈഡിന്റെ ഉള്ളടക്കം 15% ൽ കൂടുതലാകുമ്പോൾ, ആപേക്ഷിക സാന്ദ്രത കുറയുകയും തുറന്ന പോറോസിറ്റി വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

രണ്ടാമതായി, സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ ഗുണങ്ങളിൽ അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകളുടെ സ്വാധീനം.

നിലവിലുള്ള ഗവേഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾക്ക് ധാന്യത്തിന്റെ വലുപ്പം പരിഷ്കരിക്കാനും സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സൂക്ഷ്മഘടന മെച്ചപ്പെടുത്താനും ഇന്റർഫേസ് ശുദ്ധീകരിക്കാനും കഴിയുമെന്നാണ്. സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ ശക്തി, കാഠിന്യം, കാഠിന്യം, വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിൽ ഇത് ഒരു സവിശേഷ പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, ഇത് സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ പ്രകടനം ഒരു പരിധിവരെ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ പ്രയോഗ ശ്രേണി വിശാലമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

1

അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ.

സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ കാഠിന്യം, വളയുന്ന ശക്തി, ടെൻസൈൽ ബോണ്ടിംഗ് ശക്തി എന്നിവ അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾക്ക് ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. Al2O3+3% TiO _ 2 മെറ്റീരിയലിൽ അഡിറ്റീവായി Lao _ 2 ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ കോട്ടിംഗിന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തി ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്ന് പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ Lao _ 2 ന്റെ അളവ് 6.0% ആയിരിക്കുമ്പോൾ ടെൻസൈൽ ബോണ്ട് ശക്തി 27.36MPa ൽ എത്താം. Cr2O3 മെറ്റീരിയലിലേക്ക് 3.0% ഉം 6.0% ഉം മാസ് ഫ്രാക്ഷനുള്ള CeO2 ചേർക്കുമ്പോൾ, കോട്ടിംഗിന്റെ ടെൻസൈൽ ബോണ്ടിംഗ് ശക്തി 18~25MPa നും ഇടയിലാണ്, ഇത് യഥാർത്ഥ 12~16MPa നേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, എന്നിരുന്നാലും, CeO2 ന്റെ ഉള്ളടക്കം 9.0% ആയിരിക്കുമ്പോൾ, ടെൻസൈൽ ബോണ്ട് ശക്തി 12~15MPa ആയി കുറയുന്നു.

2

അപൂർവ ഭൂമി ഉപയോഗിച്ചുള്ള സെറാമിക് കോട്ടിംഗിന്റെ താപ ആഘാത പ്രതിരോധം മെച്ചപ്പെടുത്തൽ.

കോട്ടിംഗിനും അടിവസ്ത്രത്തിനും ഇടയിലുള്ള ബോണ്ടിംഗ് ശക്തിയും കോട്ടിംഗിനും അടിവസ്ത്രത്തിനും ഇടയിലുള്ള താപ വികാസ ഗുണകത്തിന്റെ പൊരുത്തവും ഗുണപരമായി പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന പരിശോധനയാണ് തെർമൽ ഷോക്ക് റെസിസ്റ്റൻസ് ടെസ്റ്റ്. ഉപയോഗ സമയത്ത് താപനില മാറിമാറി മാറുമ്പോൾ പുറംതൊലിയെ ചെറുക്കാനുള്ള കോട്ടിംഗിന്റെ കഴിവിനെ ഇത് നേരിട്ട് പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ മെക്കാനിക്കൽ ഷോക്ക് ക്ഷീണത്തെ ചെറുക്കാനുള്ള കോട്ടിംഗിന്റെ കഴിവിനെയും വശത്ത് നിന്ന് അടിവസ്ത്രവുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവിനെയും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. അതിനാൽ, സെറാമിക് കോട്ടിംഗിന്റെ ഗുണനിലവാരം വിലയിരുത്തുന്നതിനുള്ള പ്രധാന ഘടകം കൂടിയാണിത്.

3.0% CeO2 ചേർക്കുന്നത് കോട്ടിംഗിലെ പോറോസിറ്റിയും പോർ വലുപ്പവും കുറയ്ക്കുമെന്നും സുഷിരങ്ങളുടെ അരികിലെ സ്ട്രെസ് കോൺസൺട്രേഷൻ കുറയ്ക്കുമെന്നും അതുവഴി Cr2O3 കോട്ടിംഗിന്റെ താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധം മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്നും ഗവേഷണം കാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, Al2O3 സെറാമിക് കോട്ടിംഗിന്റെ പോറോസിറ്റി കുറഞ്ഞു, LaO2 ചേർത്തതിനുശേഷം കോട്ടിംഗിന്റെ ബോണ്ടിംഗ് ശക്തിയും തെർമൽ ഷോക്ക് പരാജയ ആയുസ്സും വ്യക്തമായി വർദ്ധിച്ചു. LaO2 ന്റെ കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ അളവ് 6% (മാസ് ഫ്രാക്ഷൻ) ആയിരിക്കുമ്പോൾ, കോട്ടിംഗിന്റെ താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധം ഏറ്റവും മികച്ചതാണ്, കൂടാതെ താപ ഷോക്ക് പരാജയ ആയുസ്സ് 218 മടങ്ങ് എത്താം, അതേസമയം LaO2 ഇല്ലാത്ത കോട്ടിംഗിന്റെ താപ ഷോക്ക് പരാജയ ആയുസ്സ് 163 മടങ്ങ് മാത്രമാണ്.

3

അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ കോട്ടിംഗുകളുടെ വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധത്തെ ബാധിക്കുന്നു.

സെറാമിക് കോട്ടിംഗുകളുടെ വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ കൂടുതലും CeO2 ഉം La2O3 ഉം ആണ്. അവയുടെ ഷഡ്ഭുജാകൃതിയിലുള്ള പാളി ഘടനയ്ക്ക് നല്ല ലൂബ്രിക്കേഷൻ പ്രവർത്തനം കാണിക്കാനും ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സ്ഥിരതയുള്ള രാസ ഗുണങ്ങൾ നിലനിർത്താനും കഴിയും, ഇത് വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താനും ഘർഷണ ഗുണകം കുറയ്ക്കാനും കഴിയും.

ശരിയായ അളവിൽ CeO2 ഉള്ള കോട്ടിംഗിന്റെ ഘർഷണ ഗുണകം ചെറുതും സ്ഥിരതയുള്ളതുമാണെന്ന് ഗവേഷണം കാണിക്കുന്നു. പ്ലാസ്മ സ്പ്രേ ചെയ്ത നിക്കൽ അധിഷ്ഠിത സെർമെറ്റ് കോട്ടിംഗിൽ La2O3 ചേർക്കുന്നത് കോട്ടിംഗിന്റെ ഘർഷണ തേയ്മാനവും ഘർഷണ ഗുണകവും കുറയ്ക്കുമെന്ന് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ ഘർഷണ ഗുണകം ചെറിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളില്ലാതെ സ്ഥിരതയുള്ളതുമാണ്. അപൂർവ എർത്ത് ഇല്ലാത്ത ക്ലാഡിംഗ് പാളിയുടെ വെയർ ഉപരിതലം ഗുരുതരമായ അഡീഷനും പൊട്ടുന്ന ഒടിവും സ്പാലിംഗും കാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അപൂർവ എർത്ത് അടങ്ങിയ കോട്ടിംഗ് തേഞ്ഞ പ്രതലത്തിൽ ദുർബലമായ അഡീഷനും കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ വലിയ പ്രദേശത്തെ പൊട്ടുന്ന സ്പാലിംഗിന്റെ ലക്ഷണവുമില്ല. അപൂർവ എർത്ത്-ഡോപ്പ് ചെയ്ത കോട്ടിംഗിന്റെ സൂക്ഷ്മഘടന സാന്ദ്രവും കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ളതുമാണ്, കൂടാതെ സുഷിരങ്ങൾ കുറയുന്നു, ഇത് സൂക്ഷ്മ കണികകൾ വഹിക്കുന്ന ശരാശരി ഘർഷണ ബലം കുറയ്ക്കുകയും ഘർഷണവും വസ്ത്രവും കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അപൂർവ എർത്ത് ഡോപ്പിംഗ് ചെയ്യുന്നത് സെർമെറ്റുകളുടെ ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിൻ ദൂരം വർദ്ധിപ്പിക്കും, ഇത് രണ്ട് ക്രിസ്റ്റൽ മുഖങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന ശക്തിയുടെ മാറ്റത്തിലേക്ക് നയിക്കുകയും ഘർഷണ ഗുണകം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

സംഗ്രഹം:

സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെയും കോട്ടിംഗുകളുടെയും പ്രയോഗത്തിൽ അപൂർവ എർത്ത് ഓക്സൈഡുകൾ മികച്ച നേട്ടങ്ങൾ കൈവരിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെയും കോട്ടിംഗുകളുടെയും സൂക്ഷ്മഘടനയും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഇവയ്ക്ക് കഴിയും, പ്രത്യേകിച്ച് ഘർഷണവും തേയ്മാനവും കുറയ്ക്കുന്നതിൽ ഇപ്പോഴും അജ്ഞാതമായ നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. വസ്തുക്കളുടെ ശക്തിയും വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധവും അവയുടെ ലൂബ്രിക്കേറ്റിംഗ് ഗുണങ്ങളുമായി എങ്ങനെ സഹകരിക്കാം എന്നത് ട്രൈബോളജി മേഖലയിൽ ചർച്ചയ്ക്ക് യോഗ്യമായ ഒരു പ്രധാന ദിശയായി മാറിയിരിക്കുന്നു.

ഫോൺ: +86-21-20970332ഇമെയിൽ:info@shxlchem.com