Utumiaji wa Ardhi Adimu katika Nyenzo za Mchanganyiko

Maombi yaDunia Adimukatika Vifaa vya Mchanganyiko
Vipengele adimu vya ardhi vina muundo wa kipekee wa elektroniki wa 4f, wakati mkubwa wa sumaku ya atomiki, unganisho wenye nguvu wa mzunguko na sifa zingine. Wakati wa kutengeneza complexes na vipengele vingine, idadi yao ya uratibu inaweza kutofautiana kutoka 6 hadi 12. Misombo ya nadra ya dunia ina aina mbalimbali za miundo ya kioo. Sifa maalum za kimaumbile na kemikali za ardhi adimu huzifanya zitumike sana katika kuyeyusha chuma cha hali ya juu na metali zisizo na feri, glasi maalum na kauri za utendaji wa juu, nyenzo za sumaku za kudumu, vifaa vya kuhifadhi hidrojeni, vifaa vya mwanga na laser, vifaa vya nyuklia. , na nyanja zingine. Pamoja na maendeleo endelevu ya vifaa vya mchanganyiko, matumizi ya ardhi adimu pia yamepanuka hadi uwanja wa vifaa vyenye mchanganyiko, na kuvutia umakini mkubwa katika kuboresha sifa za kiolesura kati ya nyenzo tofauti.

Njia kuu za matumizi ya ardhi adimu katika utayarishaji wa vifaa vyenye mchanganyiko ni pamoja na: ① kuongezamadini adimu dunianikwa vifaa vya mchanganyiko; ② Ongeza kwa namna yaoksidi za ardhi adimukwa nyenzo zenye mchanganyiko; ③ Polima zilizounganishwa au zilizounganishwa na metali adimu za ardhini katika polima hutumiwa kama nyenzo za matrix katika nyenzo za mchanganyiko. Miongoni mwa aina tatu zilizo hapo juu za utumizi wa ardhi adimu, aina mbili za kwanza huongezwa zaidi kwa mchanganyiko wa matrix ya chuma, wakati ya tatu inatumika zaidi kwa composites za matrix ya polima, na mchanganyiko wa matrix ya kauri huongezwa hasa katika fomu ya pili.

Ardhi adimuhasa hutenda juu ya tumbo la chuma na mchanganyiko wa matrix ya kauri kwa namna ya viungio, vidhibiti, na viongezeo vya sintering, kuboresha sana utendaji wao, kupunguza gharama za uzalishaji, na kufanya matumizi yake ya viwanda iwezekanavyo.

Ongezeko la vipengele adimu vya ardhi kama viungio katika nyenzo za mchanganyiko huchangia hasa katika kuboresha utendakazi wa kiolesura cha nyenzo za mchanganyiko na kukuza uboreshaji wa nafaka za matrix ya chuma. Utaratibu wa utekelezaji ni kama ifuatavyo.

① Boresha unyevunyevu kati ya tumbo la chuma na awamu ya kuimarisha. Uwezo wa kielektroniki wa vipengele adimu vya dunia ni wa chini kiasi (kadiri uweza wa kielektroniki wa metali unavyopungua, ndivyo uwezo wa kielektroniki wa vitu visivyo vya metali unavyofanya kazi zaidi). Kwa mfano, La ni 1.1, Ce ni 1.12, na Y ni 1.22. Nguvu ya kielektroniki ya chuma cha msingi cha Fe ni 1.83, Ni ni 1.91, na Al ni 1.61. Kwa hivyo, vitu adimu vya ardhi vitapendelea kwa upendeleo kwenye mipaka ya nafaka ya tumbo la chuma na awamu ya uimarishaji wakati wa kuyeyusha, kupunguza nishati ya kiolesura chao, kuongeza kazi ya wambiso ya kiolesura, kupunguza pembe ya kuyeyusha, na kwa hivyo kuboresha unyevu kati ya tumbo. na awamu ya kuimarisha. Utafiti umeonyesha kuwa kuongezwa kwa kipengele cha La kwenye tumbo la alumini kunaboresha unyevunyevu wa AlO na kioevu cha alumini, na kuboresha muundo mdogo wa nyenzo za mchanganyiko.

② Kukuza uboreshaji wa nafaka za matrix ya chuma. Umumunyifu wa ardhi adimu katika fuwele ya chuma ni ndogo, kwa sababu radius ya atomiki ya vitu adimu vya dunia ni kubwa, na radius ya atomiki ya matrix ya chuma ni ndogo. Kuingia kwa vitu adimu vya ardhi vilivyo na radius kubwa kwenye kimiani ya matrix kutasababisha kuvuruga kwa kimiani, ambayo itaongeza nishati ya mfumo. Ili kudumisha nishati ya chini kabisa ya bure, atomi adimu za ardhi zinaweza tu kuimarisha mipaka ya nafaka isiyo ya kawaida, ambayo kwa kiasi fulani inazuia ukuaji wa bure wa nafaka za matrix. Wakati huo huo, vipengee adimu vya dunia vilivyorutubishwa pia vitatangaza vipengee vingine vya aloi, na kuongeza gradient ya ukolezi wa vipengele vya aloi, na kusababisha upoaji wa sehemu ya ndani, na kuimarisha athari ya nuklea tofauti ya tumbo la chuma kioevu. Kwa kuongezea, ubaridi mdogo unaosababishwa na utengano wa vipengele pia unaweza kukuza uundaji wa misombo iliyotenganishwa na kuwa chembe chembe za nukleani tofauti tofauti, na hivyo kukuza uboreshaji wa nafaka za matrix ya chuma.

③ Safisha mipaka ya nafaka. Kwa sababu ya mshikamano mkubwa kati ya vipengele adimu vya dunia na vipengele kama vile O, S, P, N, n.k., nishati ya kawaida isiyolipishwa ya uundaji wa oksidi, salfaidi, fosfidi na nitridi iko chini. Misombo hii ina kiwango cha juu cha kuyeyuka na msongamano wa chini, ambayo baadhi inaweza kuondolewa kwa kuelea kutoka kwenye kioevu cha alloy, wakati wengine husambazwa sawasawa ndani ya nafaka, kupunguza mgawanyiko wa uchafu kwenye mpaka wa nafaka, na hivyo kusafisha mpaka wa nafaka. kuboresha nguvu zake.

Ikumbukwe kwamba, kwa sababu ya shughuli za juu na kiwango cha chini cha kuyeyuka cha metali adimu za ardhini, zinapoongezwa kwenye mchanganyiko wa matrix ya chuma, mawasiliano yao na oksijeni yanahitaji kudhibitiwa haswa wakati wa mchakato wa kuongeza.

Idadi kubwa ya mazoea imethibitisha kuwa kuongeza oksidi adimu za ardhi kama vidhibiti, visaidizi vya sintering, na virekebishaji vya doping kwa matrix tofauti ya chuma na mchanganyiko wa matrix ya kauri kunaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa uimara na ugumu wa nyenzo, kupunguza joto lao la sintering, na hivyo kupunguza gharama za uzalishaji. Utaratibu kuu wa hatua yake ni kama ifuatavyo.

① Kama nyongeza ya sintering, inaweza kukuza sintering na kupunguza porosity katika nyenzo Composite. Ongezeko la viungio vya sintering ni kutoa awamu ya kioevu kwa joto la juu, kupunguza joto la sintering la vifaa vya mchanganyiko, kuzuia mtengano wa joto la juu wa vifaa wakati wa mchakato wa sintering, na kupata nyenzo zenye mchanganyiko kupitia sintering ya awamu ya kioevu. Kutokana na uthabiti wa hali ya juu, tete dhaifu la halijoto ya juu, na viwango vya juu vya kuyeyuka na kuchemka vya oksidi adimu za dunia, vinaweza kuunda awamu za glasi na malighafi nyingine na kukuza uchezaji, na kuzifanya kuwa kiongeza kizuri. Wakati huo huo, oksidi adimu ya ardhi pia inaweza kuunda suluhisho dhabiti na matrix ya kauri, ambayo inaweza kutoa kasoro za fuwele ndani, kuamsha kimiani na kukuza uchezaji.

② Boresha muundo mdogo na chuja ukubwa wa nafaka. Kwa sababu ya ukweli kwamba oksidi adimu za ardhi zilizoongezwa zinapatikana sana kwenye mipaka ya nafaka ya tumbo, na kwa sababu ya kiasi kikubwa, oksidi za ardhini adimu zina upinzani wa juu wa uhamiaji katika muundo, na pia huzuia uhamiaji wa ioni zingine, na hivyo kupunguza uhamaji. kiwango cha uhamiaji wa mipaka ya nafaka, kuzuia ukuaji wa nafaka, na kuzuia ukuaji usio wa kawaida wa nafaka wakati wa kuoka kwa joto la juu. Wanaweza kupata nafaka ndogo na sare, ambayo inafaa kwa uundaji wa miundo mnene; Kwa upande mwingine, kwa kutumia doping oksidi za nadra za dunia, huingia kwenye awamu ya kioo ya mpaka wa nafaka, kuboresha nguvu ya awamu ya kioo na hivyo kufikia lengo la kuboresha mali ya mitambo ya nyenzo.

Vipengele adimu vya ardhi katika composites za matrix ya polima huathiri hasa kwa kuboresha sifa za matrix ya polima. Oksidi adimu za ardhi zinaweza kuongeza halijoto ya mtengano wa mafuta ya polima, ilhali kaboksili za dunia adimu zinaweza kuboresha uthabiti wa joto wa kloridi ya polyvinyl. Doping polystyrene yenye misombo adimu ya ardhi inaweza kuboresha uthabiti wa polystyrene na kuongeza kwa kiasi kikubwa nguvu ya athari na nguvu ya kuinama.