稀土在高分子材料中的应用

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稀土在高分子材料中的应用

稀土在高分子材料中的应用

稀土高分子泛指稀土元素掺杂或者键合于高分子中的聚合物。稀土元素因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性,被誉为“新材料的宝库”;高分子材料由于物理机械性能好、合成方便、成型加工容易、重量轻、成本低、耐腐蚀等许多优点而得到广泛使用。另一方面,稀土无机材料存在着难以加工成型、价格高的问题,稀土有机小分子配合物则显示出稳定性差等不足。所以,结合稀土与高分子的优点合成稀土有机高分子聚合物可望成为具有卓越性能的荧光、激光和磁性材料、光学塑料等,这引起了人们极大的兴趣。

本文从稀土高分子荧光材料及其他若干方面说明稀土在高分子材料中的广泛应用。其中,对于荧光材料这一热点领域,将从机理、分类、制备和应用多方面进行详细说明。

1稀土高分子荧光材料

1.1 发光原理[7,8]

荧光物质即经紫外线、X射线和电子射线等照射后发光,照射停止后发光也很快终止的物质。稀土离子具有丰富的发射光谱,镧系的4f电子可在7个4f轨道上任意分布,从而产生各种光谱项和能级。元素原子结构差异使荧光颜色和发光强度不同,而有的稀土元素如Y3+,La3+等并不产生荧光;但是由于这些非荧光多型稀土离子可与荧光稀土离子形成双核配合物,能量转移不仅在中心离子与配体之间发生而且也存在于不同中心离子之间,而且转移目标仅为荧光稀土离子,这种“浓聚”效应大大提高了荧光强度。所以,非荧光稀土离子可以作为添加剂提高母体材料的荧光性能。

对于稀土高分子配合物,能产生强度较高荧光的Eu3+,Tb3+,Sn3+,Dy3+等稀土荧光离子虽然受激后可产生f-f跃迁,但由于在近紫外区吸光系数很小,使其发光效率低;而某些有机物π-π*跃迁激发能较低且吸光系数高。二者分别作为中心离子形成配合物,使有机分子的三重激发态与稀土离子的激发态能级相匹配,前者在近紫外区吸收能量激发后,由三重激发态以非辐射方式将能量传递给稀土离子,处于高能级的激发态稀土离子再以辐射方式跃迁到低能级从而发射特征荧光。 1.2 材料分类[8]

稀土荧光材料按照光源分,有光致荧光材料、电致荧光材料、力致荧光材料以及紫外光、X射线、可见光等。按照高分子材料用途差异,有稀土荧光塑料、稀土荧光橡胶、稀土荧光纤维、稀土荧光涂料等。

1.3 制备方法

目前稀土高分子材料的制备有两种方法[2]:一是稀土化合物作为掺杂剂均匀地分散到聚合物中,制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土高分子,通常采用机械共混和熔融共混来实现;二是稀土金属元素以键合方式存在于高分子中,形成键合型稀土高分子。键合型稀土高分子主要通过稀土离子与含孤对电子的原子配合、含稀土金属的单体参与共聚、缩聚,或与大分子链上的官能团进行配合配位而形成。下面针

对两种制备方式在制备稀土高分子荧光材料上的原理、研究状况和效果角度进行分析。

1.3.1 掺杂法

掺杂法是稀土与高分子复合的最早的应用方法,掺杂的稀土形式[8]包括:稀土合金、稀土无机化合物、稀土有机化合物等。稀土无机化合物包括:稀土氧化物、稀土氯化物、稀土硫化物等。稀土有机化合物有稀土醇盐、稀土脂肪酸盐、稀土不饱和脂肪酸盐等。稀土无机化合物优点是稳定性好,可以解决稀土含量过高而引起浓度淬灭的问题,但是有荧光强度低、与树脂相容性差、难以加工成型、价格高的缺点。而把有机小分子稀土配合物通过溶剂溶解或熔融共混的方式掺杂到高分子体系中,一方面可以提高配合物稳定性,另一方面可以改善稀土的荧光性能。这种方法工艺简单,得到的材料有良好的发光性能,因而得到了广泛的利用。如掺杂稀土配合物的农用薄膜可使农作物增产20%,后文有专门记述。掺杂稀土的聚合物光纤可用于制作特殊的光纤传感器,甚至还可制作功率放大。

[5]80 年代初,国外学者如 Okamoto,Ueba,Banks在这方面进行了大量的工作,他们把 Eu(OAc)3或 Eu(DBM)4掺杂到聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,Eu3+的荧光强度与 Eu3+含量呈线性递增关系。由于 Eu3+已被有机配体预先配位饱和,在体系中稀土金属离子间距较大,无法形成簇,不发生同种离子间能量转移,所以不出现浓度淬灭,荧光强度随 Eu3+含量增大而增强,Eu3+可达较高的含量。

[5]北京大学的赵莹等对稀土配合物在高分子体系中的分散情况及与高分子之间的相互作用作了进一步的研究。他们对 Eu3+与α-噻吩甲酰三氟丙酮(HTTA),三苯基氧膦(TPPO)形成的混配配合物 Eu(TTA)3·2 TPPO 溶于 PMMA,经溶液法所得薄膜体系的荧光性能及分散情况进行了研究。结果表明,PMMA 对该配合物的荧光性能有增强作用,配合物在 PMMA 溶液中有明显的浓度淬灭效应,当 Eu3+浓度高于3×10-5mol/L后,荧光强度随 Eu3+浓度增大显著降低,而制成薄膜后无浓度淬灭现象。另外,透射电镜的测定结果表明薄膜中稀土配合物是以小晶体形式与PMMA分相存在的,膜中配合物主要以粒径介于100 ~200 nm 的小颗粒和有小颗粒组成的聚集体形式存在。

由上分析可见,制备稀土高分子荧光材料,掺杂不失为一种简便、适应性广和实用性强的方法。但它主要为物理混合,还存在许多局限性,如稀土配合物与高分子材料之间相容性差,发生相分离,影响材料性能,导致强度受损、透明性变差;稀土配合物在基质材料中分散性欠佳,导致荧光分子在浓度高时发生淬灭作用,致使荧光强度下降、荧光寿命降低。

南京工业大学的严长浩等人[2]从合成具有聚合活性的稀土配合物单体着手,直接用来与多种单体共聚,制得了一系列稀土金属有机高分子离聚物。通过研究稀土金属配合物单体的合成、共聚反应以及对共聚物性能分析发现,该法合成的稀土金属配合物更加容易与其它有机单体相互混合,一定程度上解决了通常稀土掺杂聚合物中稀土掺入量受限制、不易定量控制、稀土离子聚集等问题。

1.3.2 键合法

通过配位或聚合方法将稀土离子键合到高分子链上而获得的高分子稀土金属配合物是20世纪80年代才出现的一类稀土有机材料,这种功能材料兼有稀土离子的

光电磁特性和高分子材料优良性能,引起人们极大的重视。目前这种材料的制备途径有两条,即:先配合再聚合或者先聚合再配合。

1.3.

2.1 稀土配合物共聚高分子

先合成含稀土单体,然后均聚或共聚制得有机金属聚合物即为稀土配合物共聚高分子。用这种方法制得的荧光材料中稀土离子分布均匀、不成簇,因而稀土金属含量较高时仍能保持荧光强度随稀土含量增大线性递增,不出现浓度淬灭现象,并且可以制得透明度好的材料。这方面的研究和应用都比较多。

[5]汪联辉等人先后研究了烷氧基钕、烷氧基钐单体与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等共聚及其荧光性质。他们用三烷氧基钕与顺丁烯二酸酐反应合成了10种含烷氧基钕单体,将其与MMA 共聚制得10种含烷氧基钕共聚物,研究了单体和共聚物的荧光性质及其影响因素,发现在共聚物中三价钕离子的荧光特性受其基质影响很小,且其荧光强度随钕含量增加而线性增大,在钕含量高达8%时仍未出现荧光浓度淬灭现象。对含双键烷氧基钐单体的研究也得到了类似结果。

[7]Ling等人将合成的稀土配合物与N-乙烯基咔唑和甲基丙烯酸甲酯混合液进行聚合,结果证明将稀土配合物直接键合到高分子链上有利于提高其发光效率,而咔唑基团的引入则能有效地提高稀土聚合物的能量转移。

1.3.

2.2 稀土高分子配合物

稀土配合物共聚高分子的方法可以制得高效、稳定的荧光材料,但它对稀土配合物单体及基质单体都有一定的要求,如稀土配合物单体必须具有聚合活性,且能很好地与基质单体发生共聚等,这往往导致材料成本增加,使其使用受到限制。先制得含有特定官能团如羧基、磺酸基的高分子,然后用稀土化合物与之反应,可制得另一类荧光材料——高分子稀土配合物。同稀土单体共聚物相比,该类材料的原料的选择范围更广,从而可以制得更多种类的荧光材料以满足不同需要,而且通过引入小分子配体可使稀土离子配位数趋于满足,从而制得荧光强度高、分子量高的高分子配合物。

然而,由于稀土离子具有丰富的d或f空轨道,配位数较高(6~12),故金属含量高时,由于库伦力作用容易形成多重离子对,多重离子对可形成离子簇,当金属离子间距小于临界距离时便会发生离子间的能量转移,从而出现荧光淬灭现象,因而要制得高荧光强度的稀土高分子功能材料比较困难。

[5]Okamoto,Banks等人制得苯乙烯/丙烯酸共聚物(PSAA),甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物(PMMA/MA),苯乙烯/马来酸共聚物(PS-MA),分别把这些共聚物溶于酮,加入稀土三氯化物的醇/酮溶液,混匀后抽掉溶剂制得Sm3+,Dy3+,Eu 3+,Er3+不同含量的共聚物稀土盐,荧光测定发现除了PS-MA 外,这些离聚体均出现浓度淬灭。

1.4 应用前景

1.4.1 各方面综述[8]

稀土荧光塑料已有很多种类,例如丙烯酸树脂、有机硅树脂、氟树脂、ABS 等高聚物。现应用于装饰品、工艺品、玩具以及荧光玻璃钢、荧光薄膜、荧光胶带、荧光花束等。

稀土荧光涂料作为装饰涂料应用在街景、娱乐场所的夜间装饰。不同波长的可见光照射时,一定成分的荧光涂料会出现梦幻般的图案。在夜间各种标志的制作中,稀土荧光涂料也在大显身手。

稀土荧光纤维可以做成色彩丰富的服饰,使在夜间或者暗处工作的人员有更高的安全保证。

1.4.2 农膜转光剂[4]

由于稀土荧光化合物能吸收对农作物不利的紫外线并发射出对农作物有益的可见光,近年来,以其作为转光剂的光能转换农膜的研究十分活跃。二十世80年代中期,苏联的GolodkovaLN等较早地研制出了用于保温大棚膜的稀土转光剂。我国于二十世纪90年代初开始进行研究,根据已取得的研究结果,使用稀土转光剂的光能转换农膜具有如下主要功效:(1)光温效应。转光膜棚内的光照强度高于普通膜,从而可使棚温升高。(2)生物效应。稀土转光膜更有利于农作物生长发育,能促进作物对营养元素氮、磷、钾的吸收,提高植株的叶面积和展开度,增加植株株高和叶柄长,还可增加叶片的叶绿素含量,使叶片中的光合作用产物(可溶性糖分、淀粉、蛋白质等)含量升高。(3)增产效应。与普通膜比较,稀土转光膜棚内作物增产,特别是作物早期产量的增幅更大,还可使作物提早上市5~7天。(4)经济效应。据试验,稀土转光膜与普通膜比较,对下列作物的投入产出比分为:茄子1∶2.8,番茄1∶7.6,黄瓜1∶11.3,草莓1∶61。(5)品质效应。稀土转光膜棚内作物果实里的维生素C和糖分含量均高于普通膜,此外还能使瓜果的大果率增加,小果率减小,畸形果率降低。(6)抗病害效应。稀土转光膜棚内的紫外线透过率减少,可使棚内作物的叶枯病、黄萎病等病害减少2%左右。

2稀土高分子磁性材料

磁性材料稀土永磁材料是近年来最引人注目的永磁材料,将其通过原位聚合(磁粉加入聚合单体中,通过引发聚合而将其分散于聚合物中)或共混的方式加入高分子载体(通常为热塑性、热固性树脂及某些橡胶)中,可制备稀土磁性塑料。这种材料既有磁铁的特性,又有塑料的特性,可成型形状复杂的异型材,二次加工方便,尺寸精度高,成本低廉,重量轻,特别是机械性能好,不易破碎,非常适用于电器、仪表、微型电机等行业,已得到广泛应用。近年来,高分子基磁性材料的产量每年以10%~30%的速度增长,显示出其良好的应用前景。其磁性主要决定于稀土磁性材料本身,也与复合方式、高分子基体种类等有关。[6]常用的稀土磁性物质有SmCo5(1对5)类和钕铁硼(NdFeB)系等,由于Co属战略资源,SmCo5的应用受到限制,后者的应用发展很快;20世纪90年代以来,又出现了各种新型稀土永磁材料,如稀土金属间隙化合物Sm2Fe17Nx,Th2Mn12型化合物以及纳米晶复合交换耦合永磁材料,其中氢化-歧化-脱氢-重组法各向异性NdFeB、Sm2Fe17N3等的报道日益增多。与铁氧体类或AlNiCo类磁性高分子材料相比,高分子基稀土磁性材料在磁性、力学性能、耐热性等方面都有比较明显的优势,如2对17稀土磁粉加入环氧树脂压制成型的磁体,其剩余磁通密度达0.89T,矫顽力bHc达557.3kA/m,最大磁能积(BH)max为135.4kT·A/m;而铁磁体在同样条件下制得的材料以上数据分别只有0.26、191.1和13.5。

除上述掺杂型稀土磁性材料外,近年来发现某些稀土高分子配合物也有优良的磁性。通过控制相邻金属离子之间的交换相互作用可以设计和合成具有特殊磁性能

的高分子金属配合物磁性材料,而通过π共轭体系的电子自旋之间交换相互作用比通过空间的相互作用强,因此通过设计合成共轭高分子金属配合物,有可能获得一些特殊的磁性能。如Nishide等发现甲基丙烯酸类共聚物的含钆配合物具有强顺磁性。如果用高分子稀土配合物作为磁性材料,则可能解决掺杂型材料中存在的磁粉生锈问题。浙江大学高分子科学与工程系的唐建斌所在的研究小组[1]利用Hantzsch 方法合成了一种新型的噻唑环共轭高分子聚(2,4-噻唑)(PTz),并制备了它与稀土离子Nd3+的螯合物(PTz-Nd3+),其磁性研究表明,该高分子螯合物具有软铁磁性,在发光器件、太阳能电池、非线性光学器件等领域有着潜在的应用前景。

3稀土高分子催化材料[6]

稀土催化剂稀土化合物的传统用途之一就是作为有机反应的催化剂,但稀土用作高分子合成却比较晚,最早见诸报道的是1956年Saldick用铈化合物作催化剂,制备聚丙烯腈,之后,用稀土化合物作催化剂引发聚合反应的报道日趋增多,与常规催化剂相比,稀土催化剂有许多独特之处,如活性高、选择性好等,得到了人们的重视。国内中国科学院长春应用化学研究所等单位进行了大量研究工作,使我国在相关领域某些方面处于国际领先地位。常见的低分子稀土催化剂从组成上可分为三元体系、二元体系、单组分体系稀土催化剂和混合金属型催化剂等,单组分稀土催化剂最近发展很快,其催化聚合烯烃不仅有茂金属催化剂可比的粒活性,更有着茂金属催化剂不可比拟的优势,不用贵金属MAO做助催化剂,尤为重要的是在催化烯烃与极性单体共聚,优于Zieglar-Natta催化剂和茂金属催化剂,在聚烯烃中引入极性基团,可解决聚烯烃功能化的一系列难题,将极大地拓宽聚烯烃的应用范围,提高其附加值,有重要的理论和实际意义。目前通过各种低分子稀土催化剂,已实现了异戊二烯、戊二烯-1,3、2,4-己二烯等双烯的合成,以及丁二烯与异戊二烯、丁二烯与1,3-戊二烯共聚,乙烯、丙烯、乙炔、苯基乙炔的聚合及环氧乙烷、环氧丙烷的开环聚合等,特别是稀土顺丁胶和稀土异戊胶等已商品化。与小分子稀土催化剂相比,高分子配体稀土催化剂近年来发展引人注目,欧阳均等发现以苯乙烯-丙烯酸共聚物或聚丙烯与丙烯酸的接枝共聚物等作为高分子配体的稀土配位催化剂,活性明显提高。如载附于苯乙烯-丙烯酸共聚物(SAAC)的稀土钕盐三元体系的催化效率可170kg/gN·h,而载附于苯乙烯-2(-甲基亚硫酰基)乙基甲基丙烯酸共聚物(SMC)上的NdCl3二元体系,产物顺式含量超过98%,催化效率是小分子NdCl3·4DMSO相似体系的2~3倍。

3高分子材料中的光敏催化剂[4]

20世纪70年代以来,为解决日益严重的白色污染问题,可控降解塑料的研究和开发受到世界各国的普遍重视。按降解原理的不同,目前已研究和开发的可控降解塑料主要有光降解塑料和生物降解塑料两大类,其中,可控光降解塑料的技术较为成熟,实际消费量也较大。使塑料获得可控光降解性能的主要途径之一是在塑料中添加光敏催化剂。许多研究者已先后报道,硬脂酸铈可用作低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料的光敏催化剂。1994年林宜超等报道,含镧、铈混合稀土羧酸盐适用于制造可控光降解聚乙烯;2001年陈庆华等报道,这种混合稀土羧酸盐对PVC也具有明显的光敏催化作用,并能抑制PVC发生交联反应。

4高分子材料中的稀土热稳定剂[4,6]

聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,其制品具有广泛的用途。但是,PVC存在热稳定性差的缺点,加工时必须添加热稳定剂以抑制其热降解。传统的PVC热稳定剂主要有无机铅盐、金属皂和有机锡三大类数十个品种。但是,其中的性能较高的品种不是有毒(无机铅盐、钡-镉皂),就是价格昂贵(有机锡)。为保护环境、改善劳动卫生条件并提高PVC工业的竞争力,亟需研究开发并推广应用毒性低而性能价格平衡性好的新型热稳定剂。新近出现的稀土稳定剂以其无污染、无毒性、光热稳定性良好,价格便宜等优点,被认为是环保型“绿色”稳定剂,特别适用于各种PVC制品。随着对稀土稳定剂的深入研究,其加入后流动性变差的问题得以改善,稳定效果优于三盐基硫酸铅,且流动性得以提高。沈经纬等发现稀土化合物的稳定作用,一般归因于热氧化过程中产生的HCl和Cl-与稀土离子配位,抑制了大分子链脱HCl的链式反应之故,羧酸酯稀土对抗脱HCl的能力优于硫醇锡,但抗氧化(产生氢过氧化物及最后生成羧基)的能力比硫醇锡要略差,因而稀土稳定剂通常与有机锡类稳定剂配合使用,二者之间有良好的正协同效应。除PVC外,在一些橡胶制品中,也发现加入稀土化合物后,胶料老化系数提高,焦烧时间延长的现象,也有热氧稳定作用。稀土热稳定剂年需求为6万吨以上,有广阔的应用市场。对于稀土稳定剂而言,复合化、高效化是其发展方向。

目前,有关稀土热稳定剂的作用机理还需作进一步的研究加以阐明。

5其他方面应用略述

[6]在医用、生物材料方面,利用稀土化合物的抗凝血性,开发输血、存血用高分子器材的研究引起了广泛的兴趣;另外,利用某些稀土磁性高分子研制磁性高分子微球(通常用包埋和聚合法制备,常为核壳结构:由稀土磁性材料组成核、高分子材料组成壳,或高分子材料组成核、稀土磁性材料组成壳,此外还有做成夹心结构,内外层均为高分子材料而中间层为稀土磁性材料),既可通过表面改性或共聚等方法赋予表面各种反应性功能基,又可在外加磁场作用下方便地分离,因而可能作为新型的功能高分子材料在生物医学(临床诊断、免疫测定、酶标、生物导弹等)、细胞学(细胞标记、DNA分离、核酸杂交等)和生物工程(酶的固定等)等方面显示出广泛应用前景。

[3]就无机矿物增强改性高分子材料复合体系而言,很多添加型阻燃剂的熔点高于基材树脂的加工温度。因此,在加工过程中,阻燃剂与无机矿物粉体一样是通过物理形式分散于基材树脂中的。提高无机粉体在基材树脂中的分散性和相容性,加强无机粉体与阻燃剂之间的相容性或配伍性就显得至关重要。通常,人们采用硅烷、钛酸酯、铝酸酯、铝钛复合酯、磷酸酯、硼酸酯等偶联剂对无机粉体表面活化处理,通过改变无机物颗粒表面的极性状态或电荷状态提高无机物的疏水性或亲油性,加强无机物与基材树脂的相容性。这种相容性的加强是通过提高高分子链的缠绕和分子间的作用力实现的,如结合力不强,相容性的改善程度有限。北京市化学工业研究院的陈宇等人采用的稀土表面改性剂是在传统偶联剂的亲水亲油结构中引入了轻稀土元素。稀土元素原子的价电子层结构有许多空轨道,容易接受多种多个配体提供的孤对电子形成配位键。配位键的键能远大于范德华力。因此,稀土表面改性剂除具有常规的偶联作用外,还可能在无机粉体、基材树脂、阻燃剂和其它添

加剂之间形成以稀土元素为中心的多向配位结合,使得配方组分间的相容性和配伍性得以同步提高,导致复合材料性能全面提升。

油漆催干剂[4]是能加快油漆氧化、聚合而干燥成膜的一类涂料助剂。传统的催干剂主要是钴、锰、铁、铅、锌、钙等金属的有机酸皂。其中,钴、锰、铁等可变价金属皂,单独使用时就具有催干作用,称为活性催干剂或主催干剂;铅、锌、钙等难变价金属皂,单独使用时不具催干作用,但与活性催干剂并用具有增效作用,称为辅助催干剂。在这些传统的催干剂中,钴、锰、铅金属皂是效果好、应用广的主要品种,但它们却存在明显的缺点:钴皂价昂,锰皂色深,铅皂毒性大,污染大。研究和实际应用已表明,稀土金属皂催干剂作为一类新型催干剂,不仅具有毒性低、颜色浅、价格适宜等优点,而且兼具活性催干剂和辅助催干剂的作用,可部分代替钴催干剂,全部取代锰、铁、铅、锌、钙等催干剂,有利于降低油漆的成本,消除铅毒及污染,并提高漆膜质量。目前,我国的稀土催干剂已形成一个规模可观的产业。由于稀土催干剂优点突出,可以估计其应用还将不断扩大。据研究认为,稀土催干剂的催干机理在于能通过所含铈离子的价态变化促进自由基产生,加速油漆氧化聚合干燥,同时还可与油漆分子中的羟基、羟甲基等极性基团形成配位键,使油漆产生配位聚合干燥。

橡胶硫化促进剂[4]使用硫化剂使生胶交联是橡胶加工的基本工艺环节。与硫化剂配合使用硫化促进剂,可以加快硫化速度,缩短硫化时间,减少硫化剂用量,降低硫化温度,同时还可以改进硫化胶的物理机械性能,提高硫化胶的耐老化和防止喷霜等性能。二硫代氨基甲酸盐是一类重要的硫化促进剂,传统上使用的是锌、镉、铜、铁、铅、铋、硒、碲、钠、钾盐。2003年章伟光等报道,二硫代氨基甲酸与镧、钕、铕、钇等稀土金属形成的配合物用于轮胎、橡胶杂件和胶鞋等的生产,可代替原配方使用的传统促进剂并用体系,用量仅为原来的1/5~1/3,温度达100℃便可起硫化作用,硫化速度快,制品的物理机械性能达到国家标准一级品水平。

6小结

我国是稀土资源最丰富的国家,稀土储量和产量均居世界首位,在19个省市自治区都发现有稀土矿藏,而且矿物品种齐全。开发推广稀土应用不但对充分利用我国富有的稀土资源、推动稀土产业的发展具有重要的意义,而且有利于培育出具有中国特色的优势新产业。稀土在高分子材料中的应用是稀土应用研究的一个新领域,但如上所述,有关研究已显示稀土化合物在改进高分子材料加工和应用性能以及赋予高分子材料新功能等方面具有独特的功效。我们相信,在专家学者不断努力下,高分子材料与稀土的相得益彰一定会更加精彩。

7参考文献

1唐建斌,孙维林,江黎明,沈之荃。聚(2,4-噻唑)的合成及其稀土螯合物的磁性能研究。化学通报,2004年第1期

2严长浩,王庭慰,张明,陈晓松,陈海燕,邱关明。羧酸稀土配合物共聚反应的研究。中国稀土学报,2003年4月。

3陈宇,郑德,刘正端,王朝晖。稀土表面改性剂在矿物增强阻燃复合材料中的应用研究。塑料,2004年第4期。

4吴茂英,刘正堂,崔英德。稀土高分子材料助剂开发研究进展。稀土,2004年2月。

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6 冯迎春,阳灿。稀土化合物在农用塑料等高分子材料开发中的应用。西北植物学报 2002,22(1)。

7潘远凤,胡福增,郑安呐,蔡平雄。稀土高分子发光材料研究的新进展。功能高分子学报,2003年12月。

8程亮,张玉梅,王华平。稀土荧光高分子材料。合成技术及应用,2003年9月。 2004.11

稀土金属的特性及其在钢铁中的作用

稀土金属的特性及其在钢铁中的作用殷都学刊 f, 稀三,午问.衔破lI (自然斟学版)1993年第3期 ].I 6一 稀土金属的特性及其在钢铁中的作用 田沂ji『 稀土金属(Re)的研究日益深入,稀土工业在迅速发展.我们应当对稀土的性质和在 钢铁中的作用有较多的认识. 1稀土金属的特性 稀土金属指钪,钇和1;个镧系元素.它们的原子结构有两个明显的特征:一是稀土原 子的价电子基本构型同为(n,1)dns.,有三个价电子.二是由于镧系收缩形成的稀土原 子相互间的原子半径,离子半径相差不大.这两个因素决定了稀土金属之间性质十分相 似,化学活性很强. 稀土金属单质多显银白色或灰色,有金属光泽,辩和钕显淡黄色.钪的 比重为3.】,钇 的比重为4.3.其余介于6—9之间.镧和铈柔软可塑与锡相似.钕和钐的硬度和铁相似,

稀土金属的熔点大致随着原子尺寸的减小而顿序增高.按La到cd到Lu的顺序由9000 到1700?逐渐增加. 稀土的化学活性很大,与许多元素反应,尤其与氧,硫反应最为强烈稀土金属在化合 物中多为三价,有些元素表现出三价或四价稀土元素以氧化物的形式存在于自然界,因 彼此性质相似成为分离稀土的难题.从化合物中分离稀土的方法一般有分步结晶法,分级 沉淀法,氧化还原法及离子交换法.有时根据性质和用途把稀土金属分为两个系列;一个 是从La到Eu,一个是从Gd到Lu.短系列开始的元素表现出较高化合价,短系列未端表 现出低出化合价.这正符合4f亚层上电子排布1—7成半充满状态,另一为8一】4到全充 满状态.半充满或全充满的状态表现出较稳定的低价性质.还依比重数值称作轻稀土金 属和重稀土金属.这均显示结构决定着性质的原则. 2稀土在钢铁中的作用 稀土在钢铁中应用很广,在稀土处理钢的品种方面已纳入标准,通过鉴正的品种达 40多个,我国经常生产的已有2O多种. 稀士处理的铸铁有球铁,蠕铁及灰铁三大类.我国还发展了一些中国特色的用作球化

高分子材料在各领域的应用与前景

200810230129 许莎莎08材化(一)班(材料合成与加工课程论文) 高分子材料在各领域的应用及前景 1高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进?步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 2 高分子材料各领域的应用 (1)高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “以塑代钢”、

“塑代铁”成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。PEFC的发展离不开新材料的发现及其在燃料电池中的应用, 今后随着高性能、低成木的高分子材料开发研究, 有希望促进实现商业应用, 成为

稀土在金属表面改性中的应用

应用技术 稀土在金属表面改性中的应用 李安敏,许伯藩 (武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉430081) [摘要] 扼要总结了有关稀土在金属表面改性中的应用研究情况,分析了稀土在金属表面改性中的作用,并对其机理进行了初步探讨。 [关键词] 稀土元素;金属表面;表面改性 [中图分类号]TG113.2;TG146.4 [文献标识码]B [文章编号]1001-3660(2002)04-0040-03 The Application of R are E arth to the Surface Improvement of Metal Material LI An2min,XU Bo2fan (C ollege of Material&Metallurgy,Wuhan University of Science&T echnology,Wuhan430081,China) [Abstact] The effects of the rare-earth to the surface of metal material are reviewed,and s ome trend to research im proving the surface properties of metal material is introduced. [K eyw ords] Rare-earth element;Metal surface;Snrface im proverment 0 引言 由于稀土以其优良的性能,被广泛应用于冶金、电子、化工、医学等行业中,特别是在钢铁生产中,由于稀土的净化作用、变质作用、微合金化作用[1],改善铸锭冶金质量,提高钢材的性能,取得了显著效益。近年来,稀土逐渐被应用于金属表面改性工程(如化学热处理、激光表面改性、喷焊、堆焊等)中,也显示出稀土元素独特的改性作用,同时稀土在这些金属表面改性的行为及其改性机理需要材料工作者进一步研究,使稀土更好地发挥其在金属表面改性中的作用。 1 稀土在金属表面改性中的作用 由于稀土有上述的特点,材料科学工作者利用稀土的这些特点,将稀土应用于金属表面改性中,并取得了一定的成果。 1.1 稀土在化学热处理中的应用 稀土在化学热处理中的应用有以下4种方法:粉末法、盐浴法、熔盐电解法、气体法。孙轩华等用自制 的稀土硅和E NE催化剂对45钢进行了稀土覆层的研究,研究表面渗后试样表面为高硬度的白亮层,过渡层中先共稀铁素体消失,全部变为细球状珠光体,其硬度增至H V504。 王荣滨等[3]用(70%FeB+20%K BFe+10%RE)进行固硼稀土共渗,获得70~80μm的单相致密的Fe2B渗层,硬度可达H V2000~2100。王荣滨还用(70%NaB 4 O7+10%NaF+10%Na2O3+10%RE)进行盐浴硼稀土共渗,处理的Crl2钢制无缝钢管冷拔内、外模,可提高寿命10倍以上。 程先华[4]在化学热处理渗剂中添加微量稀土元素,研究其对工艺过程、渗层的组织和性能的影响以及其在生产中的应用,发现稀土元素在化学热处理中显示出优异催渗效果,与普通化学热处理相比,可使渗入速度提高20%~35%。 杨顺贞[5]研究发现稀土对低温固体B2C2N共渗与有催渗作用。王伟兰等[6]研究稀土对H13模具钢低温粉末渗硼的影响,发现加稀土渗硼仍具有比较明显的“滑化”效果,能够提高渗硼的耐磨性,合适的饿稀土加入量促进渗层趋向均匀,致密,并有一定的催渗作用。 [收稿日期]2002203202 [作者简介]李安敏(1973-),女,广西武鸣人,硕士,主要从事金属表面改性研究。 04Aug. 2002 SURFACE TECHN OLOG Y V ol.31 N O.4

高分子材料加工技术

实训1 海带中海藻酸钠的提取 1.实训目的 1.1巩固常用基本仪器的操作 1.2巩固几种常用溶液的配制 1.3巩固EDTA标准溶液的配制与标定方法 1.4掌握EDTA测定溶液中钙离子的测定 1.5掌握茚三酮溶液与蛋白质颜色反应的原理和方法 1.6掌握从虾壳中提取甲壳素的原理和方法 2.实训原理 甲壳素的提取方法主要有酸碱法、EDTA脱钙法和酸碱交替法等,其中酸碱交替法具有可提高反应温度、反应时间短,无需脱色处理等优点而为本文采用。 原理:盐酸处理溶去其中的碳酸钙;碱煮处理去除与甲壳素共价交联的蛋白质;虾壳中含有的虾红素在碱煮过后,仍有大部分存在,故甲壳素显现红色,须用氧化还原的方法来处理虾红素。 3.实训原料、仪器、药品 3.1实训材料 虾壳、蟹壳 3.2实训仪器 序号名称规格数量备注 1 烧杯100、250 、500 mL 10、5、5个按顺序 2 锥形瓶250mL 6个 3 移液管5、10、25、50mL 各一支

4 容量瓶100、250mL 各3个 5 酸性滴定管25mL 一支 6 数显恒温水浴箱一台 7 电子天平 8 电热恒温烘干箱 9 玻璃棒数支 10 滤纸若干 11 量筒10、50、100mL 各一支 3.3实训药品 序号名称规格数量备注 1 浓盐酸(体积百分数 为35~38%) 2 NaOH 3 30%过氧化氢 4 高锰酸钾 5 亚硫酸氢钠 6 酸性络蓝K K—B指示剂的 7 萘酚绿B 配制 8 EDTA EDTA的配制与 9 ZnO 滴定 10 氨水(1:1) 11 1%的铬黑T(EBT) 12 茚三酮配制1%茚三酮 13 氯化亚锡 溶液

稀土材料的应用简介

稀土矿的应用简介 一、稀土矿的简介 1、稀土的发现史 从1794年发现元素钇,到1945年在铀的裂变物质中获得钷,前后经过151年的时间,人们才将元素周期表中第三副族的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥17个性质相近的元素全部找到,把它们列为一个家族,取名稀土元素。我国稀土品种全,17种元素除钷尚未发现天然矿物,其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。2、资源储量分布 我国稀土矿产主要集中在内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区,其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上,是我国轻稀土主要生产基地。即轻稀土主要分布在北方地区,重稀土则主要分布在南方地区,尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿,易采、易提取,已成为我国重要的中、重稀土生产基地。此外,在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿,有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料);在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物,在钨矿选冶过程中可综合回收,综合利用。 二、稀土的用途 稀土(RE)常被冠以“工业味精”的美誉。稀土元素因其具有独特的电子结构而表现出特殊的光、电、磁学等物理化学性质。无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。1、传统领域中的稀土材料 (1)稀土在农轻工中的应用 稀土元素作为微量元素用于农业有2个优点:一是作为植物的生长、生理调节剂;二是稀土属低毒、非致癌物质,合理使用对人畜无害、环境无污染。如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化肥施用于农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效,具有增产效果。 纺织业中:铈组元素(Eu以前的镧系元素)的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性,并使织物具有防腐、防蛀、防酸等性能。某些稀土化合物还可以作为皮革的着色剂或媒染剂,La、Ce、Nd的一些化合物可用作油漆的干燥剂,增强油漆的耐腐蚀性。 (2)稀土在冶炼工业中的应用 稀土元素对O、S和某些非金属具有强亲和力,利用这一特点,将稀土用于炼钢中能净化钢液,能起到脱S和脱O的作用,其原理是加入钢中的稀土能结合钢中可能生成的MnS、Al2O3和硅铝酸夹杂物中的O和S形成化合物。 钢的脱硫:在钢中添加混合稀土金属的目的之一是控制硫夹杂物的含量和形状。炼钢通常要添加锰,锰与硫结合形成硫化物夹杂物,这种夹杂物在轧钢时会变形。而添加混合稀土金属则能产生稀土的硫化物、硫氧化物,它们在轧钢时形状保持不变,使钢的性能得到改善。 稀土球墨铸铁:混合稀土金属以稀土硅铁合金或硅镁钛合金的形式加入铁不中促进石墨的球化,从而提高铸铁的可锻强度。产品称球墨铸铁。 打火石:混合稀土金属制造打火石,这是75%的混合稀土金属和25%的铁制成的一种合金。 有色金属合金中:稀土金属有色金属合金中也获得广泛应用。例如有一种稀土镁合金(含有Mg、Zn、Zr、La、Ce)可用于制造喷气式发动机的传动装置,直升飞机的变速箱,飞机的着陆轮和座舱罩。在镁合金中添加稀土金属优点是可提高其高温抗蠕变性,改善铸造性能和室温可焊性。有一种铝锆钇合金用作电线,其特点是输出功率高、耐热、耐振动和耐腐蚀。(3)稀土在炼油业中的应用 目前,世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化剂,其中稀土分子筛型石油裂化

浅谈稀土的应用现状与前景

浅谈稀土的应用现状与前景 12化本 120900017 贺惠苹 摘要:21世纪的发展使稀土工业面临着新的挑战。为了适应时代的脉搏,探索新的产品和用途,必须对各种形式的稀土产物的特性和可能产生的附加值进行广泛、深入的研究。我国有丰富的稀土资源,约占世界己探明储量的80%以上。我国是世界稀土资源大国,我国稀土资源的特点是储量大、类型多、品种全、质量好、开采成本低。除Pm外的16个稀土元素,在我国从南到北分布齐全。北方以包头矿为主,生产轻稀土;南方以江西、四川、湖南、广东等省为主,生产中、重稀土。目前已形成了良好的生产布局,产量稳居世界首位。因此,开发推广稀土应用对充分利用我国富有的稀土资源、推动稀土产业的发展,具有重要的社会意义。 关键字:稀土资源应用前景 引言:稀土在国民经济发展中发挥着愈来愈重要的作用,其作用并不在于其自身的价格,而在于它在其他领域的应用能产生其自身价值数十倍甚至上万倍的经济效益和社会效益。近年来稀土应用领域越来越广泛,新的应用不断出现。以我国为例,稀土应用已遍及国民经济的13个领域40多个行业,经济效益十分显著。另一方面,稀土在高新技术领域的应用前景十分广阔,是高新技术发展的战略材料。稀土元素因其特有的4f层电子结构,而具有很好的光、电、磁性质,成为光、电、磁等新型功能材料的核心。它还可以与其他元素组合成性能优异的功能材料,在新材料发展中起重要作用。稀土材料在高新技术领域中具有十分重要的战略地位,人们都在大力加强稀土新材料的研究和开发,竞争十分激烈。[1] 一稀土在钢铁冶金领域的应用 稀土元素由于其特殊的原子结构和活性,作为微量添加剂用于钢、铸铁、钦、铝、镍、钨、钥等材料中,能产生消除杂质、细化晶粒和改善组成的神奇功效,从而改进合金的机械、物理和加工性能,提高合金的热稳定性和耐腐蚀性。例如,稀土作为添加剂,可以净化钢液,改变钢中夹杂物的形态和分布,细化晶粒,改善钢的组织和性能.稀土在钢铁冶金中的应用是中国稀土的最大消费领域。特别是在铸铁中的应用很普遍,一直占最大的比例。稀土在钢中的用量占的比例相应小一些。稀土在铸铁中的作用主要是作为球化剂、蠕化剂和孕育剂使用;稀土处理的合金铸铁件亦有发展。稀土铸铁主要应用于冶金行业的轧辊、钢锭模,以及汽车和拖拉机行业的曲轴、汽缸体、变速箱、履带,机械行业的各种齿轮、凸轮轴、各种机座,建筑行业的各种口径的输水管线和暖气片等。目前存在的问题是,稀土铸铁的用量还不多,推广面应进一步扩大。在钢中的作用主要是脱硫、脱氧、细化晶粒、去除杂质等作用,从而改善钢的各项力学性能。[2] 二稀土在有色冶金中的应用 稀土金属具有很高的化学活性和较大的原子半径,因此,将其用于有色金属及合金中,一般都可以产生良好的效果,如细化晶粒、防止偏析、去气、除杂、净化和改善金相组织等作用,从而在一定程度上改善合金的力学性能、物理性能、

高分子材料应用技术专业建设方案

“高分子材料应用技术”专业建设方案 一、行业背景与建设基础 1、行业背景 从中国塑料工业协会公布的数据可知:我国塑料工业产量逐年递增,年均增长率超过10%,利润率和利税均保持两位数增长,塑料树脂表观消费量已经突破4000万吨,在世界各国塑料制品产量排名中名列第2位,年销售收入在500万元以上的规模企业过万家,成为名副其实的塑料生产大国和消费大国。 江苏是我国塑料加工业大省,05年塑料制品产量列全国第三,其中,泡沫塑料和塑料合成革产量为全国第一。作为江苏塑料工业主力军的常州市,地处沪宁线中段,有着颇具实力的工业基础和得天独厚的区域优势,现代制造业基地建设已初见成效。国内最大塑化市场——江苏国际塑化城落户常州,将为常州实现产业结构的战略调整和塑化行业的加快发展增添新活力。 由于塑料加工业是集材料、机械、模具、电子、计算机控制于一体的复合型制造业。塑料工业的进步,是科学技术各领域交叉复合的结果。它标志着一个国家或地区工业发达程度与科学技术的先进程度。技术要进步,人才是关键。具有一批高素质、高技能的高分子材料应用技术专业人才,是现代塑料工业企业迫切的需求。 2、现有基础和优势 “高分子材料应用技术”专业(原为“塑料成型工艺及设备”,“高分子材料与工程”)是我院的重点骨干专业,该专业创办于1978年,1996年成为江苏省第一批五年制高职试点专业,2003年被评为江苏省五年制高职示范专业,2006

年被评为江苏省高等学校特色专业建设点。1998年7月,国家轻工业局在我院建立了中国塑料加工行业职工培训中心,2000年5月,江苏省劳动厅批准在我院设立了江苏省塑料加工行业国家职业技能鉴定所,学院还是全国轻工行业塑料专业指导委员会主任单位与秘书长单位。 自98年开始,学院在本专业试行“双证书制”,学生毕业时除获得毕业证书外还需获得与本专业相关的职业资格证书,如塑料注塑工(中级)、塑料挤出工(中级)等。2000年以来,我院“高分子材料应用技术”专业,依托江苏省塑料加工行业国家职业技能鉴定所,广泛开展对学生的职业技能培训,并参加由省技能鉴定中心组织的鉴定考核,取得中级以上职业资格证书的比例为99%以上。 本专业1996年开始招收五年制高职学生,2002年招收高中后三年制高职学生,2005年面向外省招生,至2006年已有高职毕业生575人,目前在校生641人。 本专业现有专任教师25人,非专任教师6人。在专任教师中,具有高级职称的9人;双师型教师19人;具有硕士学位的8人。在非专任教师中,具有高级职称的4人。目前,该专业曾有2名教师被评为全国优秀教师,1名教师是教育部高职高专轻化类教指委委员。近年来,专任教师共编著出版教材、专著19部;发表教研论文15篇;发表科研论文39篇;承担省级及以上教学课题研究5项;进行纵横向科研课题研究15项;获省级及以上教学成果奖3项。 本专业建有化学基础课教学实验中心和塑料加工实训中心,其中,化学基础课教学实验中心是省级教学实验中心建设点。实验实训中心内的仪器设备先进,实验室装备条件良好,教学、科研仪器设备总价值400余万元,实验、实训场

稀土永磁材料与应用

稀土永磁材料与应用 一、稀土永磁材料 稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金,用粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料。 稀土永磁分钐钴(SmCo)永磁体和钕铁硼(NdFeB)系永磁体,其中SmCo磁体的磁能积在15~30MGOe之间,NdFeB系永磁体的磁能积在27~50MGOe之间,被称为“永磁王”,是目前磁性最高的永磁材料。钐钴永磁体,尽管其磁性能优异,但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴,因此,它的发展受到了很大限制。我国稀土永磁行业的发展始于60年代末,当时的主导产品是钐-钴永磁,目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨,我国为90.5吨(包括SmCo磁粉),主要用于军工技术。 随着计算机、通讯等产业的发展,稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。 稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料,它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍,比铁氧体、铝镍钴性能优越得多,比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用,不仅促进了永磁器件向小型化发展,提高了产品的性能,而且促使某些特殊器件的产生,所以稀土永磁材料一出现,立即引起各国的极大重视,发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接

近或达到国际先进水平。 现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料,用在人造卫星,雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面,运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”,使得疗效大为提高,从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中,稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力,也对许多相关产业产生相当深远的影响。 二、稀土永磁材料分类 1.稀土钴永磁材料,包括稀土钴(1-5型)永磁材料SmCo5和稀土钴(2-17型)永磁材料Sm2Co17两大类。 2.稀土钕永磁材料,NdFeB永磁材料。 3.稀土铁氮(RE-Fe-N系)或稀土铁碳(RE-Fe-C系)永磁材料。 三、稀土永磁材料制备工艺分类 1.粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体; 2.还原扩散制粉或氢碎处理粉末及粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体; 3.快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR),粉末模压粘结工艺制备的粘结磁体; 4.快速凝固制粉或氢碎(HDDR)粉末的注射工艺制备的注射磁

高分子材料的应用

高分子材料的应用——防水防尘新型材料等方面的研究进展的介绍 高分子材料是门内容广泛,与其他许多学科交叉渗透,相互关联的综合性新兴学科随着社会的发展,普通的材料已经不能满足需求,高分子材料则越来越多的用于人们的日常生活.目前高分子材料的发展迅猛,应用的方面也越来越多,越来越广!下面就高分子材料用于防水方面的研究进展进行介绍! 一开始想到这个方面是由于一年前班主任开班会时候对高分子进行的介绍,其中有一点就是应用于防水方面。当时他举了个列子——荷叶.众所周知,荷叶表面的水可以聚成水珠,不会粘在荷叶上,从这个出发研究荷叶的结构从而得到防水防尘方面的启发! 荷叶的叶面上布满了一个紧挨一个的“小山包”,“山包”上长满绒毛,好像山上密密的植被,“山包”的顶上又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。因此,在“山包”的凹陷处充满了空气,这样就在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。由于雨水和灰尘对于荷叶叶面上的这些微结构来说,无异于庞然大物,于是,当雨水和灰尘降落时,隔着一层纳米空气,它们只能同“小山包”上的“碉堡”凸顶构成几个点的接触,无法进一步“入侵”。水形成水珠,滚动着洗去了叶面的尘埃。荷叶的这种纳米级的超微结构,不仅有利于它自洁,还有利于防止空气中飘浮的大量的各种有害细菌和真菌对它的侵害! 对于这方面我从一些文献中找出了一点将荷叶的功能应用的实际的列子——德国Sto 上市公司下属ISPO 公司,根据荷叶效应机理和硅树脂外墙涂料的实际应用结果,经过3 年研究工作,成功地把荷叶效应移植到外墙乳胶漆中,开发了微结构有机硅乳胶漆,即荷叶效应乳胶漆。这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质,并形成一个纳米级显微结构,从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构,达到拒水保洁功能 但是荷叶的防水防尘功能是有限的,我们需要做的就是从荷叶的结构方面进行改进,用高分子技术做出更加全面的防水防尘材料!荷叶只是一个列子,只是给我们一个启发。真正要研究的是高分子的结构和结构所表现出来的功能! 1防水方面 世界各地对高分子的研究都是积极的。以前用于防水的材料主要是沥青和砂浆虽然这2种方法能起到防水作用但是作用远远没有高分子的作用好台湾一流的防水中心{张百兴张凯然}在土木建筑工程中使用了一种新型的施工方法——高分子涂膜防水!

高分子材料按应用分类

高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。 ②高分子纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。 ④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。 ⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。⑦功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限,同一高聚物,采用不同的合成方法和成型工艺,可以制成塑料,也可制成纤维,比如尼龙就是如此。而聚氨酯一类的高聚物,在室温下既有玻璃态性质,又有很好的弹性,所以很难说它是橡胶还是塑料。 按高分子主链结构分类 ①碳链高分子:分子主链由C原子组成,如:PP、PE、PVC②杂链高聚物:分子主链由C、O、N等原子构成。如:聚酰胺、聚酯③元素有机高聚物:分子主链不含C 原子,仅由一些杂原子组成的高分子。如:硅橡胶 新型高分子材料 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展,但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质,即所谓的通用高分子,它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展,则向高分子材料提出了更高的要求,因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。 高分子分离膜 高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜,以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力,使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比,具有省能、高效和洁净等特点,因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种,一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社

稀土在钢中的作用

稀土在钢中的应用 1 概况 稀土,系指元素周期表中第ⅢB族镧系元素以及与镧系元素在化学性质上相近的钪和钇,共计17种元素。是芬兰学者加多林(Johan Gado1in)在1794年发现的。当时在瑞典的矿石中发现了矿物组成类似“土”状物而存在的钇土,且又认为稀少,便定名为“稀有的土”(Baxe Earth)。此后,又陆续发现了与此同类的多种元素,总称为稀土。但后来研究发现,稀土在地壳中的丰度要比人们想象的多得多。如铈比锡多得多,钇也比铅多,即使丰度最少的稀土元素也比铂族元素多,说明稀土并不稀少。也不是“土”,全部是金属元素。 我国稀土资源丰富,为世界上其它任何一个国家所不及。现己探明的工业储量为3600万吨,约占全世界总量的80%,且品种繁多,分布集中。其中包头市白云鄂博矿山的储量就占了全国储量的95%以上。所以才有了“世界稀土在中国,中国稀土在包头”之说。现在包钢每年采出的稀土矿石量为230万吨-250万吨,这一部分矿石中多数稀土品位都比较高,能达到7.25%以上。经过几十年的研究开发,生产技术不断完善,生产规模不断扩大。现已形成了年产稀土精矿6万吨,稀土合金1.5万吨、湿法稀土产品折合氧化物5800吨的83个品种、195种规格的世界最大的稀土矿产品生产基地。 包钢虽然有很丰富的稀土资源,但在稀土处理钢的品种及处理效果等方面,与武钢、济钢、本钢等相比还有很大差距。如何把稀土的资源优势变成经济优势,还需进一步研究和开发。 2 稀土在钢中应用的现状 近几年来国内外的钢铁生产实践表明,钢经过稀土处理,可对钢的性能产生一系列的作用。现在我国用稀土处理钢有80多个品种,年产量达60万吨,预计2002年全国稀土钢产量达300万吨。包钢是稀土之乡,稀土处理钢也开发了一些,但只占包钢钢产量的0.5%。因此大力开发应用稀土资源,进行稀土钢的开发及应用研究,应提到日程上来。 包钢研究稀土在钢中的应用始于60年代。当时稀土当作灵丹妙药,认为无论放到哪种钢里都有作用,甚至提出过“以稀土代替镍、铬”的口号,到70年代中期,对稀土在钢中的应用出现了两种截然不同的见解,一种意见认为稀土在有些钢中作用很明显,应该继续进行试验研究;另一种意见则认为,稀土对含硫较高的钢有一些作用,但是随着生铁含硫量的降低,稀土这一作用将逐渐消失,因此稀土处理钢是没有前途的。到80年代后期,由事实证明,稀土确实有用,当然也不是万能的。钢中含有微量稀土元素,即可明显地优化铸坯质量,提高钢的

2019高分子材料应用技术专业就业方向与就业前景

2019高分子材料应用技术专业就业方向与就 业前景 1、高分子材料应用技术专业简介 高分子材料应用技术专业要求学生掌握高分子材料成型加工工艺设计能力,高分子材料成型设备操作能力,高分子材料分析检测能力,车间生产管理能力。高分子材料应用技术专业培养掌握化学工艺、材料科学方面的的基本理论知识和专业技能,在高分子材料成型加工领域从事生产、应用、开发及生产管理的高级技术应用性专门人才。 2、高分子材料应用技术专业就业方向 本专业毕业的可以进涂料、粘接剂、塑料、纤维等企业,也可以进一些生物医用材料、光线等公司。工资不是很高,但是工作比较容易找。高分子材料应用技术专业毕业生主要面向煤炭深加工产品中的高分子材料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等)生产和应用企业,可从事产品设计、工艺操作、中央控制、质量检测、理化分析、成型加工等岗位工作,也可在电子电器材料、功能材料、环保材料、汽车材料、包装材料等生产企业从事产品开发与生产、质量检测与控制、技术管理与市场营销等工作。 从事行业: 毕业后主要在石油、新能源、原材料和加工等行业工作,大致如下:

1石油/化工/矿产/地质 2新能源 3原材料和加工 4机械/设备/重工 5汽车及零配件 从事行业: 毕业后主要在研发工程师、工艺工程师、材料工程师等行业工作,大致如下: 1研发工程师 2工艺工程师 3材料工程师 4高分子材料工程师 5技术研发工程师 工作城市: 毕业后,上海、广州、杭州等城市就业机会比较多,大致如下: 1上海 2广州 3杭州 4北京 5深圳 3、高分子材料应用技术专业就业前景怎么样 高分子材料应用技术专业很多都是和化学相关的,专业难度不小,不过认真学习的话,就业不成问题。专科生毕业之后很少

谈谈高分子材料在现代生活中的应用

谈谈高分子材料在现代生活中的应用 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料,由相对分子质量较高的化合物构成。高分子材料的高分子链通常是由103~105 个结构单元组成,高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外,还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态,所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构,也称一级结构,包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态,链的柔顺性以及分子在环境中的构象,也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况,统称为三级结构。 一高分子材料在生活中的应用简介高分子按来源分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础,我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料,并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成

织物,用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期,进入天然 高分子化学改性阶段,出现半合成高分子材料。1907年出现合 成高分子酚醛树脂,标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料;高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等 一般将高分子材料按特性分为五类,即橡胶、纤维、塑料、 胶粘剂、涂料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状,有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯;合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点,广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面,如交通运输上用的各种轮胎;工业上用的运输带、传动带、各种密封圈;医用的手套、输血管;日常生活中所用的胶鞋、雨衣、

稀土在钢铁及有色金属中的应用充满希望

稀土在钢铁及有色金属中的应用充满希望 近年来,我国经济持续稳定、健康增长,同时带来的是对资源的需求亦日益迫切,我国已成为钢铁、材料需求大国。作为稀土资源丰富的国家,合理开发和利用稀土,进一步研究和探索稀土在钢铁及有色金属的应用,是十分必要和及时的。 稀土元素是典型的金属。在17个稀土元素中,按金属的活泼次序排列,由钪、钇、镧递增,由镧到镥递减,镧元素最活泼。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷等发生反应。可广泛地应用到钢铁和有色金属中。 一、稀土在钢铁中的应用 1.稀土在钢中的应用 稀土真正应用于钢是在第二次世界大战期间,因战争而大量的需求,人们发现稀土元素加入钢中,可提高钢的性能。也就是在冶炼钢的时候,如果加入稀土元素的方法得当,比例合适,就会得到优质的碳素钢。尤其是不锈钢在稀土族元素的帮助下,不仅制造工艺简化了,而且不锈钢的抗氧化性也能明显提高和改善。也就是说,稀土改善钢的许多性能都是和稀土变质钢的凝固组织和夹杂物有关。 稀土元素的微合金化作用主要是由稀土原子在晶界上偏聚,与其它元素交互作用,引起晶界的结构,化学成分和能量的变化,并影响其他元素的扩散和新相的成核与长大,最终导致钢组织与性能的变化引起的。钢中稀土金属含量因不同钢种,不同冶炼方法和不同的稀土加入方法而有很大差异。在冶炼过程中,稀土可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、锆等低熔点有害元素相作用。形成熔点较高的化合物。也有抑制这些杂质和晶界上的偏折。 稀土加入钢液中生成球状稀土硫化物或硫氧化物,取代容易形成的长条状MnS 夹杂,使硫化物形状得到控制,提高了钢的热塑性,特别是横向冲击性,改善钢材的各向异性。稀土使棱角状高硬度的氧化铝转化为球状硫化物及铝酸稀土,有利于提高钢的抗疲劳性能。 通过热力学分析和研究表明:在钢铁中加入稀土可提高钢铁的强度、耐磨性和抗氧化等性能。 我国稀土在钢铁中应用始于20世纪60年代初,许多单位参与这项工作,在上百种钢号中进行“稀土(合金)钢”的开发试验研究工作,最后真正在工业上正式生产的钢号不足10个,如16Mn、601、603以及部分Fe-Cr-Ac系电热合金等。 经过“六五”、“七五”期间的联合攻关,由许多单位等参加的国家重点科技攻关项目“稀土在钢中应用研究”得到完成,钢中稀土加入方法研究取得成果的主要标志是:解决了钢中加稀土方法,克服了水口“结瘤”,稳定且提高了钢中稀土回归率,改善了钢坯或铸坯的低倍组织,也实现了稀土在钢坯或铸坯中的均匀分布。 我国稀土在钢中的应用已有30多年的历史,稀土处理钢的牌号近50个,主要分两类;第一是含Cu、P类的低合金钢,主要利用稀土改善钢的耐蚀性;第二是Mn、Nb、V、Ti稀土处理低合金钢,这类钢除利用稀土改善钢的耐腐蚀外,更主要利用改善钢的强度和耐磨性。 1980年我国稀土处理钢的产量仅为1.5万吨、1985年为11.2万吨,1990年达34万吨,1995年52.2万吨,2000年为77.9万吨,近几年的产量为:2001年为74.6万吨,2002年为83.1万吨,2003年为94.0万吨(历史最高)。

高分子纳米材料及其应用

高分子纳米材料(论文)题目:高分子纳米材料及其应用 化工学院学院高分子材料与工程专业 学号0502110202 学生姓名 指导教师 二〇〇一四年十一月

高分子纳米材料及其应用 摘要:高分子纳米材料是一门新兴并且发展迅速的一门科学。其具有很多独特 的性质,应用前景非常广阔。本文主要介绍了高分子材料的性质,同时介绍了高分子纳米复合材料常见的制备方法及其在各个领域的应用。 关键词:性质;纳米复合材料;制备方法;应用 Abstract: Polymer nano-materials is an emerging and rapidly developing research direction. It has many unique properties and broad application. This paper describes the properties of polymer materials, and also introduced preparation method of the polymer nano-composite materials .The paper also introduces its application in various fields. Key words:Properties; Nano-composite materials; Preparation method; Application 1 引言 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独 特的性质,应用前景广阔,而且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学 反应动力学和表面、界面科学等多种学科,在实际应用和理论上都具有极大的研究价值,所 以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一,被誉为“21世纪最有前途的材料”。[1, 2] 纳米作为一个材料的衡量尺度,其大小为1 nm (纳米) =10~9 m (米),即十亿分之一米, 大约是10个原子的尺度。最初定义的纳米材料仅仅是指1~100 nm 尺度范围的纳米颗粒及 由他们构成的纳米固体和薄膜。目前,在广义上定义的纳米材料是指三维空间尺度里至少有 一维是纳米尺寸或者由它们作为结构基本单元的材料;根据定义按照空间维度可以将纳米材 料分为三类:(1) 维度为零的纳米材料,是指纳米颗粒、原子团簇等三维空间尺度均在纳米 尺寸的材料;(2) 维度为一的纳米材料,是指纳米线、纳米管等三维空间尺度中有两维是纳 米尺度的材料;(3) 维度为二的纳米材料,是指纳米膜、超晶格等三维空间尺度中仅有一维 是纳米级的材料;[3] 2 纳米材料的性质[4, 5] 物质的尺寸一旦与原子尺寸在同一量级时,其表面电子结构和晶体结构就会发生变化, 导致纳米材料会具备一些表面效应、小尺寸效应等优异特性。 (1)量子尺寸效应。量子尺寸效应又称量子限域效应,当粒子尺寸下降到一定程度时,金属 费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级,以及能隙变宽现象均为量子尺寸 效应。材料或物质的物理性质在很多方面都是由材料的电子结构决定的,当材料尺寸小

稀土在钢中的应用

稀土在钢中的应用 朱兆顺张建 武钢集团鄂钢公司技术部,湖北省鄂州市 436002 摘要:本文简要的分析了稀土在钢铁冶金中的应用。用稀土这个高技术材料来强化和提升钢铁传统产业,在低合金钢、合金钢中加入微量稀土,提高钢质增强国际竞争力,把稀土的资源优势转化为钢材的品种优势和经济优势,具有十分重大的意义。 关键字:稀土,微合金化,弥散硬化,稀土铌重轨 1.稀土的分类 根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组。 轻稀土(又称铈组)包括:镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)。 重稀土(又称钇组)包括:铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)、 钇(Y)。 2.稀土金属的某些物理特性 表1

3.稀土的用途 由于稀土元素的特殊性质,决定了稀土的用途。钢铁工业中应用的主要是稀土硅铁合金(含轻稀土混合金属20%~45%),稀土硅铁镁合金(稀土金属6%~25%,镁7%~12%),重稀土硅铁合金(含钇类混合稀土60%以上)。混合稀土金属(含轻稀土95%以上),富铈或镧的稀土硅铁合金(Ce占70%或La占50%以上)。其中炼钢生产中最常用的有两种,一是稀土合金,块状稀土硅铁合金,以前用于大包投入,大包压入,粉状一般用于大包内喷粉、模铸中注管喷粉等方法加入钢中;二是混合稀土金属,制成(φ0.5mm~φ2mm)或棒(≥φ2mm),丝用于钢包、中注管或连铸结晶器,使用喂丝机喂入钢中,棒采用模内吊挂的方法熔入钢中。稀土金属包芯线作为线性添加材料的新品种,由于喂丝技术在炼钢生产中的广泛应用,必将得到进一步的发展。 4.稀土在钢中的作用机理 4.1微合金化作用 稀土元素的微合金化作用初步认定主要是稀土原子在晶界上偏聚与其它元素交互作用,引起晶界的结构、化学成分和能量的变化,并影响其它元素的扩散和新相的成核与长大,最终导致钢组织与性能的变化。钢中稀土金属含量因不同钢种,不同冶炼方法和不同的稀土加入方法而有很大差异。稀土强化晶界,阻碍晶间裂纹的形成和扩展,有利于改善塑性尤其是高温塑性;稀土能抑制动态再结晶、细化晶粒和沉淀相尺寸并促进铁素体中Nb(C、N),(Nb、Ti)(C、N)和V(C、N)的析出;溶解的稀土可改变渗碳体的组成和结构并使碳化物球化、细化和均匀分布。 4.2与其它有害元素的作用 一定量(量的多少还需进一步测算)的稀土可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、铅等低熔点有害元素相作用。一方面,稀土可以与这些杂质形成熔点较高的化合物;另一方面,还能抑制这些夹杂在晶界上的偏祈。例如,钢存在热脆性,是由于钢中有一些低熔点的金属元素,当把稀土加入钢液中,生成高熔点金属化合物,不熔于钢中而进入炉渣,起到净化作用,使钢中杂质减少,从而克服了热脆性。 4.3稀土元素的脱硫、脱氧 热力学分析和大量有关钢中稀土夹杂研究表明,钢中[O]、[S]含量在一定范围内,钢液中加入稀土时,极易生成稀土的氧硫化物。当钢中氧含量降至201ppm以下时、加入钢液中的稀土首先形成RE203S型夹杂物,而后形成RE3S4或RES型的硫化物,这些硫化物可能包裹在氧硫化物外围,组成复合夹杂物或稀土硅酸盐化合物,它们熔点高且非常稳定,显球状,钢液经过适当的镇静之后,这些稀土氧化物、硫化物或稀土硅酸盐化合物将从钢中排除,从而净化了钢液。稀土在钢中的作用90%是通过对硫化物形态的控制来实现的。当RE/S为2.7-3.0时,硫化物形态控制效果达到最佳状态。 4.4捕氢作用 稀土能吸收大量的氢,可以制成储氢材科,稀土加到钢中,可以抑制钢中氢引起的脆性和白点。已有研究表明,稀土有降低氢的扩散系数,延缓氢在裂纹尖端塑性区的富集,从而使裂纹扩展的孕育期和断裂时间延长因此,稀土有抑制钢的氢脆作用。 4.5弥散硬化作用 向钢液中喷吹稀土氧化物(CeO2)粉剂,可以提高钢的强度和韧性,降低脆性转变温度提高钢的持久强度。其原因是一方面 CeO2可以作为结晶核的细化铸态晶粒;另一方面,弥散分布的CeO2质点可以提高晶界对位错运动的阻力。 4.6变性夹杂 稀土加入钢液中生成球状稀土硫化物或硫氧化物,取代容易形成的长条状MnS夹杂,使硫化物形状得到控制,提高了钢的热塑性,特别是横向冲击韧性,改善钢材的各向异性。稀土使棱角状高硬度的氧化铝夹杂转为球状硫氧化物及铝酸稀土,有利于提高钢的疲劳性能。 5.稀土对钢材性能的影响

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