Serîlêdana Erdê Nadir di Materyalên Pêkhatî de

SerlêdanaRare Earthdi Materyalên Pêkhatî de
Hêmanên erdê yên nadir xwedan strukturek elektronîkî ya bêhempa ya 4f, dema magnetîkî ya atomî ya mezin, girêdana spin a bihêz û taybetmendiyên din hene. Dema ku bi hêmanên din re kompleks çêdibin, hejmara hevrêziya wan dikare ji 6 heta 12-an diguhere. Pêkhateyên erdên kêm xwedî cûrbecûr strukturên krîstal in. Taybetmendiyên fizîkî û kîmyewî yên taybetî yên erdên nadir dihêle ku ew bi berfirehî di şilandina pola û metalên neferheng, camên taybetî û seramîkên bi performansa bilind, materyalên magnet ên daîmî, materyalên hilanîna hîdrojenê, materyalên ronahiyê û lazer, materyalên navokî de bi berfirehî werin bikar anîn. , û qadên din. Bi pêşkeftina domdar a materyalên pêkhatî re, serîlêdana erdên nadir jî li qada materyalên pêkhatî berfireh bûye, di baştirkirina taybetmendiyên navberê yên di navbera materyalên heterojen de balê dikişîne.

Formên serîlêdana sereke yên erdê kêm di amadekirina materyalên pêkhatî de ev in: ① lê zêdekirinmetalên erdê yên kêmji bo materyalên pêkhatî; ② Di formê de zêde bikinoksîtên erdê yên kêmji bo materyalê pêkhatî; ③ Polîmerên ku di polîmeran de bi metalên erdê yên nadir ve hatine girêdan an girêdan têne wekî materyalên matrixê di materyalên pêkhatî de têne bikar anîn. Di nav sê formên jorîn ên serîlêdana erda kêm de, du formên yekem bi piranî li berhevoka matrixa metalê têne zêdekirin, dema ku ya sêyemîn bi gelemperî li pêkhateyên matrixê yên polîmer tê sepandin, û pêkhateya matrixê ya seramîk bi gelemperî di forma duyemîn de têne zêdekirin.

Erdê hindikbi piranî li ser matrixa metal û pêkhateya matrixê ya seramîk di forma lêzêdeker, stabîlîzker, û lêzêdekerên zirav de tevdigere, performansa wan pir çêtir dike, lêçûnên hilberînê kêm dike, û sepana wê ya pîşesaziyê gengaz dike.

Zêdekirina hêmanên erdê yên nadir wekî pêvek di materyalên pêkhatî de bi giranî di baştirkirina performansa navbeynkariya materyalên pêkhatî de rolek dilîze û pêşdebirina safîkirina gewherên matrixê yên metalî dike. Mekanîzmaya çalakiyê wiha ye.

① şilbûna di navbera matrixa metal û qonaxa bihêzkirinê de baştir bikin. Elektronegatîvîteya hêmanên erdê yên nadir bi nisbeten kêm e (elektronegatîvîteya metalan çiqas piçûktir be, elektroneytîviya nemetalan jî ewqas çalaktir e). Mînakî, La 1.1 e, Ce 1.12 ye û Y 1.22 ye. Elektronegatîvîteya metala bingehîn a hevpar Fe 1,83, Ni 1,91, û Al 1,61 e. Ji ber vê yekê, hêmanên erdê yên nadir dê bi tercîhî li ser sînorên genim ên matrixa metal û qonaxa bihêzkirinê di dema pêvajoya şilandinê de bizivirin, enerjiya navbeynê ya wan kêm bikin, xebata pêvekirina navberê zêde bikin, goşeya şilbûnê kêm bikin, û bi vî rengî şilbûna di navbera matrixê de baştir bikin. û qonaxa xurtkirinê. Lêkolînê destnîşan kir ku lêzêdekirina elementa La li matrixa aluminiumê bi bandor şilbûna AlO û şilava aluminiumê çêtir dike, û mîkrosaziya materyalên pêkhatî baştir dike.

② Paqijkirina genimên matrixê yên metal pêşve bibin. Çareseriya erdê kêm di krîstala metal de hindik e, ji ber ku tîrêjiya atomê ya hêmanên erdê yên nadir mezin e, û tîrêjiya atomê ya matrixa metalê jî kêm e. Ketina hêmanên erdê yên nadir ên bi tîrêjê mezintir di nav tora matrîxê de dê bibe sedema tehlîlkirina tîrêjê, ku dê enerjiya pergalê zêde bike. Ji bo domandina enerjiya belaş a herî hindik, atomên erdê yên nadir tenê dikarin berbi sînorên genim ên nerêkûpêk dewlemend bibin, ku ev yek jî heya radeyekê rê li ber mezinbûna belaş a gewherên matrixê digire. Di heman demê de, hêmanên erdê yên nadir ên dewlemendkirî dê hêmanên din ên alloyê jî bişopînin, pîvaza berhevkirina hêmanên alloyê zêde bikin, bibe sedema kêmbûna hêmanên herêmî, û bandora navokiya heterojen a matrixa metala şil zêde bike. Wekî din, sarbûna ku ji hêla veqetandina hêmanan ve hatî çêkirin dikare di heman demê de avakirina pêkhateyên veqetandî jî pêşve bibe û bibe perçeyên navokî yên heterojen ên bi bandor, bi vî rengî paqijkirina gewherên matrixê yên metal pêşve bibe.

③ Sînorên genim paqij bikin. Ji ber girêdana xurt a di navbera hêmanên erdê yên kêm û hêmanên wekî O, S, P, N, hwd. de, enerjiya azad a standard a pêkhatina oksîd, sulfîd, fosfîd û nîtrîdan kêm e. Van pêkhateyan xwedan nuqteyek helînê ya bilind û tîrêjê kêm in, hin ji wan dikarin bi hilkişîna ji şilava alloyeyê ve werin rakirin, hinên din jî bi rengek wekhev di nav dexlê de têne belav kirin, veqetandina nepakiyan li sînorê genim kêm dike, bi vî rengî sînorê genim paqij dike û xurtkirina hêza xwe.

Pêdivî ye ku were zanîn ku, ji ber çalakiya zêde û xala helînê ya kêm a metalên erdê yên kêm, dema ku ew li pêkhateya matrixa metalê têne zêdekirin, pêwendiya wan bi oksîjenê re pêdivî ye ku di pêvajoya lêzêdekirinê de bi taybetî were kontrol kirin.

Gelek pratîkan îsbat kirine ku lê zêdekirina oksîtên erdê yên nadir wekî stabîlîzker, arîkarên sinterkirinê, û guhêrbarên dopîngê li matrixên cûda yên metal û pêkhateya matrixê ya seramîk dikare pir hêz û zexmiya materyalan baştir bike, germahiya wan a zirav kêm bike, û bi vî rengî lêçûnên hilberînê kêm bike. Mekanîzmaya sereke ya çalakiya wê wiha ye.

① Wekî pêvekek ziravkirinê, ew dikare di materyalên pêkhatî de tevlihevkirinê pêşve bibe û porozîteyê kêm bike. Zêdekirina lêzêdekirinên hilgirtinê ev e ku di germahiyên bilind de qonaxek şil çêbike, germahiya hilberandina materyalên pêkhatî kêm bike, hilweşîna germahiya bilind a materyalan di dema prosesa sînterkirinê de asteng bike, û bi navberkirina qonaxa şil ve maddeyên pêkhatî yên qels bidest bixe. Ji ber îstîqrara bilind, bêhêzbûna qels a germahiya bilind, û xalên helbûn û kelandinê yên bilind ên oksîtên erdê yên nadir, ew dikarin qonaxên camê bi madeyên xav ên din re çêkin û tevlihevkirinê pêşve bibin, û wan bikin lêvekek bi bandor. Di heman demê de, oksîda erdê nadir jî dikare bi matrixa seramîk re çareseriyek zexm çêbike, ku dikare di hundurê de kêmasiyên krîstal çêbike, tîrêjê çalak bike û tevlihevkirinê pêşve bibe.

② Mîkrostrukturê çêtir bikin û mezinahiya genê paqij bikin. Ji ber vê yekê ku oksîtên erdên kêm ên lêzêdekirî bi giranî li sînorên genim ên matrixê hene, û ji ber qebareya wan a mezin, oksîdên erdên nadir di avahiyê de xwedan berxwedanek mezin a koçberiyê ne, û di heman demê de koçberiya îyonên din jî asteng dike, bi vî rengî kêmkirina rêjeya koçkirina sînorên genim, astengkirina mezinbûna genim, û astengkirina mezinbûna anormal ya genim di dema kolandina germahiya bilind de. Ew dikarin gewherên piçûk û yekgirtî bistînin, ku ji bo avakirina strukturên drav dibe alîkar; Ji hêla din ve, bi dopîngkirina oksîtên erdên nadir, ew dikevin qonaxa cama sînorê genim, hêza qonaxa camê baştir dikin û bi vî rengî digihîjin armanca başkirina taybetmendiyên mekanîkî yên materyalê.

Di pêkhateyên matrixa polîmer de hêmanên erdê yên kêm kêm bi giranî bi baştirkirina taybetmendiyên matrixa polîmer bandorê li wan dikin. Oksîdên erdê yên nadir dikarin germahiya hilweşîna termal a polîmeran zêde bikin, dema ku karboksîlatên erdê yên nadir dikarin aramiya germî ya polîvînîl klorîdê baştir bikin. Doping polystyrene bi pêkhateyên erdê yên nadir re dikare aramiya polistirenê baştir bike û hêza wê ya bandorker û hêza berzbûnê bi girîngî zêde bike.