Applicatio Terrae Rarae in Materiis Compositis

ApplicatioTerra Rarain Materiis Compositis
Elementa terrae rarae structuram electronicam 4f singularem, momentum magneticum atomicum magnum, copulationem spinorum validam, aliasque proprietates habent. Cum complexa cum aliis elementis formant, numerus coordinationis eorum a 6 ad 12 variari potest. Composita terrae rarae varietatem structurarum crystallinarum habent. Proprietates physicae et chemicae speciales terrarum rararum eas late adhibent in fusione chalybis altae qualitatis et metallorum non-ferreorum, vitri specialis et ceramicarum altae efficaciae, materiarum magnetis permanentis, materiarum accumulationis hydrogenii, materiarum luminescentium et lasericarum, materiarum nuclearium, et aliis campis. Cum continua evolutione materiarum compositarum, applicatio terrarum rararum etiam ad campum materiarum compositarum extensa est, attentionem latam ad meliorationem proprietatum interfaciei inter materias heterogeneas attrahens.

Formae applicationis praecipuae terrae rarae in praeparatione materiarum compositarum includunt: ① additionemmetalla terrae raraead materias compositas; ② Adde in formaOxida terrarum rararumad materiam compositam; ③ Polymeri metallis terrestribus raris imbuti vel iuncti in polymeris ut materiae matrices in materiis compositis adhibentur. Inter tres formas supradictas applicationis terrarum rarum, duae primae formae plerumque ad composita matricis metallicae adduntur, tertia autem praecipue ad composita matricis polymericae applicatur, et composita matricis ceramicae plerumque in secunda forma adduntur.

Terra raraPraecipue agit in matricem metallicam et matricem ceramicam compositam in forma additivorum, stabilimentorum, et additivorum sinterationis, earum efficaciam magnopere emendans, sumptus productionis minuens, et applicationem industrialem possibilem reddens.

Additio elementorum terrarum rararum ut additiva in materiis compositis praecipue partes agit in emendanda interfaciei effectu materiarum compositarum et promovenda refinatione granorum matricis metallicae. Modus actionis est talis.

① Humiditatem inter matricem metallicam et phasis corroborantem auge. Electronegativitas elementorum terrarum rararum relative humilis est (quo minor electronegativitas metallorum, eo activior electronegativitas non metallorum). Exempli gratia, La est 1.1, Ce est 1.12, et Y est 1.22. Electronegativitas metalli communis basis Fe est 1.83, Ni est 1.91, et Al est 1.61. Ergo, elementa terrarum rararum in finibus granorum matricis metallicae et phasis corroborantis per processum fusionis praeferenter adsorbent, energiam interfacialem eorum minuentes, opus adhaesionis interfacialis augentes, angulum humectationis minuentes, et ita humiditatem inter matricem et phasis corroborantem emendantes. Investigationes demonstraverunt additionem elementi La ad matricem aluminii humiditatem AlO₃ et liquidi aluminii efficaciter emendare, et microstructuram materiarum compositarum emendare.

② Refinationem granorum matricis metallicae promove. Solubilitas terrarum rararum in crystallo metallico parva est, quia radius atomicus elementorum terrarum rararum magnus est, et radius atomicus matricis metallicae relative parvus. Ingressus elementorum terrarum rararum cum radio maiori in reticulum matricis distortionem reticuli causabit, quae energiam systematis augebit. Ut minima energia libera servetur, atomi terrarum rararum tantum versus limites granorum irregulares locupletari possunt, quod quodammodo liberam incrementum granorum matricis impedit. Simul, elementa terrarum rararum locupletata etiam alia elementa mixturae adsorbent, gradientem concentrationis elementorum mixturae augentes, subrefrigerationem localem componentium causantes, et effectum nucleationis heterogeneae matricis metalli liquidi amplificantes. Praeterea, subrefrigeratio a segregatione elementorum causata etiam formationem compositorum segregatorum promovere potest et particulas nucleationis heterogeneas efficaces fieri, ita refinationem granorum matricis metallicae promovens.

③ Limites granorum purifica. Propter fortem affinitatem inter elementa terrae rarae et elementa ut O, S, P, N, etc., energia libera formationis oxydorum, sulfidi, phosphidorum, et nitridorum humilis est. Haec composita punctum liquefactionis altum et densitatem humilem habent, quarum quaedam per sursum e liquido mixturae removeri possunt, dum alia aequaliter intra grana distribuuntur, segregationem impuritatum ad limitem granorum reducendo, ita limitem granorum purificando et eius firmitatem augendo.

Notandum est, propter magnam activitatem et humile punctum liquefactionis metallorum terrarum rararum, cum ad compositum matricem metallicam adduntur, contactum eorum cum oxygenio specialiter moderari debere per processum additionis.

Multis usibus demonstratum est additionem oxydorum terrarum rararum tamquam stabilisatorum, adiuvantium sinterizationis, et modificantium dopationis variis matricibus metallicis et matricibus ceramicis compositis robur et tenacitatem materiarum magnopere augere, temperaturam sinterizationis earum reducere, et ita sumptus productionis minuere posse. Principalis eius actionis ratio est haec.

① Ut additivum sinterizationis, sinterizationem promovere et porositatem in materiis compositis reducere potest. Additivorum sinterizationis additivis est ad phasis liquidam generandam sub temperaturis altis, temperaturam sinterizationis materiarum compositarum reducendam, decompositionem materiarum alta temperatura durante processu sinterizationis inhibendam, et materias compositas densas per sinterizationem phasis liquidae obtinendas. Propter stabilitatem magnam, volatilitatem altae temperaturae debilem, et puncta fusionis et ebullitionis alta oxidorum terrarum rararum, phases vitreas cum aliis materiis crudis formare et sinterizationem promovere possunt, ea additiva efficax faciens. Simul, oxidum terrarum rararum etiam solutionem solidam cum matrice ceramica formare potest, quae defectus crystallinos intus generare, reticulum activare et sinterizationem promovere potest.

② Microstructuram emendare et magnitudinem granorum refinare. Quia oxida terrarum rararum addita plerumque ad limites granorum matricis inveniuntur, et propter magnum volumen, oxida terrarum rararum migrationis resistentiam magnam in structura habent, et migrationem aliorum ionum impediunt, ita migrationis celeritatem limitum granorum minuentes, incrementum granorum inhibentes, et incrementum abnormale granorum durante sinteratione altae temperaturae impedientes. Grana parva et uniformia obtinere possunt, quod ad formationem structurarum densarum conducit; contra, oxida terrarum rararum dopando, in limitem granorum phasim vitream ingrediuntur, robur phasis vitreae augentes et sic finem proprietates mechanicas materiae emendandi assequentes.

Elementa terrae rarae in compositis matricis polymericae eas imprimis afficiunt proprietates matricis polymericae emendando. Oxyda terrarum rararum temperaturam decompositionis thermalis polymerorum augere possunt, dum carboxylata terrarum rararum stabilitatem thermalem polyvinylchloridi emendare possunt. Polystyrenum cum compositis terrarum rararum admixtio stabilitatem polystyreni emendare et eius firmitatem contra impetum et firmitatem flexionis significanter augere potest.