セラミックコーティング中の希土類酸化物の影響は何ですか？

セラミック、金属材料、ポリマー材料は、3つの主要な固体材料としてリストされています。セラミックは、セラミックの原子結合モードはイオン結合、共有結合、または高結合エネルギーとの混合イオン共有結合であるため、高温抵抗、耐食性、耐摩耗性など、多くの優れた特性があります。セラミックコーティングは、基板の外面の外観、構造、性能を変える可能性があります。コーティング層状複合材は、新しい性能のために好まれます。基質の元の特性を、高温抵抗、高耐摩耗性、セラミック材料の高耐食性の特性と有機的に組み合わせることができ、2種類の材料の包括的な利点に完全な遊びを与えることができるため、航空宇宙、航空、国防、化学産業、その他の産業で広く使用されています。

希土類は、そのユニークな4F電子構造と物理的および化学的特性のため、新しい材料の「宝庫」と呼ばれます。ただし、純粋な希土類金属は研究で直接使用されることはほとんどなく、希土類化合物がほとんど使用されています。最も一般的な化合物は、CEO2、LA2O3、Y2O3、LAF3、CEF、CES、および希土類フェロシリコンです。これらの希土類化合物は、セラミック材料とセラミックコーティングの構造と特性を改善できます。

セラミック材料に希土類酸化物を適用します

安定剤として希土類元素を追加し、さまざまなセラミックに焼結エイズとして追加すると、焼結温度を下げ、構造セラミックの強度と靭性を改善し、生産コストを削減できます。同時に、希土類元素は、半導体ガスセンサー、マイクロ波媒体、圧電セラミック、その他の機能セラミックで非常に重要な役割を果たします。この研究では、アルミナセラミックに2つ以上の希土類酸化物を追加することは、アルミナセラミックに単一の希土類酸化物を追加するよりも優れていることがわかりました。最適化テストの後、Y2O3+CEO2が最良の効果があります。 0.2％Y2O3+0.2％CEO2が1490℃で添加されると、焼結サンプルの相対密度は96.2％に達することがあります。

焼結の促進におけるLa2O3+Y2O3、Sm2O3+La2O3の効果は、LA2O3のみを追加するよりも優れており、耐摩耗性は明らかに改善されます。また、2つの希土類酸化物の混合は単純な追加ではないことを示していますが、それらの間には相互作用があり、アルミナセラミックの焼結および性能の改善により有益ですが、原則はまだ研究されていません。

さらに、焼結エイズとして混合希土類金属酸化物を添加すると、材料の移動を改善し、MGOセラミックの焼結を促進し、密度を改善できることがわかっています。ただし、混合金属酸化物の含有量が15％を超えると、相対密度が減少し、開いた多孔度が増加します。

第二に、セラミックコーティングの特性に対する希土類酸化物の影響

既存の研究は、希土類元素が粒子サイズを改良し、密度を高め、微細構造を改善し、界面を精製できることを示しています。セラミックコーティングの強度、靭性、硬度、耐摩耗性、耐摩耗性を改善する上でユニークな役割を果たします。

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希土類酸化物によるセラミックコーティングの機械的特性の改善

希土類酸化物は、セラミックコーティングの硬度、曲げ強度、引張結合強度を大幅に改善できます。実験結果は、AL2O3+3％TiO _ 2材料の添加剤としてLao _ 2を使用することにより、コーティングの引張強度を効果的に改善できることを示しており、Lao _ 2の量が6.0％の場合、引張結合強度は27.36MPaに達することがあります。質量分数が3.0％と6.0％のCR2O3材料にCEO2を追加すると、コーティングの引張結合強度は18〜25MPaの間で、CEO2の含有量が9.0％の場合、12〜15MPAに減少する場合、元の12〜16MPaよりも大きくなります。

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希土類によるセラミックコーティングの熱衝撃耐性の改善

熱衝撃耐性試験は、コーティングと基質の間の結合強度、およびコーティングと基質の間の熱膨張係数の一致を定性的に反映する重要なテストです。使用中に温度が交互に変化した場合に皮をむき症状に抵抗するコーティングの能力を直接反映し、サイドからの基質との機械的ショック疲労と結合能力に抵抗する能力も反映しています。これは、セラミックコーティングの品質を判断するための重要な要因でもあります。

この研究では、3.0％のCEO2を添加すると、コーティングの気孔率と細孔のサイズを減らし、細孔の端でのストレス濃度を減らし、CR2O3コーティングの熱衝撃耐性が改善することが示されています。ただし、Al2O3セラミックコーティングの多孔度は減少し、Coatingの結合強度と熱衝撃障害の寿命がLAO2を添加した後、明らかに増加しました。 LAO2の添加量が6％（質量分率）の場合、コーティングの熱衝撃耐性が最適であり、熱衝撃障害の寿命は218回に達することがありますが、LAO2なしのコーティングの熱衝撃障害寿命はわずか163倍です。

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希土類酸化物は、コーティングの耐摩耗性に影響します

セラミックコーティングの耐摩耗性を改善するために使用される希土類酸化物は、ほとんどがCEO2およびLA2O3です。それらの六角形の層状構造は、良好な潤滑機能を示し、高温で安定した化学的性質を維持することができ、耐摩耗性を効果的に改善し、摩擦係数を減らすことができます。

この研究は、適切な量のCEO2を使用したコーティングの摩擦係数が小さく安定していることを示しています。プラズマスプレーされたニッケルベースのセルメットコーティングにLA2O3を添加すると、明らかに摩擦摩耗摩擦係数と摩擦係数が減少し、摩擦係数はほとんど変動せずに安定していることが報告されています。希土類のないクラッディング層の摩耗表面は、深刻な接着と脆性骨折とスパリングを示しますが、希土類を含むコーティングは摩耗した表面に弱い接着を示し、大地域の脆性噴霧の兆候はありません。希土類ドープコーティングの微細構造は密度が高く、よりコンパクトであり、孔が減少し、微視的な粒子が耐える平均摩擦力を減らし、摩擦を減らし、希土類を摩耗することは、セルメットの結晶平面距離を増加させる可能性があり、2つの結晶面の間の互換性の変化につながります。

まとめ：

希土類酸化物は、セラミック材料とコーティングの微細構造と機械的特性を効果的に改善できるセラミック材料とコーティングの適用に大きな成果をもたらしていますが、特に摩擦と摩耗を減らすために、潤滑特性に協力する材料の強度と摩耗の耐摩耗性を整理するための耐摩耗性を削減するには、まだ多くの未知の特性があります。

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