Истифодаи замини нодир дар масолеҳи композитӣ

Ариза азЗамини нодирдар Маводҳои Композитӣ
Унсурҳои нодири замин дорои сохтори беназири электронии 4f, лаҳзаи бузурги магнитии атомӣ, пайвастагии қавӣ ва дигар хусусиятҳо мебошанд. Ҳангоми бо дигар элементҳо ҳосил кардани комплексҳо шумораи координатсияи онҳо метавонад аз 6 то 12 бошад. Пайвастагиҳои заминии нодир сохторҳои гуногуни кристаллӣ доранд. Хусусиятҳои махсуси физикӣ ва химиявии заминҳои нодир онҳоро водор месозад, ки онҳоро дар гудохтани пӯлоди аълосифат ва металлҳои ранга, шишаи махсус ва сафолҳои баландсифат, маводи магнитии доимӣ, маводи нигоҳдории гидроген, маводи люминесцентӣ ва лазерӣ, маводи ядроӣ васеъ истифода баранд. , ва дигар соҳаҳо. Бо рушди муттасили маводи таркибӣ, татбиқи заминҳои нодир низ ба соҳаи маводи таркибӣ тавсеа ёфт ва таваҷҷӯҳи васеъро дар беҳтар кардани хосиятҳои интерфейси байни маводи гетерогенӣ ҷалб кард.

Шаклҳои асосии татбиқи замини нодир дар тайёр кардани маводи таркибӣ иборатанд аз: ① иловаметаллхои камьёби заминба маводи таркибӣ; ② Дар шакли илова кунедоксидхои камьёби заминба маводи таркибӣ; ③ Полимерҳое, ки бо металлҳои нодири замин дар полимерҳо пайваст карда шудаанд, ҳамчун маводи матритсавӣ дар маводи таркибӣ истифода мешаванд. Дар байни се шакли дар боло зикршудаи истифодаи замини нодир, ду шакли аввал асосан ба таркиби матритсаи металлӣ илова карда мешаванд, дар ҳоле ки сеюм асосан ба композитҳои матритсаи полимерӣ татбиқ карда мешавад ва таркиби матритсаи сафолӣ асосан дар шакли дуюм илова карда мешавад.

Замини нодирасосан ба матритсаи металлӣ ва матритсаи сафолӣ дар шакли иловаҳо, стабилизаторҳо ва иловаҳои агломератсия амал карда, кори онҳоро хеле беҳтар мекунад, хароҷоти истеҳсолиро кам мекунад ва татбиқи саноатии онро имконпазир мегардонад.

Илова кардани унсурҳои нодири замин ҳамчун иловаҳо дар маводи таркибӣ асосан дар беҳтар кардани интерфейси маводҳои таркибӣ ва мусоидат ба тозакунии донаҳои матритсаи металлӣ нақш мебозад. Механизми амал чунин аст.

① Тартпазирии байни матритсаи металлӣ ва марҳилаи мустаҳкамкуниро беҳтар кунед. Электроманфияти элементхои нодири замин нисбатан паст аст (хар кадар электр манфии металлхо камтар бошад, электрманфияти гайриметалхо хамон кадар фаъолтар мешавад). Масалан, La 1,1, Ce 1,12 ва Y 1,22 аст. Электроманфияти металли маъмулии Fe 1,83, Ni 1,91 ва Al 1,61 аст. Аз ин рӯ, унсурҳои нодири замин дар ҷараёни гудохтан дар ҳудуди донаҳои матритсаи металлӣ ва марҳилаи арматура афзалтар ба адсорбсия мешаванд, энергияи интерфейси онҳоро кам мекунанд, кори пайвастшавии интерфейсро зиёд мекунанд, кунҷи намшавиро кам мекунанд ва ба ин васила намшавии байни матритсаро беҳтар мекунанд. ва марҳилаи тақвият. Тадқиқот нишон дод, ки илова кардани элементи La ба матритсаи алюминий намнокии AlO ва моеъи алюминийро ба таври муассир беҳтар мекунад ва микроструктураи маводи таркибро беҳтар мекунад.

② Ба такмил додани донаҳои матритсаи металлӣ мусоидат кунед. Ҳалшавандагии замини нодир дар кристаллҳои металлӣ хурд аст, зеро радиуси атомии элементҳои нодири замин калон аст ва радиуси атомии матритсаи металлӣ нисбатан хурд аст. Ба торчаи матритса ворид шудани элементҳои нодири замини радиусашон калонтар боиси таҳрифи торҳо мегардад, ки энергияи системаро зиёд мекунад. Барои нигоҳ доштани камтарин энергияи озод, атомҳои замини нодир метавонанд танҳо ба сӯи сарҳадҳои номунтазам ғанӣ гарданд, ки то андозае ба афзоиши озоди донаҳои матритса халал мерасонад. Ҳамзамон, элементҳои нодири замини ғанишуда инчунин дигар унсурҳои хӯларо адсорб мекунанд, градиенти консентратсияи элементҳои хӯларо зиёд мекунанд, боиси сардшавии ҷузъҳои маҳаллӣ мешаванд ва таъсири гетерогении ядроии матритсаи металлҳои моеъ афзоиш меёбанд. Илова бар ин, сардшавии зеризаминӣ, ки аз сегрегатсияи элементҳо ба вуҷуд омадааст, инчунин метавонад ба ташаккули пайвастагиҳои ҷудошуда мусоидат кунад ва ба зарраҳои гетерогении нуклеатсия табдил ёбад ва ба ин васила ба тозакунии донаҳои матритсаи металлӣ мусоидат кунад.

③ Сарҳадҳои донаҳоро тоза кунед. Аз сабаби наздикии қавӣ байни элементҳои нодири замин ва элементҳо ба монанди O, S, P, N ва ғайра, энергияи стандартии озоди ташаккул барои оксидҳо, сулфидҳо, фосфидҳо ва нитридҳо паст аст. Ин пайвастагиҳо нуқтаи обшавии баланд ва зичии паст доранд, ки баъзеи онҳоро тавассути шиноварӣ аз моеъи хӯла хориҷ кардан мумкин аст, дар ҳоле ки дигарон дар дохили гандум ба таври баробар тақсим карда мешаванд, ҷудошавии ифлосҳоро дар сарҳади гандум коҳиш медиҳанд ва ба ин васила сарҳади гандумро тоза мекунанд ва мустахкам намудани кувваи он.

Бояд гуфт, ки бинобар фаъолияти баланд ва ҳарорати пасти обшавии металлҳои нодири замин, ҳангоми илова кардани онҳо ба таркиби матритсаи металлӣ, алоқаи онҳоро бо оксиген ҳангоми илова кардан ба таври махсус назорат кардан лозим аст.

Миқдори зиёди таҷрибаҳо исбот карданд, ки илова кардани оксидҳои нодири замин ҳамчун стабилизатор, ёрирасони агломератсия ва тағирдиҳандаҳои допинг ба матритсаҳои гуногуни металлӣ ва матритсаи сафолӣ метавонад қувват ва мустаҳкамии маводҳоро беҳтар гардонад, ҳарорати агломератсияро коҳиш диҳад ва ба ин васила хароҷоти истеҳсолиро коҳиш диҳад. Механизми асосии амали он чунин аст.

① Ҳамчун иловаи агломератсия, он метавонад ба агломератсия мусоидат кунад ва ковокӣ дар маводи таркибро коҳиш диҳад. Илова кардани иловаҳои синтеризатсия барои тавлиди як марҳилаи моеъ дар ҳарорати баланд, паст кардани ҳарорати синтеризатсияи маводҳои таркибӣ, пешгирӣ кардани таҷзияи мавод дар ҳарорати баланд дар ҷараёни агломератсия ва ба даст овардани маводи таркибии зиччи тавассути синтеризатсияи фазаи моеъ мебошад. Аз сабаби устувории баланд, ноустувории заиф дар ҳарорати баланд ва нуқтаҳои баланди обшавӣ ва ҷӯшидани оксидҳои нодири замин, онҳо метавонанд бо дигар ашёи хом фазаҳои шишагинро ташкил кунанд ва ба синтеризатсия мусоидат намуда, онҳоро як иловаи муассир гардонанд. Ҳамзамон, оксиди замини нодир инчунин метавонад бо матритсаи сафолӣ маҳлули сахт ба вуҷуд оварад, ки метавонад дар дохили он нуқсонҳои кристаллро ба вуҷуд орад, торро фаъол кунад ва ба синтеризатсия мусоидат кунад.

② Микроструктураи беҳтар ва дақиқ кардани андозаи дона. Аз сабаби он, ки оксидҳои нодири замини иловашуда асосан дар сарҳадҳои донаҳои матритса вуҷуд доранд ва аз сабаби ҳаҷми калонашон оксидҳои нодири замин дар сохтор муқовимати баланди муҳоҷират доранд ва инчунин ба муҳоҷирати ионҳои дигар монеъ мешаванд ва ба ин васила оксидҳои заминро коҳиш медиҳанд. суръати муҳоҷирати сарҳадҳои ғалладона, монеъ шудан ба афзоиши ғалладона ва монеъ шудан ба нашъунамои ғайримуқаррарии ғалладона ҳангоми агломератсия дар ҳарорати баланд. Онҳо метавонанд донаҳои хурд ва якхела ба даст оранд, ки ба ташаккули сохторҳои зич мусоидат мекунанд; Аз тарафи дигар, бо допинги оксидҳои нодири замин, онҳо ба марҳилаи шишагии сарҳади ғалладона ворид шуда, қувваи марҳилаи шишагиро беҳтар мекунанд ва ба ин васила ба ҳадафи беҳтар кардани хосиятҳои механикии мавод ноил мешаванд.

Элементҳои заминии нодир дар композитҳои матритсаи полимерӣ асосан тавассути беҳтар кардани хосиятҳои матритсаи полимерӣ ба онҳо таъсир мерасонанд. Оксидҳои замини нодир метавонанд ҳарорати таҷзияи гармии полимерҳоро зиёд кунанд, дар ҳоле ки карбоксилатҳои нодир метавонанд устувории гармии хлориди поливинилро беҳтар кунанд. Полистироли допингӣ бо пайвастагиҳои замини нодир метавонад устувории полистиролро беҳтар кунад ва қобилияти таъсир ва қавии онро ба таври назаррас афзоиш диҳад.