සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල දුර්ලභ පෘථිවිය යෙදීම

යෙදීමදුර්ලභ පෘථිවියසංයුක්ත ද්‍රව්‍ය වලින්
දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍යවලට අනන්‍ය 4f ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහයක්, විශාල පරමාණුක චුම්භක මොහොතක්, ශක්තිමත් භ්‍රමණ සම්බන්ධ කිරීමක් සහ අනෙකුත් ලක්ෂණ ඇත. අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍ය සමඟ සංකීර්ණ සෑදීමේදී, ඒවායේ සම්බන්ධීකරණ අංකය 6 සිට 12 දක්වා වෙනස් විය හැකිය. දුර්ලභ පෘථිවි සංයෝගවල විවිධ ස්ඵටික ව්‍යුහයන් ඇත. දුර්ලභ පෘථිවි වල විශේෂ භෞතික හා රසායනික ගුණාංග නිසා උසස් තත්ත්වයේ වානේ සහ ෆෙරස් නොවන ලෝහ, විශේෂ වීදුරු සහ ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත පිඟන් මැටි, ස්ථිර චුම්බක ද්‍රව්‍ය, හයිඩ්‍රජන් ගබඩා ද්‍රව්‍ය, දීප්ති සහ ලේසර් ද්‍රව්‍ය, න්‍යෂ්ටික ද්‍රව්‍ය සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්‍ර උණු කිරීමේදී ඒවා බහුලව භාවිතා වේ. සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය අඛණ්ඩව සංවර්ධනය වීමත් සමඟ, දුර්ලභ පෘථිවි යෙදීම සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ක්ෂේත්‍රයට ද ව්‍යාප්ත වී ඇති අතර, විෂමජාතීය ද්‍රව්‍ය අතර අතුරුමුහුණත් ගුණාංග වැඩිදියුණු කිරීමේදී පුළුල් අවධානයක් ආකර්ෂණය වේ.

සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය සැකසීමේදී දුර්ලභ පස් භාවිතා කරන ප්‍රධාන ආකාර අතරට: ① එකතු කිරීමදුර්ලභ පාංශු ලෝහසංයුක්ත ද්‍රව්‍ය වලට; ② ආකාරයෙන් එකතු කරන්නදුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩසංයුක්ත ද්‍රව්‍යයට; ③ බහු අවයවකවල දුර්ලභ පෘථිවි ලෝහ සමඟ මාත්‍රණය කරන ලද හෝ බන්ධනය කරන ලද බහු අවයවක සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල අනුකෘති ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා වේ. ඉහත දුර්ලභ පෘථිවි යෙදුම් ආකාර තුන අතර, පළමු ආකාර දෙක බොහෝ දුරට ලෝහ අනුකෘති සංයුක්තයට එකතු කරන අතර, තෙවන ආකාරය ප්‍රධාන වශයෙන් පොලිමර් අනුකෘති සංයුක්ත සඳහා යොදන අතර, සෙරමික් අනුකෘති සංයුක්තය ප්‍රධාන වශයෙන් දෙවන ආකාරයෙන් එකතු කරනු ලැබේ.

දුර්ලභ පෘථිවියප්‍රධාන වශයෙන් ලෝහ අනුකෘතිය සහ සෙරමික් අනුකෘති සංයුක්තය මත ආකලන, ස්ථායීකාරක සහ සින්ටර් කිරීමේ ආකලන ආකාරයෙන් ක්‍රියා කරයි, ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කරයි, නිෂ්පාදන පිරිවැය අඩු කරයි, සහ එහි කාර්මික යෙදුම කළ හැකි කරයි.

සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල ආකලන ලෙස දුර්ලභ පස් මූලද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම ප්‍රධාන වශයෙන් සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල අතුරුමුහුණත් ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සහ ලෝහ අනුකෘති ධාන්‍යවල පිරිපහදු කිරීම ප්‍රවර්ධනය කිරීමේ කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ක්‍රියාකාරීත්වයේ යාන්ත්‍රණය පහත පරිදි වේ.

① ලෝහ අනුකෘතිය සහ ශක්තිමත් කිරීමේ අවධිය අතර තෙත් කිරීමේ හැකියාව වැඩි දියුණු කරන්න. දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍යවල විද්‍යුත් සෘණතාව සාපේක්ෂව අඩුය (ලෝහවල විද්‍යුත් සෘණතාව කුඩා වන තරමට, ලෝහ නොවන ද්‍රව්‍යවල විද්‍යුත් සෘණතාව වඩාත් ක්‍රියාකාරී වේ). උදාහරණයක් ලෙස, La 1.1, Ce 1.12 සහ Y 1.22 වේ. පොදු පාදක ලෝහ Fe හි විද්‍යුත් සෘණතාව 1.83, Ni 1.91 සහ Al 1.61 වේ. එබැවින්, දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය උණු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ලෝහ අනුකෘතියේ සහ ශක්තිමත් කිරීමේ අවධියේ ධාන්‍ය මායිම් මත මනාප ලෙස අවශෝෂණය කර, ඒවායේ අතුරුමුහුණත් ශක්තිය අඩු කරයි, අතුරුමුහුණතේ ඇලවුම් කාර්යය වැඩි කරයි, තෙත් කිරීමේ කෝණය අඩු කරයි, සහ එමඟින් අනුකෘතිය සහ ශක්තිමත් කිරීමේ අවධිය අතර තෙත් කිරීමේ හැකියාව වැඩි දියුණු කරයි. ඇලුමිනියම් අනුකෘතියට La මූලද්‍රව්‍යය එකතු කිරීම AlO සහ ඇලුමිනියම් ද්‍රවයේ තෙත් කිරීමේ හැකියාව ඵලදායී ලෙස වැඩි දියුණු කරන බවත්, සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය වැඩි දියුණු කරන බවත් පර්යේෂණවලින් පෙන්වා දී ඇත.

② ලෝහ අනුකෘති ධාන්‍ය පිරිපහදු කිරීම ප්‍රවර්ධනය කරන්න. දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍යවල පරමාණුක අරය විශාල වන අතර ලෝහ අනුකෘතියේ පරමාණුක අරය සාපේක්ෂව කුඩා බැවින් ලෝහ ස්ඵටිකයේ දුර්ලභ පෘථිවි ද්‍රාව්‍යතාව කුඩා වේ. විශාල අරයක් සහිත දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය න්‍යාස දැලිසට ඇතුළු වීම දැලිස් විකෘතියට හේතු වන අතර එමඟින් පද්ධති ශක්තිය වැඩි වේ. අවම නිදහස් ශක්තිය පවත්වා ගැනීම සඳහා, දුර්ලභ පෘථිවි පරමාණු අක්‍රමවත් ධාන්‍ය මායිම් දෙසට පමණක් පොහොසත් කළ හැකි අතර, එය යම් දුරකට න්‍යාස ධාන්‍යවල නිදහස් වර්ධනයට බාධා කරයි. ඒ සමඟම, පොහොසත් දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය අනෙකුත් මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය අවශෝෂණය කර, මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍යවල සාන්ද්‍රණ අනුක්‍රමය වැඩි කර, දේශීය සංරචක යටි සිසිලනය ඇති කර, ද්‍රව ලෝහ අනුකෘතියේ විෂමජාතීය න්‍යෂ්ටිකකරණ බලපෑම වැඩි දියුණු කරයි. ඊට අමතරව, මූලද්‍රව්‍ය වෙන් කිරීම නිසා ඇතිවන යටි සිසිලනය වෙන් කරන ලද සංයෝග සෑදීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි අතර ඵලදායී විෂමජාතීය න්‍යෂ්ටික අංශු බවට පත් විය හැකි අතර එමඟින් ලෝහ අනුකෘති ධාන්‍ය පිරිපහදු කිරීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකිය.

③ ධාන්‍ය මායිම් පිරිසිදු කරන්න. දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය සහ O, S, P, N වැනි මූලද්‍රව්‍ය අතර ඇති දැඩි බැඳීම නිසා, ඔක්සයිඩ, සල්ෆයිඩ, පොස්ෆයිඩ සහ නයිට්‍රයිඩ සඳහා සම්මත නිදහස් ශක්තිය අඩුය. මෙම සංයෝගවල ඉහළ ද්‍රවාංකයක් සහ අඩු ඝනත්වයක් ඇති අතර, ඒවායින් සමහරක් මිශ්‍ර ලෝහ ද්‍රවයෙන් ඉහළට පාවී යාමෙන් ඉවත් කළ හැකි අතර අනෙක් ඒවා ධාන්‍ය තුළ ඒකාකාරව බෙදා හරිනු ලැබේ, ධාන්‍ය මායිමේ අපද්‍රව්‍ය වෙන් කිරීම අඩු කරයි, එමඟින් ධාන්‍ය මායිම පිරිසිදු කර එහි ශක්තිය වැඩි දියුණු කරයි.

දුර්ලභ පාංශු ලෝහවල ඉහළ ක්‍රියාකාරිත්වය සහ අඩු ද්‍රවාංකය හේතුවෙන්, ඒවා ලෝහ අනුකෘති සංයුක්තයට එකතු කරන විට, එකතු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ඔක්සිජන් සමඟ ඒවායේ සම්බන්ධතාවය විශේෂයෙන් පාලනය කළ යුතු බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය.

විවිධ ලෝහ අනුකෘති සහ සෙරමික් අනුකෘති සංයුක්ත සඳහා ස්ථායීකාරක, සින්ටර් කිරීමේ ආධාරක සහ මාත්‍රණ විකරණකාරක ලෙස දුර්ලභ පස් ඔක්සයිඩ් එකතු කිරීමෙන් ද්‍රව්‍යවල ශක්තිය සහ තද බව බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කළ හැකි බවත්, ඒවායේ සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය අඩු කළ හැකි බවත්, එමඟින් නිෂ්පාදන පිරිවැය අඩු කළ හැකි බවත් බොහෝ භාවිතයන් ඔප්පු කර ඇත. එහි ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්‍රධාන යාන්ත්‍රණය පහත පරිදි වේ.

① සින්ටර් කිරීමේ ආකලන ද්‍රව්‍යයක් ලෙස, එය සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල සින්ටර් කිරීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි අතර සිදුරු අඩු කළ හැකිය. සින්ටර් කිරීමේ ආකලන එකතු කිරීම යනු ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ද්‍රව අවධියක් ජනනය කිරීම, සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය අඩු කිරීම, සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ද්‍රව්‍යවල ඉහළ-උෂ්ණත්ව වියෝජනය වැළැක්වීම සහ ද්‍රව අදියර සින්ටර් කිරීම හරහා ඝන සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ලබා ගැනීමයි. දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩවල ඉහළ ස්ථායිතාව, දුර්වල ඉහළ-උෂ්ණත්ව අස්ථාවරත්වය සහ ඉහළ ද්‍රවාංක සහ තාපාංක හේතුවෙන්, ඒවාට අනෙකුත් අමුද්‍රව්‍ය සමඟ වීදුරු අවධි සෑදිය හැකි අතර සින්ටර් කිරීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි අතර, ඒවා ඵලදායී ආකලන ද්‍රව්‍යයක් බවට පත් කරයි. ඒ සමඟම, දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩ් සෙරමික් අනුකෘතිය සමඟ ඝන ද්‍රාවණයක් ද සෑදිය හැකි අතර, එමඟින් ඇතුළත ස්ඵටික දෝෂ ජනනය කළ හැකිය, දැලිස සක්‍රිය කළ හැකිය සහ සින්ටර් කිරීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකිය.

② ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය වැඩිදියුණු කිරීම සහ ධාන්‍ය ප්‍රමාණය පිරිපහදු කිරීම. එකතු කරන ලද දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩ ප්‍රධාන වශයෙන් අනුකෘතියේ ධාන්‍ය මායිම්වල පවතින නිසාත්, ඒවායේ විශාල පරිමාව නිසා, දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩ ව්‍යුහය තුළ ඉහළ සංක්‍රමණ ප්‍රතිරෝධයක් ඇති නිසාත්, අනෙකුත් අයන සංක්‍රමණයට ද බාධා කරන නිසාත්, එමඟින් ධාන්‍ය මායිම්වල සංක්‍රමණ අනුපාතය අඩු කිරීම, ධාන්‍ය වර්ධනය වළක්වන අතර ඉහළ උෂ්ණත්ව සින්ටර් කිරීමේදී ධාන්‍යවල අසාමාන්‍ය වර්ධනයට බාධා කරයි. ඝන ව්‍යුහයන් සෑදීමට හිතකර වන කුඩා හා ඒකාකාර ධාන්‍ය ඔවුන්ට ලබා ගත හැකිය; අනෙක් අතට, දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩ මාත්‍රණය කිරීමෙන්, ඔවුන් ධාන්‍ය මායිම් වීදුරු අවධියට ඇතුළු වන අතර, වීදුරු අවධියේ ශක්තිය වැඩි දියුණු කරන අතර එමඟින් ද්‍රව්‍යයේ යාන්ත්‍රික ගුණාංග වැඩිදියුණු කිරීමේ ඉලක්කය සපුරා ගනී.

පොලිමර් අනුකෘති සංයුක්තවල දුර්ලභ පාංශු මූලද්‍රව්‍ය ප්‍රධාන වශයෙන් ඒවාට බලපාන්නේ පොලිමර් අනුකෘතියේ ගුණාංග වැඩිදියුණු කිරීමෙනි. දුර්ලභ පාංශු ඔක්සයිඩ පොලිමර්වල තාප වියෝජන උෂ්ණත්වය වැඩි කළ හැකි අතර දුර්ලභ පාංශු කාබොක්සිලේට් පොලිවයිනයිල් ක්ලෝරයිඩ්වල තාප ස්ථායිතාව වැඩි දියුණු කළ හැකිය. දුර්ලභ පාංශු සංයෝග සමඟ මාත්‍රණය කරන ලද ෙපොලිස්ටිරින් මගින් ෙපොලිස්ටිරින් වල ස්ථායිතාව වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර එහි බලපෑම් ශක්තිය සහ නැමීමේ ශක්තිය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කළ හැකිය.