稀土中间合金及其应用
介绍稀土在铝合金中的应用

稀土是冶金工业中的有效添加剂, 稀土金属具有很高的化学活性、低电位和特殊的电子壳层结构, 几乎能与所有元素反应发生作用。
我国稀土资源十分丰富, 品种齐全, 质量好, 分布广,开采方便。
已探明的稀土, 储量为37000 万t ,占世界储量的80 % , 居世界第一位。
近年来,稀土在冶金、机械、石油化工、电子、原子能、医疗、农业、航空和国防工业等领域已得到了广泛的应用。
稀土在铝及其合金中的应用起步较晚, 国外始于20 世纪30 年代,而我国始于上世60 年代, 但发展很快, 尤其是在铝及其合金中的作用和应用研究已经取得了明显的效果。
这主要集中在铝硅系铸造合金、铝镁硅(锌) 系变形铝合金、铝合金导线及活塞合金等方面。
在稀土对铝及其合金的影响规律和作用机理研究方面也取得了一些进展。
一、稀土在铝及其合金中的作用稀土元素非常活泼, 极易与气体(如氢) 、非金属(如硫) 及金属作用生成相应的稳定化合物。
稀土元素的原子半径小于常见的金属, 如铅、镁等, 在这些金属中的固溶度极低, 几乎不能形成固溶体。
稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用; 此外,它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力, 能生成熔点高的化合物, 故它有一定的除氢、精炼、净化作用; 同时, 稀土元素化学活性极强, 它可以在已形成的晶粒界面上选择性地吸附, 阻碍晶粒的生长, 结果导致晶粒细化, 有变质的作用。
1、变质作用变质处理是指在金属及合金中加入少量或微量的变质剂, 用以改变合金的结晶条件, 使其组织和性能得到改善的过程。
变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。
通常情况下,稀土原子半径。
又由于稀土元素比较活泼, 它熔于铝液中极易填补合金相的表面缺陷, 从而降低新旧两相界面上的表面张力, 使得晶核生长速度增大。
同时它还能在晶粒与合金液之间形成表面活性膜, 阻止生成的晶粒长大, 使合金的组织细化。
此外, 作为外来的结晶晶核, 铝与稀土形成的化合物在金属结晶时, 因晶核数的大量增加而使合金的组织细化。
稀土金属铈合金-概述说明以及解释

稀土金属铈合金-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述稀土金属铈合金是一种重要的材料,在许多领域都拥有广泛的应用前景。
铈是稀土金属中的一种,具有良好的化学活性和独特的物理性质。
它可以与其他金属形成合金,提高其力学性能和耐腐蚀性能。
稀土金属铈合金因其独特的特性,被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造和电子技术等领域。
本文旨在对稀土金属铈合金进行全面的介绍和探讨,探究其制备方法、应用前景以及对环境和经济的影响。
通过深入研究和分析,我们将揭示铈合金的优势和潜力,为相关领域的科学研究和工程实践提供有价值的参考和指导。
首先,我们将对稀土金属铈的概述进行详细阐述。
铈作为稀土金属之一,在自然界中存在丰富,具有良好的耐热性和热稳定性。
同时,铈还具有良好的氧化还原性能,在许多化学反应中发挥着重要的催化作用。
对于稀土金属铈的研究,有助于我们更好地理解它的物理性质和化学特性,为今后的合金制备和应用提供理论基础。
其次,在本文中我们将重点关注铈合金的制备方法。
通过对不同制备工艺的研究和比较分析,我们将探讨不同方法对合金微结构和性能的影响。
此外,我们还将探讨铈合金在制备过程中所面临的挑战和难题,并提出可能的解决方案。
最后,在结论部分,我们将总结稀土金属铈合金的应用前景。
根据已有研究成果和工程实践经验,我们将探讨铈合金在航空航天、汽车制造、机械制造和电子技术等领域的应用潜力。
同时,我们还将分析铈合金的应用对环境和经济的影响,探讨其可持续发展性和资源利用效率。
总之,稀土金属铈合金作为一种重要的材料,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。
本文将对其进行全面的介绍和探讨,旨在为相关领域的研究和应用提供有价值的参考和指导。
通过深入研究和分析,我们相信稀土金属铈合金将成为未来材料科学和工程技术的研究热点,为实现可持续发展和资源高效利用做出重要贡献。
1.2文章结构文章结构编写如下:1.2 文章结构本文主要包括以下几个部分的内容:1. 引言:首先介绍稀土金属铈合金的概述,包括其基本特性和重要性。
稀土材料的种类及其应用领域

稀土材料的种类及其应用领域引言稀土元素是一组特殊的化学元素,总共包含17种元素,分别是钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素(La~Lu)。
这些元素具有独特的电子结构和化学性质,因此在各种领域中有着广泛的应用。
本文将介绍一些常见的稀土材料种类以及它们在不同领域的应用。
稀土材料的分类稀土材料通常被分为两类:稀土金属和稀土化合物。
稀土金属稀土金属是指纯稀土元素或合金形式的稀土元素。
这些金属具有良好的导电性和热导性,在光学、磁性、电子等领域中有广泛的应用。
1.氧化物:稀土金属氧化物是一类常见的稀土金属材料。
其中,氧化锌(ZnO)是一种用于光学和电子器件中的半导体材料。
氧化钇(Y2O3)在涂料、陶瓷和玻璃中常用作增白剂和稀土添加剂。
2.合金:稀土金属也常用于合金中,以改善合金的力学性能和抗腐蚀性能。
例如,镍钇合金(Ni-Y)具有优异的高温抗蠕变性能,广泛应用于航空航天和石油化工行业。
稀土化合物稀土化合物是指稀土元素与其他元素形成的化合物。
由于稀土元素的特殊性质,这些化合物在光学、电子、磁性和荧光等领域中具有重要的应用价值。
1.磷酸盐:稀土磷酸盐是一类常见的稀土化合物,其具有良好的光学性质和荧光性能。
比如,镧系元素的磷酸盐常用于荧光粉和荧光显示器中,用于制造高亮度的显示屏。
2.钼酸盐:稀土钼酸盐也是一类重要的稀土化合物。
它们具有优异的光学和电子性能,广泛应用于高效能源器件和光电子器件中。
例如,钆钼酸盐(Gd2(MoO4)3)被研究用于太阳能电池和寿命延长材料。
稀土材料的应用领域稀土材料在许多领域中发挥着重要作用。
下面将介绍它们在一些领域中的应用。
光学领域稀土材料在光学领域中有着广泛的应用。
稀土磷酸盐和稀土玻璃常用于激光器、光纤放大器和显示器件中。
稀土材料的特殊能级结构使其能够在特定波长范围内发射特定颜色的光,因此在光学通信、生物医学和显示技术中具有重要作用。
电子领域稀土材料在电子领域中的应用主要体现在电子器件的制造和性能改善方面。
稀土在铜及铜合金中的作用

稀土在铜及铜合金中的作用一、稀土对铜及铜合金组织的影响1、净化组织工业用铜中往往含有多种杂质,虽然有些杂质含量很低,甚至低于0.001 %(质量分数,下同) ,但是这些杂质元素会严重影响铜及铜合金的加工性能、降低导电性及导热性。
如氧、硫和铜形成的脆性化合物(Cu2O 和Cu2S) 可以降低铜的塑性,这些脆性化合物冷拉时还会产生毛刺,并降低铜的导电性、耐蚀性和焊接性能。
稀土净化铜及铜合金组织主要有两种方式: (1) 稀土与氧和硫的亲和力很强,形成熔点较高,热稳定性强,比重较小的稀土化合物,从而达到脱硫、脱氧的作用;又稀土元素很容易与原子态氢发生作用,生成RH2 或RH3 型稳定氢化物(R 代表稀土金属) ,这些氢化物以固溶体的形式溶于铜合金中,从而消除了氢的有害作用。
(2) 稀土与铅、铋等元素生成比铜熔点高的高熔点金属间化合物,因此在铜熔铸过程中,可以保持固体状态,与熔渣一起从液体金属铜合金中排除,达到脱铅、铋的目的。
2、细化组织稀土对铜及铜合金显微组织的影响主要体现为细化晶粒,减少或消除柱状晶,扩大等轴晶区的作用。
稀土细化铜及铜合金组织的作用机理主要存在以下三种: (1) 形成新晶核,抑制晶粒长大。
稀土在铜及其合金中能与一些元素反应形成高熔点化合物,常以极微细颗粒悬浮于熔体之中,成为弥散的结晶核心,使晶粒变多,变小;又从凝固原理及热力学观点看,由于稀土大量聚集在固液界面前沿的液相中,使合金在凝固时成分过冷增大,以树枝状方式凝固生长,同时在分枝节点处产生细颈、熔断,增多了结晶核心,从而细化了晶粒。
(2) 微晶化作用。
由于稀土元素的原子半径( 0.174nm~0.204 nm) 比铜的原子半径(0.127nm) 要大36 %~60 % ,故稀土原子很容易填补正在生长中的铜或铜合金的晶粒新相的表面缺陷,生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而细化为微晶; (3) 合金化作用。
稀土在铜中的溶解度很小,一般仅千分之几到万分之几,但稀土与铜能生成多种金属间化合物。
《稀土材料及应用》教学大纲

《稀土材料及应用》教学大纲一、《稀土材料及应用》课程说明(一)课程代码:08131022(二)课程英文名称:Rare-Earth Material and Application(三)开课对象:材料物理专业方向(四)课程性质:《稀土材料及应用》是材料物理专业的专业选修课程之一,本课程旨在使学生掌握各种稀土材料的性能、制备工艺的同时,培养学生实践能力,培养自学、讲解、协作和分析的综合能力。
要求学习本课程前应修完普通物理、材料物理、普通化学、材料科学基础、无机材料化学、材料制备技术等课程。
(五)教学目的:稀土是我国的优势资源。
目前稀土材料已在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。
通过开设本课程,讲授各种稀土材料的设计、制备技术、稀土在新材料开发中的作用机理,了解稀土材料在各个领域的应用现状和发展趋势,从而掌握稀土材料的应用知识,为充分利用我国的稀土资源,发展我国自有知识产权的新型稀土材料培养人才。
(六)教学内容:本课程主要学习稀土材料的基础理论、组织结构、材料性能、制备工艺以及稀土材料在各个领域的应用现状和发展趋势。
内容共分四部分,第一部分介绍稀土的一般物理化学性质、冶炼特点和发展简史;第二部分介绍稀土化合物生产的工艺方法;第三部分稀土金属及合金的制备方法;最后一部分介绍稀土材料的制备和应用。
(七)学时数、学分数及学时数具体分配学时数: 72学时分数: 4学分(八)教学方式以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。
(九)考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况,达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定,平时成绩占40% ,期末成绩占60% 。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章稀土概述教学要点:通过本章的教学,使学生初步了解稀土材料的物理化学性质、冶炼特点以及发展历史和前景,了解稀土在地壳中的分布及其在矿物中的赋存状态,了解稀土的主要工业矿物和矿床。
教学时数:8学时教学内容:第一节稀土诸元素和它们的发展简史第二节稀土的一般物理和化学性质及冶炼特点第三节稀土矿物一、稀土在地壳中的分布及其在矿物中的赋存状态二、稀土的主要工业矿物和矿床考核要求:第一节稀土诸元素和它们的发展简史(了解)第二节稀土的一般物理和化学性质及冶炼特点(识记)第三节稀土矿物一、稀土在地壳中的分布及其在矿物中的赋存状态(了解)二、稀土的主要工业矿物和矿床(了解)第二章稀土化合物生产的工艺方法教学要点:通过本章的教学使学生了解稀土化合物生产的工艺方法,掌握稀土精矿的分解方法,掌握稀土精矿的分解方法,掌握单一稀土的分离方法。
稀土硅铁合金的用途

稀土硅铁合金的用途
稀土硅铁合金的用途
稀土硅铁合金是一种将稀土元素和硅铁混合制成的铁合金,通常含有15-25%的稀土元素和60-75%的硅铁。
这种合金有很广泛的用途,也是最为常见的稀土合金之一。
以下是它在工业和冶金方面的常用用途。
1. 耐火材料制造
稀土硅铁合金中的稀土元素可以提高材料的抗氧化性、耐高温性和耐腐蚀性。
因此,它被广泛用于生产耐火材料,如转炉衬、高温窑炉衬等。
2. 钢铁冶炼
稀土硅铁合金是一种很好的脱氧剂和合金化剂。
它可以将铁水中的氧化物还原为金属铁,同时提高钢中的硅含量。
这使得钢更加均匀、强韧和耐腐蚀。
3. 增强铝合金的强度和耐蚀性
稀土硅铁合金可以作为铝合金的添加剂,提高合金的强度和耐蚀性。
这使得铝合金可以用于更加苛刻的环境中,如飞机、汽车和船舶的制造。
4. 电子工业
稀土硅铁合金中的稀土元素还具有很好的磁性和光电性能,因此被广泛用于电子产品的制造。
如电视机、计算机、手机等。
5. 其他用途
稀土硅铁合金在陶瓷、玻璃、塑料、橡胶等领域也有应用。
例如,稀土硅铁合金可以作为六价铬的还原剂,用于制造金属铬。
总之,稀土硅铁合金的用途非常广泛,在不同的领域都有相应的应用。
因此,在现代工业和冶金生产中,这种合金发挥着重要的作用。
稀土金属的最新应用

稀土金属的最新应用引言稀土金属材料可以分成稀土金属合金以及稀土金属间化合物两大类。
稀土金属合金有稀土铸铁、稀土钢铁合金、稀土有色金属合金等,多为结构材料。
稀土金属间化合物则是稀土金属与其他金属或类金属之间形成的具有一定化学成分、晶体结构和显著金属结合键的物质,原子遵循着某种有序化的排列。
这些金属间化合物在稀土合金相图中被称为稀土金属中间相。
稀土金属间化合物主要有稀土磁性材料、稀土储氢材料、稀土热电材料( YbAl3,CePd3,YbxCo4Sb12,CeNiSn) 、热电子发射材料( LaB6 单晶) 、超导材料( LaAl,LaAl2,LaSi3) 等,多为功能材料。
一、稀土金属在冶金及其结构材料上的应用稀土是活泼的,易与氧、氢、氮、硫和其他元素结合成化合物,但不易与碳结合。
在炼钢工艺中稀土用来生产较纯的、不含气体的钢,其含硫低,夹杂少。
硫化物夹杂呈球形,热轧时仍为球形,它均匀布于晶内,这就增加钢的热塑性和可弯曲性,使其韧性更加各向同性。
加稀土处理过的钢达到较高的屈服强度和冲击韧性,并具有较低的脆性转变温度。
它使低合金钢获致较高的硬度,很高的耐磨和抗蚀性能,使含高铬的铁素体不诱钢获得更高的抗氧化能力,在循环加热试验中结果良好,并可替代镍铬合金作发热体用。
稀土促进了铸铁中的石墨化和球化,细化了石墨体,铁素体和共晶体;从而提高了铸铁的延性、韧性和强度。
制延性铸铁时,加铈可减少镁的添加量,因而防止了镁的挥发和烧损。
随着稀土的添加,灰口铁成为较有延性的,白口铁更为耐磨,使可加工铸铁的热处理时间缩短,而合金铸铁可获得更好的抗蚀和抗氧化能力。
稀土在金属中添加的量虽然不多,但是应用领域非常广,而且带来的附加价值高,仍有很大的发展空间。
除了在铸铁、钢铁以及有色金属中的应用外,在稀土金属间化合物方面的应用也开始受到关注,如B2 型稀土金属间化合物由于具有良好的室温塑性而受到人们的关注,在这种稀土金属间化合物中发现应力诱导相变有助于提高材料的塑性。
介绍稀土在铝合金中的应用

稀土是冶金工业中的有效添加剂, 稀土金属具有很高的化学活性、低电位和特殊的电子壳层结构, 几乎能与所有元素反应发生作用。
我国稀土资源十分丰富, 品种齐全, 质量好, 分布广,开采方便。
已探明的稀土, 储量为37000 万t ,占世界储量的80 % , 居世界第一位。
近年来,稀土在冶金、机械、石油化工、电子、原子能、医疗、农业、航空和国防工业等领域已得到了广泛的应用。
稀土在铝及其合金中的应用起步较晚, 国外始于20 世纪30 年代,而我国始于上世60 年代, 但发展很快, 尤其是在铝及其合金中的作用和应用研究已经取得了明显的效果。
这主要集中在铝硅系铸造合金、铝镁硅(锌) 系变形铝合金、铝合金导线及活塞合金等方面。
在稀土对铝及其合金的影响规律和作用机理研究方面也取得了一些进展。
一、稀土在铝及其合金中的作用稀土元素非常活泼, 极易与气体(如氢) 、非金属(如硫) 及金属作用生成相应的稳定化合物。
稀土元素的原子半径小于常见的金属, 如铅、镁等, 在这些金属中的固溶度极低, 几乎不能形成固溶体。
稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用; 此外,它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力, 能生成熔点高的化合物, 故它有一定的除氢、精炼、净化作用; 同时, 稀土元素化学活性极强, 它可以在已形成的晶粒界面上选择性地吸附, 阻碍晶粒的生长, 结果导致晶粒细化, 有变质的作用。
1、变质作用变质处理是指在金属及合金中加入少量或微量的变质剂, 用以改变合金的结晶条件, 使其组织和性能得到改善的过程。
变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。
通常情况下,稀土原子半径。
又由于稀土元素比较活泼, 它熔于铝液中极易填补合金相的表面缺陷, 从而降低新旧两相界面上的表面张力, 使得晶核生长速度增大。
同时它还能在晶粒与合金液之间形成表面活性膜, 阻止生成的晶粒长大, 使合金的组织细化。
此外, 作为外来的结晶晶核, 铝与稀土形成的化合物在金属结晶时, 因晶核数的大量增加而使合金的组织细化。
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稀土中间合金及其应用稀土元素与一种或数种其他元素组成的具有金属特性的物质,又称母合金。
一般包括混合稀土金属、硅基稀土复合铁合金和以稀土或钇为基的二元稀土中间合金。
稀土中间合金的基本用途是作稀土添加剂。
它的生产方法视原料情况和使用要求而定,主要有熔合法、熔盐电解法、金属热还原法和粉末冶金法(见稀土合金制取)。
一、简史1908年含铁30%的打火石问世,这是稀土合金的首次应用。
1922年美国矿务局(U.S.BureauofMines)首先在钢中添加稀土。
从50年代起,含铁5%的铈组混合稀土金属广泛用于钢铁冶金,生产球墨铸铁和汽车用高强度低合金钢。
60年代美国钒公司(VanadiumCorp.)和钼公司(MolycorpInc.)研制成功被欧美等一些国家称作稀土硅化物的稀土硅铁合金。
1968~1974年期间,由于稀土硅化物的价格按稀土金属含量计比电解法生产的混合稀土金属低58%,致使混合稀土金属在钢铁冶金中的应用地位逐渐被稀土硅化物所取代。
1972年稀土硅化物在美国冶金领域中的用量占稀土在该领域中用量的90%。
1974年稀土硅化物的消费量相当于6000t的混合稀土金属。
从70年代中期起,受世界钢市场和炼钢新技术的影响以及稀土硅化物在炼钢中的熔合能力欠佳,特别是合金生产费用增加而导致价格上涨等因素,致使稀土硅化物在钢中的消费量在80年代初下降到15%。
到80年代末,用于高强度低合金钢的稀土中,稀土硅化物的占有率不到10%。
1948年英国研究人员首先用火石合金与硅铁一起处理生铁得到了球墨铸铁。
1952年美国联合碳化物公司(UnionCarbideCorp.)在镁硅铁球化剂中配入铈处理铁水取得成功,从而导致了稀土镁硅铁合金的诞生。
前苏联在钢铁冶金中最先应用混合稀土金属和铈铁,70年代开始广泛试制稀土硅铁合金和含镁、钙、锶、钡及稀土的复合铁合金。
1956年中国科学院上海陶瓷冶金研究所研制成功用电硅热法从含RE2O34%~6%的包头钢铁公司的炼铁高炉渣中冶炼稀土硅铁合金的方法,这是世界上首次在电弧炉内用硅铁还原稀土氧化物生产稀土硅铁合金,并于1958年在内蒙古的包头市开始了工业化生产。
70年代又先后开发了用碳热法生产稀土硅铁合金和抗球化衰退能力强的钇组稀土硅铁合金的方法。
经历20多年的提高与发展,在80年代初稀土硅铁合金及稀土镁硅铁合金产量成为当时中国稀土工业产品中产量最大的稀土产品,大大促进了中国球铁工业的发展。
1988年上述两种产品的产量按稀土氧化物计达到4500t。
80年代中期,作为球化剂、蠕化剂及孕育剂的稀土复合铁合金产品开始进入系列化、标准化和商品化。
80年代后期,中国又开发用熔盐电解法和金属热还原法生产RE-Al、RE-Mg、Nd-Fe、Y-Fe、Y-Mg及Y-Al 等二元合金,用于稀土功能性材料的研究开发。
二、混合稀土金属由几种或十几种稀土金属自然组成具有金属特性的物质。
常用的有铈组混合稀土金属、富铈混合稀土金属和富镧混合稀土金属。
铈组混合稀土金属按外来译音又称米什金属,是人们最早应用而又常用的稀土金属合金。
基本的稀土成分是镧、铈、镨和钕,根据不同的矿物原料制得的铈组混合稀土金属,其稀土元素配分范围为Ce45%~48%、La17%~30%、Pr4%~8%、Nd10%~18%,其他稀土元素1%~6%。
工业产品纯度一般含RE96%~99.5%和Fe0.5%~5%,其他杂质元素为硅、钙、镁和铝。
铈组混合稀土金属的密度、熔点与沸点分别为6300~6600kg/m3、1089~1163K和3673~3973K。
铈组混合稀土金属主要用于生产打火石、钢及有色金属合金的变性处理和微合金化,80年代的新用途是制造廉价的稀土永磁体和生产金属钐的还原剂。
铈组混合稀土金属一般用熔盐电解法生产。
富铈混合稀土金属含铈高的稀土混合金属,一般铈占稀土总量的50%~60%,含La18%~28%、Pr4%~6%和Nd12%~20%,稀土品位为97%~99.7%。
一些特殊富铈混合稀土金属的含铈量占稀土总量的90%,含La3%、Pr3%和Nd4~6。
富铈混合稀土金属主要用作钢铁和有色金属冶炼的稀土添加剂和用于生产贮氢合金。
一般也用熔盐电解法生产。
富镧混合稀土金属含镧高的稀土混合金属,一般镧占稀土总量的40%~45%,含Ce、Pr、Nd分别低于5%、11%~13%和33%~37%,稀土品位为98%。
一些特殊的富镧混合稀土金属的含镧量占稀土总量的80%~90%,含CeO%~3%、Pr3%~6%和Nd6%~11%。
富镧混合稀土金属通常用作合金添加剂,它的新用途是生产贮氢合金,制造无公害、电容量大的新型稀土镍一氢化物电池。
一般也用熔盐电解法生产。
三、硅基稀土复合铁合金以硅、铁为基本成分复合多种金属的铁合金。
常用的有铈组稀土硅铁合金、钇组稀土硅铁合金、含镁稀土硅铁合金、含碱土金属稀土硅铁合金和高铝稀土硅铁合金。
铈组稀土硅铁合金以铈组混合稀土金属和硅铁为主要成分的复合铁合金。
欧美一些国家常用于钢中的稀土硅铁合金的典型成分为RE30%~35%、Si30%~35%和Fe30%~35%,熔点为1477K、密度为5700kg/m3。
中国稀土硅铁合金产品按稀土含量高低分10个牌号,其成分范围为RE22%~41%、si37%~44%、Fe14%~2l%,还含有8%~ll%的锰、钙和钛等元素,熔点为1353~1523K,密度为4700~5400kg/ma。
前苏联生产牌号为ClIEMM山型稀土硅铁合金,含RE15%~30%、Si55%~60%、Al5%~10%、Ca0.5%~9.0%,其余为铁。
另一种有代表性的合金是美国福特矿物公司(FooteMineralCo.)生产的CSF-10高铈稀土硅铁合金,含RE10.5%~15%(其中含Ce9%~11%)、Si36%~40%、Al0.5%、Ca0.5%,其余为铁。
铈组稀土硅铁合金主要用于钢的变性处理、蠕墨铸铁和灰铸铁孕育剂。
钇组稀土硅铁合金以钇及重稀土元素组成的混合稀土金属与硅铁为主要成分的复合铁合金。
由于钇组重稀土量少、价格高,这类铁合金消费量极为有限。
稀×常用的有前苏联生产的系列产品,含RE15%~28%、Al≤10%、Ca0.5%~6.0%、Si55%~60%,其余为铁;日本三德金属工业公司生产的产品含RE20%~30%、Si30%~50%、Ca<3%,其余为铁;中国生产的产品含RE25%~43%、Si40%~45%、Ca6%~10%、Fe12%~18%。
含RE30%以上的产品密度为4400~5000kg/m3,熔点1523~1683K。
钇组稀土硅铁合金主要用于钢中脱氧、脱硫、变质处理和合金化以及钇球铁件,用电硅热还原法生产。
含镁稀土硅铁合金以镁和稀土为主的中间合金。
尽管合金中稀土含量很低,但却是铸造行业广泛应用的球化剂,专门用于生产高强度球墨铸铁,是稀土中间合金中消费量最大的品种。
各国使用的产品牌号很多,几种含镁稀土硅铁合金的化学成分范围列于表1。
一般采用金属与稀土硅铁合金及硅铁在中频感应炉或合金罐内熔配而成。
含碱土金属稀土硅铁合金包括合金中钙含量高和含钡、锶的复合合金,用于钢的深度脱硫、脱氧及变质处理。
一般用硅热法和碳热法生产。
高铝稀土硅铁合金含铝和钙都较高的复合合金,作变质剂,用于钢的脱氧及提高钢水的脱硫效果。
通常用铝和硅铁作复合还原剂生产。
四、二元稀土中间合金混合稀土金属或单一稀土金属和以有色金属或铁为基的二元中间合金,常用的有铝基稀土中间合金、镁基稀土中间合金和铁基稀土中间合金。
铝基稀土中间合金包括铈组混合稀土金属和钇组混合稀土金属与铝组成的稀土铝合金和钇铝合金。
稀土铝合金用于提高工业纯铝的机械强度、导电率和抗腐蚀性,制造高张力的铝合金线材及高性能铝合金。
传统生产方法是熔合法或铝热还原法,新方法是在氧化铝一冰晶石熔体内加入稀土化合物的熔盐电解法(见熔盐电解法生产铝基母合金)。
钇铝合金主要用于生产电热合金,一般用铝热还原法生产。
镁基稀土中间合金包括金属钕或金属钇和以镁为基组成的钕镁合金与钇镁合金,它们是铸造镁合金和变形用热强性镁合金的合金添加剂,这些合金用作制造飞机发动机及宇航结构件材料。
用熔合法和熔盐电解法制备。
铁基稀土中间合金包括金属钕、金属钇或钇组混合稀土金属及铈组混合稀土金属和以铁为基组成的钕铁合金、钇铁合金及铈铁合金。
钕铁合金主要用于制造Nd-Fe-B永磁体;钇铁合金是合金添加剂,用于制造高强度耐热合金和高欧姆电阻合金;铈铁合金用于钢的变质处理。
这些铁基合金均用熔盐电解法生产。
五、展望20世纪80年代以前,钢铁冶金曾是稀土中间合金的主要应用领域,虽然从70年代中期开始,西方国家钢中稀土消费比例显著下降,但在90年代以来中国稀土处理钢的产量却逐年增长,年平均增长率达42%。
中国稀土铸铁的产量也呈逐年增长的趋势,年平均增长率为20%左右。
可以预料,稀土在钢铁中消费的增长将随着中国钢铁产量的增加和稀土在钢铁中应用进一步推广会保持到2000年。
近几年随着稀土功能材料不断开发,又为稀土中间合金开辟了新的消费市场。
无公害、电容量大的稀土镍一氢化物电池的产业化正在日本和欧美一些国家中兴起。
此种电池的贮氢合金中含富镧或富铈混合稀土金属约33%。
稀土镍一氢化物电池除了要取代上亿支的镍镉电池外,还将取代机动车上污染环境的铅酸电池。
有人估计,每替代2万辆小型电动车上的铅酸电池就需消费3000t,混合稀土金属。
据资源报道,目前日本已建成年产数干吨贮氢合金的设备能力。
1985年开始推广名叫加鲁凡(Ga/fan)的热浸镀锌合金,这种合金含稀土金属0.05%、Al5%,余量为锌,已在欧美一些国家及日本、南非及印度等国广泛用于薄板、线材及管材的表面处理,使钢产品的使用寿命比一般锌镀层钢材提高2~3倍。
西方国家推广加鲁凡合金钢两年产量就超过10万t。
美国研制的弗克拉洛伊合金钢(Fecralloysteels)含Cr15%~22%、Al4%~5%和Y0.5%~4%,是一种能抗高温氧化和耐腐蚀的不锈钢,常用作汽车尾气净化器的基底,以取代传统的陶瓷基底。
到20世纪80年代末在美国年用量已达8000t,这也是稀土中间合金一个不可忽视的新的消费市场。
总之,随着稀土新材料的开发,应用稀土中间合金的领域会不断扩大,产品结构也会按市场需求而不断改变。