मिश्रित सामग्रियों में दुर्लभ पृथ्वी का अनुप्रयोग

का अनुप्रयोगदुर्लभ पृथ्वीसमग्र सामग्री में
दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में अद्वितीय 4f इलेक्ट्रॉनिक संरचना, बड़े परमाणु चुंबकीय क्षण, मजबूत स्पिन युग्मन और अन्य विशेषताएं हैं। अन्य तत्वों के साथ कॉम्प्लेक्स बनाते समय, उनकी समन्वय संख्या 6 से 12 तक भिन्न हो सकती है। दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों में विभिन्न प्रकार की क्रिस्टल संरचनाएं होती हैं। दुर्लभ पृथ्वी के विशेष भौतिक और रासायनिक गुण उन्हें उच्च गुणवत्ता वाले स्टील और अलौह धातुओं, विशेष ग्लास और उच्च प्रदर्शन वाले सिरेमिक, स्थायी चुंबक सामग्री, हाइड्रोजन भंडारण सामग्री, ल्यूमिनसेंट और लेजर सामग्री, परमाणु सामग्री को गलाने में व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। , और अन्य क्षेत्र। मिश्रित सामग्रियों के निरंतर विकास के साथ, दुर्लभ पृथ्वी के अनुप्रयोग का भी मिश्रित सामग्रियों के क्षेत्र में विस्तार हुआ है, जिससे विषम सामग्रियों के बीच इंटरफ़ेस गुणों में सुधार करने में व्यापक ध्यान आकर्षित हुआ है।

मिश्रित सामग्रियों की तैयारी में दुर्लभ पृथ्वी के मुख्य अनुप्रयोग रूपों में शामिल हैं: ① जोड़नादुर्लभ पृथ्वी धातुएँमिश्रित सामग्री के लिए; ② के रूप में जोड़ेंदुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइडसमग्र सामग्री के लिए; ③ पॉलिमर में दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के साथ डोप किए गए या बंधे हुए पॉलिमर का उपयोग मिश्रित सामग्रियों में मैट्रिक्स सामग्री के रूप में किया जाता है। दुर्लभ पृथ्वी अनुप्रयोग के उपरोक्त तीन रूपों में से, पहले दो रूपों को ज्यादातर धातु मैट्रिक्स कंपोजिट में जोड़ा जाता है, जबकि तीसरा मुख्य रूप से पॉलिमर मैट्रिक्स कंपोजिट पर लागू होता है, और सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट को मुख्य रूप से दूसरे रूप में जोड़ा जाता है।

दुर्लभ पृथ्वीयह मुख्य रूप से एडिटिव्स, स्टेबलाइजर्स और सिंटरिंग एडिटिव्स के रूप में मेटल मैट्रिक्स और सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट पर कार्य करता है, जिससे उनके प्रदर्शन में काफी सुधार होता है, उत्पादन लागत कम होती है और इसके औद्योगिक अनुप्रयोग को संभव बनाया जाता है।

मिश्रित सामग्रियों में योजक के रूप में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को शामिल करना मुख्य रूप से मिश्रित सामग्रियों के इंटरफ़ेस प्रदर्शन को बेहतर बनाने और धातु मैट्रिक्स अनाज के शोधन को बढ़ावा देने में भूमिका निभाता है। क्रिया का तंत्र इस प्रकार है।

① धातु मैट्रिक्स और सुदृढ़ीकरण चरण के बीच वेटेबिलिटी में सुधार करें। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की विद्युत् ऋणात्मकता अपेक्षाकृत कम होती है (धातुओं की विद्युत् ऋणात्मकता जितनी कम होगी, अधातुओं की विद्युत् ऋणात्मकता उतनी ही अधिक सक्रिय होगी)। उदाहरण के लिए, La 1.1 है, Ce 1.12 है, और Y 1.22 है। सामान्य आधार धातु Fe की विद्युत ऋणात्मकता 1.83, Ni 1.91 और Al 1.61 है। इसलिए, गलाने की प्रक्रिया के दौरान दुर्लभ पृथ्वी तत्व धातु मैट्रिक्स और सुदृढीकरण चरण की अनाज सीमाओं पर अधिमानतः सोख लेंगे, जिससे उनकी इंटरफ़ेस ऊर्जा कम हो जाएगी, इंटरफ़ेस के आसंजन कार्य में वृद्धि होगी, गीला कोण कम हो जाएगा, और इस तरह मैट्रिक्स के बीच वेटेबिलिटी में सुधार होगा और सुदृढीकरण चरण। शोध से पता चला है कि एल्युमीनियम मैट्रिक्स में ला तत्व को जोड़ने से अलओ और एल्युमीनियम तरल की वेटेबिलिटी में प्रभावी ढंग से सुधार होता है, और मिश्रित सामग्री की सूक्ष्म संरचना में सुधार होता है।

② धातु मैट्रिक्स अनाज के शोधन को बढ़ावा देना। धातु क्रिस्टल में दुर्लभ पृथ्वी की घुलनशीलता छोटी होती है, क्योंकि दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की परमाणु त्रिज्या बड़ी होती है, और धातु मैट्रिक्स की परमाणु त्रिज्या अपेक्षाकृत छोटी होती है। मैट्रिक्स जाली में बड़े त्रिज्या वाले दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के प्रवेश से जाली विरूपण होगा, जिससे सिस्टम ऊर्जा में वृद्धि होगी। न्यूनतम मुक्त ऊर्जा बनाए रखने के लिए, दुर्लभ पृथ्वी परमाणु केवल अनियमित अनाज सीमाओं की ओर ही समृद्ध हो सकते हैं, जो कुछ हद तक मैट्रिक्स अनाज के मुक्त विकास में बाधा डालता है। साथ ही, समृद्ध दुर्लभ पृथ्वी तत्व अन्य मिश्र धातु तत्वों को भी सोख लेंगे, जिससे मिश्र धातु तत्वों की सांद्रता प्रवणता बढ़ जाएगी, जिससे स्थानीय घटक अंडरकूलिंग हो जाएगा, और तरल धातु मैट्रिक्स के विषम न्यूक्लियेशन प्रभाव में वृद्धि होगी। इसके अलावा, मौलिक पृथक्करण के कारण होने वाली अंडरकूलिंग भी पृथक यौगिकों के निर्माण को बढ़ावा दे सकती है और प्रभावी विषम न्यूक्लियेशन कण बन सकती है, जिससे धातु मैट्रिक्स अनाज के शोधन को बढ़ावा मिलता है।

③ अनाज की सीमाओं को शुद्ध करें। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों और ओ, एस, पी, एन, आदि जैसे तत्वों के बीच मजबूत संबंध के कारण, ऑक्साइड, सल्फाइड, फॉस्फाइड और नाइट्राइड के निर्माण की मानक मुक्त ऊर्जा कम है। इन यौगिकों में उच्च गलनांक और कम घनत्व होता है, जिनमें से कुछ को मिश्र धातु के तरल से ऊपर तैरकर हटाया जा सकता है, जबकि अन्य को अनाज के भीतर समान रूप से वितरित किया जाता है, जिससे अनाज की सीमा पर अशुद्धियों का पृथक्करण कम हो जाता है, जिससे अनाज की सीमा शुद्ध हो जाती है और इसकी ताकत में सुधार.

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की उच्च गतिविधि और कम पिघलने बिंदु के कारण, जब उन्हें धातु मैट्रिक्स मिश्रित में जोड़ा जाता है, तो अतिरिक्त प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीजन के साथ उनके संपर्क को विशेष रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है।

बड़ी संख्या में प्रथाओं ने साबित किया है कि विभिन्न धातु मैट्रिक्स और सिरेमिक मैट्रिक्स मिश्रित में स्टेबलाइजर्स, सिंटरिंग एड्स और डोपिंग संशोधक के रूप में दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड जोड़ने से सामग्रियों की ताकत और कठोरता में काफी सुधार हो सकता है, उनके सिंटरिंग तापमान को कम किया जा सकता है और इस प्रकार उत्पादन लागत कम हो सकती है। इसकी क्रिया का मुख्य तंत्र इस प्रकार है।

① सिंटरिंग एडिटिव के रूप में, यह सिंटरिंग को बढ़ावा दे सकता है और मिश्रित सामग्रियों में सरंध्रता को कम कर सकता है। सिंटरिंग एडिटिव्स को जोड़ने से उच्च तापमान पर एक तरल चरण उत्पन्न होता है, मिश्रित सामग्रियों के सिंटरिंग तापमान को कम किया जाता है, सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान सामग्रियों के उच्च तापमान अपघटन को रोका जाता है, और तरल चरण सिंटरिंग के माध्यम से घने मिश्रित सामग्री प्राप्त की जाती है। उच्च स्थिरता, कमजोर उच्च तापमान की अस्थिरता और दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड के उच्च पिघलने और क्वथनांक के कारण, वे अन्य कच्चे माल के साथ ग्लास चरण बना सकते हैं और सिंटरिंग को बढ़ावा दे सकते हैं, जिससे वे एक प्रभावी योजक बन जाते हैं। साथ ही, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड सिरेमिक मैट्रिक्स के साथ ठोस समाधान भी बना सकता है, जो अंदर क्रिस्टल दोष उत्पन्न कर सकता है, जाली को सक्रिय कर सकता है और सिंटरिंग को बढ़ावा दे सकता है।

② सूक्ष्म संरचना में सुधार करें और अनाज के आकार को परिष्कृत करें। इस तथ्य के कारण कि जोड़े गए दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड मुख्य रूप से मैट्रिक्स की अनाज सीमाओं पर मौजूद होते हैं, और उनकी बड़ी मात्रा के कारण, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड की संरचना में उच्च प्रवासन प्रतिरोध होता है, और अन्य आयनों के प्रवासन में भी बाधा आती है, जिससे कमी आती है अनाज की सीमाओं की प्रवासन दर, अनाज की वृद्धि को रोकना, और उच्च तापमान सिंटरिंग के दौरान अनाज की असामान्य वृद्धि में बाधा डालना। वे छोटे और समान अनाज प्राप्त कर सकते हैं, जो घनी संरचनाओं के निर्माण के लिए अनुकूल है; दूसरी ओर, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को डोपिंग करके, वे अनाज सीमा ग्लास चरण में प्रवेश करते हैं, ग्लास चरण की ताकत में सुधार करते हैं और इस प्रकार सामग्री के यांत्रिक गुणों में सुधार के लक्ष्य को प्राप्त करते हैं।

पॉलिमर मैट्रिक्स कंपोजिट में दुर्लभ पृथ्वी तत्व मुख्य रूप से पॉलिमर मैट्रिक्स के गुणों में सुधार करके उन्हें प्रभावित करते हैं। दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड पॉलिमर के थर्मल अपघटन तापमान को बढ़ा सकते हैं, जबकि दुर्लभ पृथ्वी कार्बोक्सिलेट्स पॉलीविनाइल क्लोराइड की थर्मल स्थिरता में सुधार कर सकते हैं। दुर्लभ पृथ्वी यौगिकों के साथ पॉलीस्टाइनिन को डोपिंग करने से पॉलीस्टाइनिन की स्थिरता में सुधार हो सकता है और इसकी प्रभाव शक्ति और झुकने की शक्ति में काफी वृद्धि हो सकती है।