మిశ్రమ పదార్థాలలో అరుదైన భూమి యొక్క అప్లికేషన్

అప్లికేషన్అరుదైన భూమిమిశ్రమ పదార్థాలలో
అరుదైన భూమి మూలకాలు ప్రత్యేకమైన 4f ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం, పెద్ద అణు అయస్కాంత క్షణం, బలమైన స్పిన్ కలపడం మరియు ఇతర లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఇతర మూలకాలతో సముదాయాలను ఏర్పరుస్తున్నప్పుడు, వాటి సమన్వయ సంఖ్య 6 నుండి 12 వరకు మారవచ్చు. అరుదైన భూమి సమ్మేళనాలు వివిధ రకాల క్రిస్టల్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. అరుదైన భూమి యొక్క ప్రత్యేక భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలు అధిక-నాణ్యత ఉక్కు మరియు ఫెర్రస్ కాని లోహాలు, ప్రత్యేక గాజు మరియు అధిక-పనితీరు గల సిరామిక్స్, శాశ్వత అయస్కాంత పదార్థాలు, హైడ్రోజన్ నిల్వ పదార్థాలు, ప్రకాశించే మరియు లేజర్ పదార్థాలు, అణు పదార్థాలు మరియు ఇతర రంగాలను కరిగించడంలో వాటిని విస్తృతంగా ఉపయోగించుకుంటాయి. మిశ్రమ పదార్థాల నిరంతర అభివృద్ధితో, అరుదైన భూమి యొక్క అనువర్తనం మిశ్రమ పదార్థాల రంగానికి కూడా విస్తరించింది, వైవిధ్య పదార్థాల మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ లక్షణాలను మెరుగుపరచడంలో విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించింది.

మిశ్రమ పదార్థాల తయారీలో అరుదైన భూమి యొక్క ప్రధాన అనువర్తన రూపాలు: ① జోడించడంఅరుదైన భూమి లోహాలుమిశ్రమ పదార్థాలకు; ② రూపంలో జోడించండిఅరుదైన భూమి ఆక్సైడ్లుమిశ్రమ పదార్థానికి; ③ పాలిమర్‌లలో అరుదైన భూమి లోహాలతో డోప్ చేయబడిన లేదా బంధించబడిన పాలిమర్‌లను మిశ్రమ పదార్థాలలో మాతృక పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తారు. పైన పేర్కొన్న మూడు రకాల అరుదైన భూమి అప్లికేషన్‌లలో, మొదటి రెండు రూపాలు ఎక్కువగా మెటల్ మ్యాట్రిక్స్ కాంపోజిట్‌కు జోడించబడతాయి, మూడవది ప్రధానంగా పాలిమర్ మ్యాట్రిక్స్ కాంపోజిట్‌లకు వర్తించబడుతుంది మరియు సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ కాంపోజిట్ ప్రధానంగా రెండవ రూపంలో జోడించబడుతుంది.

అరుదైన భూమిప్రధానంగా మెటల్ మ్యాట్రిక్స్ మరియు సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ కాంపోజిట్‌పై సంకలనాలు, స్టెబిలైజర్లు మరియు సింటరింగ్ సంకలనాల రూపంలో పనిచేస్తుంది, వాటి పనితీరును బాగా మెరుగుపరుస్తుంది, ఉత్పత్తి ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది మరియు దాని పారిశ్రామిక అనువర్తనాన్ని సాధ్యం చేస్తుంది.

మిశ్రమ పదార్థాలలో సంకలనాలుగా అరుదైన భూమి మూలకాలను జోడించడం ప్రధానంగా మిశ్రమ పదార్థాల ఇంటర్‌ఫేస్ పనితీరును మెరుగుపరచడంలో మరియు లోహ మాతృక ధాన్యాల శుద్ధీకరణను ప్రోత్సహించడంలో పాత్ర పోషిస్తుంది. చర్య యొక్క విధానం క్రింది విధంగా ఉంటుంది.

① లోహ మాతృక మరియు ఉపబల దశ మధ్య తడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచండి. అరుదైన భూమి మూలకాల యొక్క ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది (లోహాల ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ చిన్నది అయితే, లోహాలు కాని వాటి ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ అంత చురుకుగా ఉంటుంది). ఉదాహరణకు, La 1.1, Ce 1.12, మరియు Y 1.22. సాధారణ మూల లోహం Fe యొక్క ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ 1.83, Ni 1.91, మరియు Al 1.61. అందువల్ల, కరిగించే ప్రక్రియలో అరుదైన భూమి మూలకాలు లోహ మాతృక మరియు ఉపబల దశ యొక్క ధాన్యం సరిహద్దులను ప్రాధాన్యతగా శోషిస్తాయి, వాటి ఇంటర్‌ఫేస్ శక్తిని తగ్గిస్తాయి, ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క సంశ్లేషణ పనిని పెంచుతాయి, చెమ్మగిల్లడం కోణాన్ని తగ్గిస్తాయి మరియు తద్వారా మాతృక మరియు ఉపబల దశ మధ్య తడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి. అల్యూమినియం మాతృకకు La మూలకాన్ని జోడించడం వల్ల AlO మరియు అల్యూమినియం ద్రవం యొక్క తడి సామర్థ్యాన్ని సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుందని మరియు మిశ్రమ పదార్థాల సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని మెరుగుపరుస్తుందని పరిశోధనలో తేలింది.

② లోహ మాతృక ధాన్యాల శుద్ధీకరణను ప్రోత్సహించండి. లోహ స్ఫటికంలో అరుదైన భూమి యొక్క ద్రావణీయత తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే అరుదైన భూమి మూలకాల యొక్క పరమాణు వ్యాసార్థం పెద్దది మరియు లోహ మాతృక యొక్క పరమాణు వ్యాసార్థం సాపేక్షంగా చిన్నది. పెద్ద వ్యాసార్థం కలిగిన అరుదైన భూమి మూలకాలు మాతృక లాటిస్‌లోకి ప్రవేశించడం వల్ల లాటిస్ వక్రీకరణ జరుగుతుంది, ఇది వ్యవస్థ శక్తిని పెంచుతుంది. అత్యల్ప స్వేచ్ఛా శక్తిని నిర్వహించడానికి, అరుదైన భూమి అణువులు క్రమరహిత ధాన్యం సరిహద్దుల వైపు మాత్రమే సుసంపన్నం చేయగలవు, ఇది కొంతవరకు మాతృక ధాన్యాల స్వేచ్ఛా పెరుగుదలను అడ్డుకుంటుంది. అదే సమయంలో, సుసంపన్నమైన అరుదైన భూమి మూలకాలు ఇతర మిశ్రమ మూలకాలను కూడా శోషించుకుంటాయి, మిశ్రమ మూలకాల యొక్క ఏకాగ్రత ప్రవణతను పెంచుతాయి, స్థానిక భాగాల అండర్ కూలింగ్‌కు కారణమవుతాయి మరియు ద్రవ లోహ మాతృక యొక్క విజాతీయ న్యూక్లియేషన్ ప్రభావాన్ని పెంచుతాయి. అదనంగా, మూలక విభజన వల్ల కలిగే అండర్ కూలింగ్ కూడా వేరు చేయబడిన సమ్మేళనాల ఏర్పాటును ప్రోత్సహిస్తుంది మరియు ప్రభావవంతమైన విజాతీయ న్యూక్లియేషన్ కణాలుగా మారుతుంది, తద్వారా లోహ మాతృక ధాన్యాల శుద్ధీకరణను ప్రోత్సహిస్తుంది.

③ ధాన్యం సరిహద్దులను శుద్ధి చేయండి. అరుదైన భూమి మూలకాలకు మరియు O, S, P, N మొదలైన మూలకాలకు మధ్య ఉన్న బలమైన అనుబంధం కారణంగా, ఆక్సైడ్లు, సల్ఫైడ్లు, ఫాస్ఫైడ్లు మరియు నైట్రైడ్లకు ఏర్పడే ప్రామాణిక ఉచిత శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ సమ్మేళనాలు అధిక ద్రవీభవన స్థానం మరియు తక్కువ సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి, వీటిలో కొన్నింటిని మిశ్రమ లోహ ద్రవం నుండి పైకి తేలుతూ తొలగించవచ్చు, మరికొన్ని ధాన్యం లోపల సమానంగా పంపిణీ చేయబడతాయి, ధాన్యం సరిహద్దు వద్ద మలినాలను వేరు చేయడం తగ్గుతుంది, తద్వారా ధాన్యం సరిహద్దును శుద్ధి చేస్తుంది మరియు దాని బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

అరుదైన మృత్తిక లోహాల అధిక చురుకుదనం మరియు తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం కారణంగా, వాటిని లోహ మాతృక మిశ్రమానికి జోడించినప్పుడు, సంకలన ప్రక్రియలో ఆక్సిజన్‌తో వాటి సంబంధాన్ని ప్రత్యేకంగా నియంత్రించాల్సిన అవసరం ఉందని గమనించాలి.

వివిధ మెటల్ మ్యాట్రిక్స్ మరియు సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ కాంపోజిట్‌లకు అరుదైన ఎర్త్ ఆక్సైడ్‌లను స్టెబిలైజర్‌లు, సింటరింగ్ ఎయిడ్‌లు మరియు డోపింగ్ మాడిఫైయర్‌లుగా జోడించడం వల్ల పదార్థాల బలం మరియు దృఢత్వం బాగా మెరుగుపడతాయని, వాటి సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించవచ్చని మరియు తద్వారా ఉత్పత్తి ఖర్చులను తగ్గించవచ్చని అనేక పద్ధతులు నిరూపించాయి. దాని చర్య యొక్క ప్రధాన విధానం క్రింది విధంగా ఉంది.

① సింటరింగ్ సంకలితంగా, ఇది మిశ్రమ పదార్థాలలో సింటరింగ్‌ను ప్రోత్సహించగలదు మరియు సచ్ఛిద్రతను తగ్గిస్తుంది. సింటరింగ్ సంకలనాలను జోడించడం అంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ద్రవ దశను ఉత్పత్తి చేయడం, మిశ్రమ పదార్థాల సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడం, సింటరింగ్ ప్రక్రియలో పదార్థాల అధిక-ఉష్ణోగ్రత కుళ్ళిపోవడాన్ని నిరోధించడం మరియు ద్రవ దశ సింటరింగ్ ద్వారా దట్టమైన మిశ్రమ పదార్థాలను పొందడం. అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్‌ల యొక్క అధిక స్థిరత్వం, బలహీనమైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత అస్థిరత మరియు అధిక ద్రవీభవన మరియు మరిగే బిందువుల కారణంగా, అవి ఇతర ముడి పదార్థాలతో గాజు దశలను ఏర్పరుస్తాయి మరియు సింటరింగ్‌ను ప్రోత్సహిస్తాయి, వాటిని ప్రభావవంతమైన సంకలితంగా చేస్తాయి. అదే సమయంలో, అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్ సిరామిక్ మాతృకతో ఘన ద్రావణాన్ని కూడా ఏర్పరుస్తుంది, ఇది లోపల క్రిస్టల్ లోపాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, లాటిస్‌ను సక్రియం చేస్తుంది మరియు సింటరింగ్‌ను ప్రోత్సహిస్తుంది.

② సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు ధాన్యం పరిమాణాన్ని మెరుగుపరచడం. జోడించిన అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్‌లు ప్రధానంగా మాతృక యొక్క ధాన్యం సరిహద్దుల వద్ద ఉండటం మరియు వాటి పెద్ద పరిమాణం కారణంగా, అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్‌లు నిర్మాణంలో అధిక వలస నిరోధకతను కలిగి ఉండటం మరియు ఇతర అయాన్ల వలసను కూడా అడ్డుకోవడం, తద్వారా ధాన్యం సరిహద్దుల వలస రేటును తగ్గించడం, ధాన్యం పెరుగుదలను నిరోధించడం మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్ సమయంలో ధాన్యాల అసాధారణ పెరుగుదలను అడ్డుకోవడం. వారు చిన్న మరియు ఏకరీతి ధాన్యాలను పొందవచ్చు, ఇది దట్టమైన నిర్మాణాల ఏర్పాటుకు అనుకూలంగా ఉంటుంది; మరోవైపు, అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్‌లను డోపింగ్ చేయడం ద్వారా, అవి ధాన్యం సరిహద్దు గాజు దశలోకి ప్రవేశిస్తాయి, గాజు దశ యొక్క బలాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి మరియు తద్వారా పదార్థం యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరచడం అనే లక్ష్యాన్ని సాధిస్తాయి.

పాలిమర్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాలలోని అరుదైన భూమి మూలకాలు ప్రధానంగా పాలిమర్ మ్యాట్రిక్స్ లక్షణాలను మెరుగుపరచడం ద్వారా వాటిని ప్రభావితం చేస్తాయి. అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్లు పాలిమర్ల యొక్క ఉష్ణ కుళ్ళిపోయే ఉష్ణోగ్రతను పెంచుతాయి, అయితే అరుదైన భూమి కార్బాక్సిలేట్లు పాలీ వినైల్ క్లోరైడ్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి. అరుదైన భూమి సమ్మేళనాలతో పాలీస్టైరిన్‌ను డోపింగ్ చేయడం వల్ల పాలీస్టైరిన్ యొక్క స్థిరత్వం మెరుగుపడుతుంది మరియు దాని ప్రభావ బలం మరియు వంపు బలాన్ని గణనీయంగా పెంచుతుంది.