સંયુક્ત સામગ્રીમાં દુર્લભ પૃથ્વીનો ઉપયોગ

ની અરજીદુર્લભ પૃથ્વીસંયુક્ત સામગ્રીમાં
દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોમાં અનન્ય 4f ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું, વિશાળ અણુ ચુંબકીય ક્ષણ, મજબૂત સ્પિન કપ્લિંગ અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓ છે. અન્ય તત્વો સાથે સંકુલ બનાવતી વખતે, તેમની સંકલન સંખ્યા 6 થી 12 સુધી બદલાઈ શકે છે. દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનોમાં વિવિધ પ્રકારની સ્ફટિક રચનાઓ હોય છે. દુર્લભ પૃથ્વીના વિશિષ્ટ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો તેમને ઉચ્ચ ગુણવત્તાની સ્ટીલ અને બિન-ફેરસ ધાતુઓ, વિશિષ્ટ કાચ અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સિરામિક્સ, કાયમી ચુંબક સામગ્રી, હાઇડ્રોજન સંગ્રહ સામગ્રી, લ્યુમિનેસન્ટ અને લેસર સામગ્રી, પરમાણુ સામગ્રીના ગંધમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. , અને અન્ય ક્ષેત્રો. 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 એપ્લિકેશન સ્વરૂપોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: ① ઉમેરવુંદુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓસંયુક્ત સામગ્રી માટે; ② ના સ્વરૂપમાં ઉમેરોદુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડસંયુક્ત સામગ્રી માટે; ③ પોલિમર્સમાં દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓ સાથે ડોપેડ અથવા બોન્ડેડ પોલિમરનો ઉપયોગ સંયુક્ત સામગ્રીમાં મેટ્રિક્સ સામગ્રી તરીકે થાય છે. રેર અર્થ એપ્લિકેશનના ઉપરોક્ત ત્રણ સ્વરૂપો પૈકી, પ્રથમ બે સ્વરૂપો મોટે ભાગે મેટલ મેટ્રિક્સ સંયુક્તમાં ઉમેરવામાં આવે છે, જ્યારે ત્રીજું મુખ્યત્વે પોલિમર મેટ્રિક્સ સંયોજનો પર લાગુ થાય છે, અને સિરામિક મેટ્રિક્સ સંયુક્ત મુખ્યત્વે બીજા સ્વરૂપમાં ઉમેરવામાં આવે છે.

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

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

① મેટલ મેટ્રિક્સ અને રિઇન્ફોર્સિંગ તબક્કા વચ્ચે ભીનાશની ક્ષમતામાં સુધારો કરો. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી પ્રમાણમાં ઓછી છે (ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી જેટલી નાની, બિનધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી વધુ સક્રિય). ઉદાહરણ તરીકે, La 1.1 છે, Ce 1.12 છે અને Y 1.22 છે. સામાન્ય બેઝ મેટલ Fe ની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી 1.83 છે, Ni 1.91 છે, અને Al 1.61 છે. તેથી, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો ધાતુના મેટ્રિક્સની દાણાની સીમાઓ પર પ્રાધાન્યપૂર્વક શોષી લેશે અને સ્મેલ્ટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન મજબૂતીકરણના તબક્કામાં, તેમની ઇન્ટરફેસ ઉર્જા ઘટાડશે, ઇન્ટરફેસના સંલગ્નતા કાર્યને વધારશે, ભીના કોણ ઘટાડે છે, અને આમ મેટ્રિક્સ વચ્ચેની ભીનાશતામાં સુધારો કરશે. અને મજબૂતીકરણનો તબક્કો. સંશોધન દર્શાવે છે કે એલ્યુમિનિયમ મેટ્રિક્સમાં લા એલિમેન્ટનો ઉમેરો અસરકારક રીતે AlO અને એલ્યુમિનિયમ પ્રવાહીની ભીનાશતામાં સુધારો કરે છે અને સંયુક્ત સામગ્રીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને સુધારે છે.

② મેટલ મેટ્રિક્સ અનાજના શુદ્ધિકરણને પ્રોત્સાહન આપો. ધાતુના સ્ફટિકમાં દુર્લભ પૃથ્વીની દ્રાવ્યતા ઓછી છે, કારણ કે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની અણુ ત્રિજ્યા મોટી છે, અને મેટલ મેટ્રિક્સની અણુ ત્રિજ્યા પ્રમાણમાં નાની છે. મેટ્રિક્સ જાળીમાં મોટી ત્રિજ્યા સાથે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો પ્રવેશ જાળી વિકૃતિનું કારણ બનશે, જે સિસ્ટમની ઊર્જામાં વધારો કરશે. સૌથી ઓછી મુક્ત ઊર્જા જાળવવા માટે, દુર્લભ પૃથ્વીના અણુઓ માત્ર અનિયમિત અનાજની સીમાઓ તરફ સમૃદ્ધ થઈ શકે છે, જે અમુક અંશે મેટ્રિક્સ અનાજની મુક્ત વૃદ્ધિને અવરોધે છે. તે જ સમયે, સમૃદ્ધ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો અન્ય એલોય તત્વોને પણ શોષી લેશે, એલોય તત્વોની સાંદ્રતા ઢાળમાં વધારો કરશે, સ્થાનિક ઘટક અન્ડરકૂલિંગનું કારણ બનશે, અને પ્રવાહી મેટલ મેટ્રિક્સની વિજાતીય ન્યુક્લિએશન અસરને વધારશે. વધુમાં, એલિમેન્ટલ સેગ્રિગેશનને કારણે થતી અંડરકૂલિંગ પણ અલગ-અલગ સંયોજનોની રચનાને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને અસરકારક વિજાતીય ન્યુક્લિએશન કણો બની શકે છે, જેનાથી મેટલ મેટ્રિક્સ અનાજના શુદ્ધિકરણને પ્રોત્સાહન મળે છે.

③ અનાજની સીમાઓને શુદ્ધ કરો. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો અને O, S, P, N, વગેરે જેવા તત્વો વચ્ચેના મજબૂત જોડાણને કારણે, ઓક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ્સ, ફોસ્ફાઇડ્સ અને નાઇટ્રાઇડ્સ માટે રચનાની પ્રમાણભૂત મુક્ત ઊર્જા ઓછી છે. આ સંયોજનોમાં ઉચ્ચ ગલનબિંદુ અને નીચી ઘનતા હોય છે, જેમાંથી કેટલાકને એલોય પ્રવાહીમાંથી તરતા મૂકીને દૂર કરી શકાય છે, જ્યારે અન્યને અનાજની અંદર સરખે ભાગે વહેંચવામાં આવે છે, જે અનાજની સીમા પર અશુદ્ધિઓના વિભાજનને ઘટાડે છે, જેનાથી અનાજની સીમા શુદ્ધ થાય છે અને તેની શક્તિમાં સુધારો.

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

મોટી સંખ્યામાં પ્રેક્ટિસોએ સાબિત કર્યું છે કે વિવિધ મેટલ મેટ્રિક્સ અને સિરામિક મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટમાં સ્ટેબિલાઇઝર્સ, સિન્ટરિંગ એડ્સ અને ડોપિંગ મોડિફાયર તરીકે દુર્લભ અર્થ ઑક્સાઈડ્સ ઉમેરવાથી સામગ્રીની મજબૂતાઈ અને કઠિનતામાં ઘણો સુધારો થઈ શકે છે, તેમના સિન્ટરિંગ તાપમાનમાં ઘટાડો થાય છે, અને આમ ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઘટાડો થાય 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 એ ઉચ્ચ તાપમાને પ્રવાહી તબક્કો પેદા કરવા, સંયુક્ત સામગ્રીના સિન્ટરિંગ તાપમાનને ઘટાડવા, સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન સામગ્રીના ઉચ્ચ-તાપમાનના વિઘટનને અટકાવવા અને પ્રવાહી તબક્કા સિન્ટરિંગ દ્વારા ગાઢ સંયુક્ત સામગ્રી મેળવવાનો છે. ઉચ્ચ સ્થિરતા, નબળા ઉચ્ચ-તાપમાનની અસ્થિરતા અને દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડના ઉચ્ચ ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓને લીધે, તેઓ અન્ય કાચી સામગ્રી સાથે કાચના તબક્કાઓ બનાવી શકે છે અને સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, જે તેમને અસરકારક ઉમેરણ બનાવે છે. તે જ સમયે, દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ સિરામિક મેટ્રિક્સ સાથે ઘન દ્રાવણ પણ બનાવી શકે છે, જે અંદર સ્ફટિક ખામી પેદા કરી શકે છે, જાળીને સક્રિય કરી શકે છે અને સિન્ટરિંગને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે.

② માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં સુધારો કરો અને અનાજના કદને શુદ્ધ કરો. એ હકીકતને કારણે કે ઉમેરવામાં આવેલા દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ મુખ્યત્વે મેટ્રિક્સની અનાજની સીમાઓ પર અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને તેમના મોટા જથ્થાને કારણે, દુર્લભ પૃથ્વી ઑક્સાઈડ્સની રચનામાં ઉચ્ચ સ્થળાંતર પ્રતિકાર હોય છે, અને અન્ય આયનોના સ્થળાંતરને પણ અવરોધે છે, જેનાથી તે ઘટે છે. અનાજની સીમાઓનું સ્થળાંતર દર, અનાજની વૃદ્ધિને અટકાવે છે, અને દરમિયાન અનાજની અસામાન્ય વૃદ્ધિને અવરોધે છે. ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ. તેઓ નાના અને સમાન અનાજ મેળવી શકે છે, જે ગાઢ માળખાના નિર્માણ માટે અનુકૂળ છે; બીજી બાજુ, દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડનું ડોપિંગ કરીને, તેઓ અનાજની સીમા કાચના તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે, કાચના તબક્કાની મજબૂતાઈમાં સુધારો કરે છે અને આમ સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારવાનું લક્ષ્ય હાંસલ કરે છે.

પોલિમર મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ્સમાં દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો મુખ્યત્વે પોલિમર મેટ્રિક્સના ગુણધર્મોને સુધારીને અસર કરે છે. દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ પોલિમરના થર્મલ વિઘટન તાપમાનમાં વધારો કરી શકે છે, જ્યારે દુર્લભ પૃથ્વી કાર્બોક્સિલેટ્સ પોલીવિનાઇલ ક્લોરાઇડની થર્મલ સ્થિરતાને સુધારી શકે છે. દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનો સાથે પોલિસ્ટરીનનું ડોપિંગ પોલિસ્ટરીનની સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે અને તેની અસરની શક્તિ અને બેન્ડિંગ તાકાતમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે.