સંયુક્ત સામગ્રીમાં દુર્લભ પૃથ્વીનો ઉપયોગ

ની અરજીરેર અર્થસંયુક્ત સામગ્રીમાં
દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોમાં અનન્ય 4f ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું, મોટા અણુ ચુંબકીય ક્ષણ, મજબૂત સ્પિન જોડાણ અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓ હોય છે. અન્ય તત્વો સાથે સંકુલ બનાવતી વખતે, તેમનો સંકલન નંબર 6 થી 12 સુધી બદલાઈ શકે છે. દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનોમાં વિવિધ પ્રકારના સ્ફટિક માળખાં હોય છે. દુર્લભ પૃથ્વીના ખાસ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો તેમને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા સ્ટીલ અને નોન-ફેરસ ધાતુઓ, ખાસ કાચ અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સિરામિક્સ, કાયમી ચુંબક સામગ્રી, હાઇડ્રોજન સંગ્રહ સામગ્રી, લ્યુમિનેસન્ટ અને લેસર સામગ્રી, પરમાણુ સામગ્રી અને અન્ય ક્ષેત્રોના ગંધમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. સંયુક્ત સામગ્રીના સતત વિકાસ સાથે, દુર્લભ પૃથ્વીનો ઉપયોગ સંયુક્ત સામગ્રીના ક્ષેત્રમાં પણ વિસ્તર્યો છે, જે વિજાતીય સામગ્રી વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ ગુણધર્મોને સુધારવામાં વ્યાપક ધ્યાન આકર્ષિત કરે છે.

સંયુક્ત સામગ્રીની તૈયારીમાં દુર્લભ પૃથ્વીના મુખ્ય ઉપયોગ સ્વરૂપોમાં શામેલ છે: ① ઉમેરવુંદુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓસંયુક્ત સામગ્રીમાં; ② ના સ્વરૂપમાં ઉમેરોદુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડસંયુક્ત સામગ્રી માટે; ③ પોલિમરમાં રેર અર્થ ધાતુઓ સાથે ડોપ કરેલા અથવા બંધાયેલા પોલિમરનો ઉપયોગ સંયુક્ત સામગ્રીમાં મેટ્રિક્સ સામગ્રી તરીકે થાય છે. રેર અર્થ એપ્લિકેશનના ઉપરોક્ત ત્રણ સ્વરૂપોમાંથી, પ્રથમ બે સ્વરૂપો મોટે ભાગે મેટલ મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટમાં ઉમેરવામાં આવે છે, જ્યારે ત્રીજું મુખ્યત્વે પોલિમર મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, અને સિરામિક મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ મુખ્યત્વે બીજા સ્વરૂપમાં ઉમેરવામાં આવે છે.

દુર્લભ પૃથ્વીમુખ્યત્વે મેટલ મેટ્રિક્સ અને સિરામિક મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ પર એડિટિવ્સ, સ્ટેબિલાઇઝર્સ અને સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સના રૂપમાં કાર્ય કરે છે, તેમના પ્રદર્શનમાં ઘણો સુધારો કરે છે, ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડે છે અને તેનો ઔદ્યોગિક ઉપયોગ શક્ય બનાવે છે.

સંયુક્ત સામગ્રીમાં ઉમેરણો તરીકે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો ઉમેરો મુખ્યત્વે સંયુક્ત સામગ્રીના ઇન્ટરફેસ પ્રદર્શનને સુધારવામાં અને મેટલ મેટ્રિક્સ અનાજના શુદ્ધિકરણને પ્રોત્સાહન આપવામાં ભૂમિકા ભજવે છે. ક્રિયાની પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે.

① ધાતુના મેટ્રિક્સ અને રિઇન્ફોર્સિંગ તબક્કા વચ્ચે ભીનાશમાં સુધારો કરો. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી પ્રમાણમાં ઓછી છે (ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી જેટલી ઓછી હશે, બિન-ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી તેટલી વધુ સક્રિય હશે). ઉદાહરણ તરીકે, La 1.1 છે, Ce 1.12 છે, અને Y 1.22 છે. સામાન્ય આધાર ધાતુની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી Fe 1.83, Ni 1.91 છે, અને Al 1.61 છે. તેથી, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો ગંધ પ્રક્રિયા દરમિયાન ધાતુના મેટ્રિક્સ અને મજબૂતીકરણ તબક્કાની અનાજ સીમાઓ પર પ્રાધાન્યપૂર્વક શોષાય છે, તેમની ઇન્ટરફેસ ઊર્જા ઘટાડે છે, ઇન્ટરફેસનું સંલગ્નતા કાર્ય વધારે છે, ભીનાશનો કોણ ઘટાડે છે, અને તેથી મેટ્રિક્સ અને મજબૂતીકરણ તબક્કા વચ્ચે ભીનાશમાં સુધારો કરે છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે એલ્યુમિનિયમ મેટ્રિક્સમાં La તત્વ ઉમેરવાથી AlO અને એલ્યુમિનિયમ પ્રવાહીની ભીનાશમાં અસરકારક રીતે સુધારો થાય છે, અને સંયુક્ત સામગ્રીની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં સુધારો થાય છે.

② ધાતુના મેટ્રિક્સ અનાજના શુદ્ધિકરણને પ્રોત્સાહન આપો. ધાતુના સ્ફટિકમાં દુર્લભ પૃથ્વીની દ્રાવ્યતા નાની છે, કારણ કે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની અણુ ત્રિજ્યા મોટી છે, અને ધાતુના મેટ્રિક્સની અણુ ત્રિજ્યા પ્રમાણમાં નાની છે. મેટ્રિક્સ જાળીમાં મોટી ત્રિજ્યાવાળા દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોના પ્રવેશથી જાળી વિકૃતિ થશે, જે સિસ્ટમ ઊર્જામાં વધારો કરશે. સૌથી ઓછી મુક્ત ઊર્જા જાળવવા માટે, દુર્લભ પૃથ્વી પરમાણુઓ ફક્ત અનિયમિત અનાજની સીમાઓ તરફ સમૃદ્ધ થઈ શકે છે, જે અમુક અંશે મેટ્રિક્સ અનાજના મુક્ત વિકાસને અવરોધે છે. તે જ સમયે, સમૃદ્ધ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો અન્ય મિશ્ર તત્વોને પણ શોષી લેશે, મિશ્ર તત્વોના સાંદ્રતા ઢાળમાં વધારો કરશે, જેનાથી સ્થાનિક ઘટક અંડરકૂલિંગ થશે અને પ્રવાહી ધાતુ મેટ્રિક્સના વિજાતીય ન્યુક્લિયેશન અસરમાં વધારો થશે. વધુમાં, તત્વના વિભાજનને કારણે થતી અંડરકૂલિંગ પણ વિભાજિત સંયોજનોના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને અસરકારક વિજાતીય ન્યુક્લિયેશન કણો બની શકે છે, જેનાથી ધાતુના મેટ્રિક્સ અનાજના શુદ્ધિકરણને પ્રોત્સાહન મળે છે.

③ અનાજની સીમાઓને શુદ્ધ કરો. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો અને O, S, P, N, વગેરે જેવા તત્વો વચ્ચે મજબૂત આકર્ષણને કારણે, ઓક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ, ફોસ્ફાઇડ્સ અને નાઇટ્રાઇડ્સ માટે પ્રમાણભૂત મુક્ત ઊર્જા રચના ઓછી છે. આ સંયોજનોમાં ઉચ્ચ ગલનબિંદુ અને ઓછી ઘનતા હોય છે, જેમાંથી કેટલાકને એલોય પ્રવાહીમાંથી ઉપર તરતા દ્વારા દૂર કરી શકાય છે, જ્યારે અન્ય અનાજની અંદર સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે, જે અનાજની સીમા પર અશુદ્ધિઓનું વિભાજન ઘટાડે છે, જેનાથી અનાજની સીમા શુદ્ધ થાય છે અને તેની શક્તિમાં સુધારો થાય છે.

એ નોંધવું જોઈએ કે, દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓની ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ અને નીચા ગલનબિંદુને કારણે, જ્યારે તેમને મેટલ મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે ઉમેરવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિજન સાથેના તેમના સંપર્કને ખાસ નિયંત્રિત કરવાની જરૂર છે.

મોટી સંખ્યામાં પ્રથાઓએ સાબિત કર્યું છે કે વિવિધ મેટલ મેટ્રિક્સ અને સિરામિક મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટમાં સ્ટેબિલાઇઝર્સ, સિન્ટરિંગ એઇડ્સ અને ડોપિંગ મોડિફાયર તરીકે રેર અર્થ ઓક્સાઇડ ઉમેરવાથી સામગ્રીની મજબૂતાઈ અને કઠિનતામાં ઘણો સુધારો થઈ શકે છે, તેમનું સિન્ટરિંગ તાપમાન ઘટાડી શકાય છે અને આમ ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડી શકાય છે. તેની ક્રિયાની મુખ્ય પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે.

① સિન્ટરિંગ એડિટિવ તરીકે, તે સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને સંયુક્ત સામગ્રીમાં છિદ્રાળુતા ઘટાડી શકે છે. સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સનો ઉમેરો ઉચ્ચ તાપમાને પ્રવાહી તબક્કો ઉત્પન્ન કરવા, સંયુક્ત સામગ્રીના સિન્ટરિંગ તાપમાનને ઘટાડવા, સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન સામગ્રીના ઉચ્ચ-તાપમાન વિઘટનને અટકાવવા અને પ્રવાહી તબક્કાના સિન્ટરિંગ દ્વારા ગાઢ સંયુક્ત સામગ્રી મેળવવા માટે છે. રેર અર્થ ઓક્સાઇડની ઉચ્ચ સ્થિરતા, નબળા ઉચ્ચ-તાપમાન અસ્થિરતા અને ઉચ્ચ ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓને કારણે, તેઓ અન્ય કાચા માલ સાથે કાચના તબક્કાઓ બનાવી શકે છે અને સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, જે તેમને અસરકારક એડિટિવ બનાવે છે. તે જ સમયે, રેર અર્થ ઓક્સાઇડ સિરામિક મેટ્રિક્સ સાથે ઘન દ્રાવણ પણ બનાવી શકે છે, જે અંદર સ્ફટિક ખામીઓ પેદા કરી શકે છે, જાળીને સક્રિય કરી શકે છે અને સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે.

② માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં સુધારો કરો અને અનાજના કદને રિફાઇન કરો. ઉમેરવામાં આવેલા રેર અર્થ ઓક્સાઇડ મુખ્યત્વે મેટ્રિક્સની અનાજની સીમાઓ પર અસ્તિત્વ ધરાવે છે તે હકીકતને કારણે, અને તેમના મોટા જથ્થાને કારણે, રેર અર્થ ઓક્સાઇડમાં માળખામાં ઉચ્ચ સ્થળાંતર પ્રતિકાર હોય છે, અને અન્ય આયનોના સ્થળાંતરને પણ અવરોધે છે, જેનાથી અનાજની સીમાઓનો સ્થળાંતર દર ઓછો થાય છે, અનાજની વૃદ્ધિ અટકાવે છે અને ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ દરમિયાન અનાજની અસામાન્ય વૃદ્ધિને અવરોધે છે. તેઓ નાના અને સમાન અનાજ મેળવી શકે છે, જે ગાઢ માળખાના નિર્માણ માટે અનુકૂળ છે; બીજી બાજુ, રેર અર્થ ઓક્સાઇડનું ડોપિંગ કરીને, તેઓ અનાજની સીમા કાચના તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે, કાચના તબક્કાની મજબૂતાઈમાં સુધારો કરે છે અને આમ સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારવાનું લક્ષ્ય પ્રાપ્ત કરે છે.

પોલિમર મેટ્રિક્સ કમ્પોઝીટમાં રેર અર્થ તત્વો મુખ્યત્વે પોલિમર મેટ્રિક્સના ગુણધર્મોને સુધારીને તેમને અસર કરે છે. રેર અર્થ ઓક્સાઇડ પોલિમરના થર્મલ વિઘટન તાપમાનમાં વધારો કરી શકે છે, જ્યારે રેર અર્થ કાર્બોક્સિલેટ્સ પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડની થર્મલ સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે. રેર અર્થ સંયોજનો સાથે પોલિસ્ટરીનનું ડોપિંગ પોલિસ્ટરીનની સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે અને તેની અસર શક્તિ અને બેન્ડિંગ શક્તિમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે.