稀土在航空航天方面的应用要有针对性,至少从四个方面进行论述,每个方面都要做到详细,具体.要有具体的例子,最好细分到具体的稀土元素在具体的方面上的应用及前景.最好有图片,有链接最
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/08/31 13:48:42
稀土在航空航天方面的应用要有针对性,至少从四个方面进行论述,每个方面都要做到详细,具体.要有具体的例子,最好细分到具体的稀土元素在具体的方面上的应用及前景.最好有图片,有链接最
稀土在航空航天方面的应用
要有针对性,至少从四个方面进行论述,每个方面都要做到详细,具体.要有具体的例子,最好细分到具体的稀土元素在具体的方面上的应用及前景.
最好有图片,有链接
最重要的,要有条理!
希望能有应用方面的图表,能够直观地反映问题
额t囧 四个反面都是指在航空航天方面,不是农业、新材料什么的
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4 稀土在航空材料上的应用展望
由于稀土金属的原子半径大,极易失掉最外层2个s电子和次层的5d一个电子或4f的一个电子,而成三价离子.因此稀土金属在化学反应中异常活泼,极易与其它物质反应.又由于稀土元素具有电子未完全充满4f层的特性,而引导出各种磁、电和光的特性效应以及其它特殊性能.稀土元素的这些有吸引力的性能及广阔的潜在用途,引起了航空材料科学家的极大重视及广泛的研究,近期的研究重点:
4.1 稀土陶瓷材料
稀土材料在高推比航空发动机上的应用出现新进展.近年来中航总公司开展了稀土在结构陶瓷方面的应用研究.氮化硅陶瓷具有高温下强度高、抗热震性能好、高温蠕变小等优良的性能,是一种最有希望用于高推重比发动机的新型结构陶瓷材料.氮化硅陶瓷仍遵循着液相烧结机理,需加入一些氧化物添加剂与Si3N4,颗粒表面的出SiO2层反应,生成液相以促进烧结.引入A1203,、MgO等氧化物为烧结助剂后,氮化硅陶瓷的断裂韧性和强度并不高,但引人稀土氧化物Y2O3即Y203一A1203,或Y2O3一MgO为烧结助剂,氮化硅陶瓷的常温断裂韧性和强度得到明显的改善,但高温性能并不好.近年来的研究发现以稀土氧化物Y203和La203为添加剂,材料的力学性能大幅度提高,尤其是高温断裂韧性得到明显改善.研究表明:Y2O3和La203的引入对氮化硅陶瓷中β一Si3N4,晶粒的生长行为有重要影响,从而影响了氮化硅陶瓷的结构和性能.选适当比例和含量的Y203和La2O3作添加剂,可得到轴比较大的β一Si3N4晶粒,这样使氮化硅陶瓷产生了自增韧的效果.陶瓷属脆性材料,一般不能用于结构件.为了克服其脆性.通常引入纤维、晶须等增强组份,但这就产生了不同形态的组份难以均匀分散,给制造工艺带来困难.目前这一问题正是限制陶瓷料在高技术领域里应用的关健.将稀土氧化物引入陶瓷粉未中,能够在陶瓷烧结过程中产生原位增韧即自增韧的效果,恰好克服了上述引入纤维、晶须等带来的制造上的困难.因此在陶瓷材料中引入稀土氧化物,将为陶瓷材料在高新技术领域里开阔一个更为广阔的应用前景.专用集成电路为适应作战需要,必须抗辐射加固,提高可靠性,同时集成电路和计算机技术向更高电路密度和更快运算速度发展,均推动陶瓷材料基片及其封装向更高性能和更精细工艺方向发展.作为基片材料,必须满足低介电常数,高热导率,高机械强度,与半导体芯片相匹配的热膨胀系数.氮化铝(AIN)多层基片与传统的氧化铝(A1203)基片相比,有较高的导热率,适用于高功耗、高引线数和大尺寸芯片,成为近年来航空及军工行业开发的重点.采用稀土氧化钇(Y203,)和氧化钙混合添加剂,可以降低氮化铝的烧结温度,促进烧结.这种掺杂后的氮化铝(AIN)陶瓷,导热率260W/(m.K),适于高密度布线,热阻仅为同样结构和相同引线数的氧化铝封装的1/4,这种基片已用于含1800个输入/输出头的计算机系统的多层布线阵列的封装.
4.2 稀土永磁材料
稀土永磁材料是制备高性能微波功率管一行波管的关键材料.现代军事通讯、雷达、导弹制导和电子战都需要各种行波管,其特点是工作频带宽(2~18GHz),效率高(达50%).海湾战争中美国使用的电子干扰设备、预警飞机、火控雷达、精密制导系统,都用了大量高性能宽带大功率行波管,制造这些高功率行波管的关键是高磁能积、低温度系数的稀土永磁材料.这材料对实现军用电机的高效率、小型化和轻质化,以及促进军用计算机性能的提高也是十分重要的.根据我国目前稀土永磁材料发展的实际情况,今后在航空航天领域里稀土永磁材料研制开发的主要方向有:(1)高稳一性SmCo系永磁材料;(2)高工作温度NdFeB系永磁材料;(3)快淬 NdFeB磁粉及粘结NdFeB系永磁材料;(4)新型SmFeN系永磁材料;(5)低成本、高性能第四代稀土永磁材料. 4.3稀土铝合金航空用A1-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热铝合金LD7和LD8的工作温度不能超过270℃,Al-Cu-Mn系的LYI6或2021的工作温度不能超过 300℃,除了烧结铝粉末外,还没有可在350~400℃下工作的铝合金.Sc能将铝合金的再结晶温度提高到450~550℃,共格沉淀相A13Sc特别是与Zr复合形成的A13(ScZr)的热稳定性极高,在350℃或450℃长时间加热时质点尺寸长大速度极慢,而且能长期保持共格性不破坏,是开发工作温度大于350℃的耐热铝合金最有希望的合金元素.目前,航空用综合性能最好的高强高韧铝合金是A1-Zn-Mg-Cu-Zr系的7075、7150和7010,它用Zr代替了Mn和Cr,显著提高了合金的淬透性,适于生产厚板(≥75mm).但是,这类合金的铸造性能极差,厚向强韧性还不够高.若加入0.1~0.2%Sr与Zr形成共格沉淀相A13(ScZr),除了增加强度外,还能使再结晶温度提高.A13Sc质点抑制合金的再结晶,得到未再结晶组织,起到亚结构强化的作用,能改善板材厚向的强韧性.经过充分时效,疲劳强度、断裂韧性(K1c.)和抗应力腐蚀能力(SCR)得到明显的提高,为火箭和飞行器开发出新一代超高强高韧铝合金是完全有可能的.