【中國禮品網(wǎng)訊】由于稀土元素具有4fx5d16s2電子層結(jié)構(gòu)，電價高、半徑大、極化力強、化學(xué)性質(zhì)活潑及能水解等性質(zhì)，故其應(yīng)用十分廣泛，尤其在特種陶瓷及功能材料方面具有廣闊的發(fā)展前景。
Si3N4陶瓷
Si3N4陶瓷硬度高、強度大、熱膨脹系數(shù)小，具有較高的抗蠕變性能及抗氧化、抗腐蝕性能，是一種非常好的高溫結(jié)構(gòu)材料，作為Si3N4陶瓷，由于Si－N鍵屬共價鍵，致使在無液相存在下燒結(jié)非常困難，須加入添加劑，較為理想的添加劑為稀土氧化物Y2O3、CeO2、La2O3，不僅可使Si3N4陶瓷在燒結(jié)時產(chǎn)生液相，促進燒結(jié)，同時又可大大提高Si3N4陶瓷的高溫力學(xué)性能，研究表明，添加La2O3和Y2O3的氮化硅陶瓷，其抗彎強度在1370℃的高溫下保持不變，達(dá)1000MPa以上，添加Al2O3和La2O3燒結(jié)助劑的Si3N4陶瓷形成具有高耐火度和粘度的Y－Ls－Si－O－N玻璃晶界，因此具有較高的高溫抗彎強度和較好的抗氧化性能，并且在高溫條件下易析出較高熔點的結(jié)晶化合物，于是減少了材料非晶態(tài)玻璃相的含量，提高了材料的高溫斷裂韌性。
Al2O3陶瓷
Al2O3陶瓷具有較高的硬度和機械強度，膨脹系數(shù)與金屬差不多，同時具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對Al2O3陶瓷來講，為提高其高溫?zé)岱€(wěn)定性，可添加稀土元素。研究表明：之所以能提高Al2O3陶瓷高溫?zé)岱€(wěn)定性，主要原因是形成了稀土鋁酸鹽，如添加La2O3可形成起到穩(wěn)定作用的LaAl11O18。
為降低Al2O3陶瓷的燒成溫度，改進產(chǎn)品性能，在其加入不同數(shù)量的稀土外加劑，可大大降低燒成溫度。
SiC陶瓷
SiC是共價鍵性極強的化合物，在高溫狀態(tài)下仍能保持高的鍵合強度，且熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性優(yōu)良，具有較高的熱傳導(dǎo)性，故是高溫結(jié)構(gòu)材料最有希望的材料之一。
SiC中添加Al2O3和Y2O3為燒結(jié)助劑可大大降低SiC陶瓷的燒結(jié)溫度，Al2O3和Y2O3在燒結(jié)溫度下形成液相，從而以液相燒結(jié)機理加速材料致密化，有研究用無壓燒結(jié)β制得含板狀晶料的液相燒結(jié)SiC陶瓷，其斷裂韌性達(dá)7MPa·m1/2，添加稀土氧化物可使其抗氧化性能得到明顯改善，且隨稀土加入量的增加，氧化速度逐漸降低，加入量為3%時效果最佳。
Y2O3陶瓷
Y2O3陶瓷是一種高性能透明陶瓷，它是以高純氧化釔為原料并添加8mol%～10mol%ThO2在氫氣中于2000℃以上高溫?zé)赏该鞫嗑w，也可在添加LiF和ThO2后于1300～1500℃和35～50MPa壓力下真空熱壓燒結(jié)，由于其熔點大于2400℃，介電常數(shù)為12～14，透明性好，即使在遠(yuǎn)紅外區(qū)仍有約80%的直線透過率，是優(yōu)良的高溫紅外材料和電子材料。
AIN陶瓷
AIN陶瓷導(dǎo)熱性好、耐高溫、耐腐蝕，具有較好的電絕緣性能，但因?qū)俟矁r鍵，故燒結(jié)困難，在制備AIN陶瓷時加入稀土氧化物Y2O3、La2O3等作為添加劑，與AIN顆粒表面的Al2O3反應(yīng)，生成低熔點液相，使整個燒結(jié)在有液相參與下進行，最終達(dá)到致密化，這樣制得的AIN陶瓷可作熔煉純鐵、鋁等的優(yōu)良坩鍋材料及其高溫結(jié)構(gòu)材料。
ZrO2陶瓷
ZrO2陶瓷具有較高的熔點，是理想的高溫結(jié)構(gòu)材料，但由于其在1100℃左右存在單斜與四方的晶型轉(zhuǎn)變，并伴有較大體積變化，故在制造時須加入穩(wěn)定劑，稀土氧化物CeO2和ThO2為常用穩(wěn)定劑，就Y2O3來說，由于Y3＋離子的大小與Z4＋離子接近，可固溶形成穩(wěn)定的立方晶相，故稀土加入ZrO2后可使ZrO2陶瓷的抗熱震性能得到較大提高。
當(dāng)Y2O3含量<2mol%時，ZrO2以單斜相存在；當(dāng)Y2O3含量>8mol%時，ZrO2以立方相存在；而當(dāng)Y2O3含量在2mol%～8mol%時，ZrO2則以兩相或三相共存。
當(dāng)Y2O3含量在3mol%左右時，由陶瓷中ZrO2晶粒間的相互抑制，可通過控制適當(dāng)?shù)木Я３叽缰苽淙坑伤姆絑rO2組成的氧化釔穩(wěn)定的四方氧化鋯，它具有很高的斷裂韌性和抗彎強度，在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料中應(yīng)用廣泛。
氧化鋯不僅為優(yōu)良的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，而且也具有優(yōu)良的高溫電導(dǎo)性能，因而是一種用途很廣的固體電解質(zhì)材料，高溫燃料電池一般也都采用Y2O3穩(wěn)定的ZrO2為固體電解質(zhì)，其工作溫度可達(dá)800～1000℃。