稀土精炼合金
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。
在稀土的提取过程中
在稀土的提取过程中稀土是地球上非常重要的战略资源之一，广泛应用于军工、航天、电子、通信等领域。
稀土的提取过程是一个复杂而细致的过程，旨在从稀土矿石中分离出纯净的稀土元素。
本文将介绍稀土的提取过程，并详细讨论其中的各个步骤。
稀土的提取过程通常可以分为以下几个步骤：1.矿石选矿：首先需要从稀土矿石中选取含量较高的矿石。
由于稀土矿石的分布比较分散，通常需要进行大量的勘探和开采工作才能找到高品位的矿体。
选矿的过程中，可以使用浮选、磁选等物理方法或者化学浸出、萃取等化学方法来分离稀土矿石。
2.碳酸钠烧烤：将选矿后的稀土矿石与碳酸钠进行混合并进行烧烤。
碳酸钠可以将稀土矿石中的氧化稀土转化为碳酸盐，并使其易于溶解。
烧烤的过程中需要控制好温度和时间，以确保稀土矿石中的氧化稀土完全转化为碳酸盐。
3.碳酸盐溶解：将烧烤后的稀土矿石与稀酸进行反应，将碳酸盐溶解为稀土盐溶液。
通常使用的酸有硫酸、盐酸等。
溶解的过程需要进行搅拌和加热，以加快反应速度和提高溶解率。
在溶解的过程中，稀土中可能会伴随有杂质元素，需要进行后续的分离和纯化。
4.杂质分离：将溶解后的稀土盐溶液进行过滤、萃取、离子交换等方法，将杂质元素分离出去。
这个过程需要细致的控制条件，以确保稀土元素被纯化。
5.稀土沉淀：将经过纯化的稀土盐溶液与足量的碳酸钠反应生成稀土碳酸盐沉淀。
这个过程需要控制好温度和反应时间，以保证沉淀的纯度和产量。
6.稀土氧化：将稀土碳酸盐沉淀进行干燥并加热，使其转化为稀土氧化物。
氧化的过程需要在控制好温度的条件下进行，以保证氧化产物的纯度。
7.稀土还原：将氧化后的稀土氧化物与还原剂进行还原。
常用的还原剂有金属钠、金属钙等。
还原的过程需要在高温条件下进行，以确保还原反应的进行。
8.稀土精炼：将还原后的稀土合金进行熔炼和精炼，去除氧化物等杂质。
精炼的过程通常需要使用真空等特殊条件，以保证稀土合金的纯度。
以上便是稀土提取的主要过程。
需要注意的是，稀土的提取过程较为复杂，每一步都需要仔细控制条件和操作，以确保稀土的纯度和产量。
稀土金属及其合金的制取
电解过程中的总反应式可以表示如下：
RE Cl3 = RE +3/2Cl2
（7-6）
13
在稀土氯化物和碱金属氯化物混合熔体电解中，研究钼 阴极电流密度和电位（相对于氯参比电极）关系的极化曲 线时，可以看出整个阴极过程要比上述情况复杂得多，大 致可以分成如下三个阶段：
（1）较稀土金属平衡电位更正的区间，即阴极电位是在1.0到-2.6伏，阴极电流密度为10-4～10-2A/cm2（通常叫做 残余电流）范围内，电位较正的那些阳离子会在阴极上析 出，例如：
11
二、稀土氯化物熔盐电解的电极过程
根据电解质能够发生电离的原理，由RECl3—KCl组成的电
解质，在熔融状态下也会发生电离作用，化合物离解为能 自由运动的阳离子和阴离子。
氯化稀土将按如下方式离解：
RECl3 = RE+3+3Cl-
氯化钾将按如下方式离解：
（7-1）
KCl = K++ Cl-
4
3、电解质粘度 电解质粘度对稀土电解工艺技术有着不可忽视的影
响。粘度大，金属液滴同电解质难分离，阳极气体逸 出受到的阻力大，难排出。也不利于电解渣泥的沉降， 还会阻碍电解质的循环和离子扩散，因而影响电解的 传热、传质过程。在900℃时，PrCl3和NdCl3的粘度分 别为11.90厘泊和40.80厘泊。而CaCl2和KCl在800℃分 别为4.49和1.08厘泊，NaCl在816℃为11.49厘泊。可见 稀土氯化物比碱金属和碱土金属氯化物的粘度要大得 多。在讨论稀土熔盐电解时，常提到电解质粘度变化 的问题，可惜较少见到有关稀土电解质粘度及其对电 解影响的资料。某些熔融氯化物的粘度见表7-2。它们 显然比常见碱金属和碱土金属氯化物的粘度大。工业 生产混合稀土金属的RECl3-KCl-CaCl2体系比RECl3-KCl体 系的粘度更大一些。
一种高稀土含量镁合金用精炼剂、制备方法及应用方法[发明专利]
![一种高稀土含量镁合金用精炼剂、制备方法及应用方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4c87e703182e453610661ed9ad51f01dc2815790.png)
专利名称：一种高稀土含量镁合金用精炼剂、制备方法及应用方法
专利类型：发明专利
发明人：庞松,龚政轩,季松,候正全,肖旅,陈舸,周海涛
申请号：CN202111460245.9
申请日：20211202
公开号：CN114182130A
公开日：
20220315
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种高稀土含量镁合金用精炼剂、制备方法及应用方法，精炼剂包括如下质量配比的组分：CaCl2：15‑40％；BaCl2：13‑25％；NaCl：0‑10％；CaF2：1‑10％；Ti/Zr粉：0‑6％；K2TiF6/K2ZrF6：0‑10％；KCl：余量；其中，Ti/Zr粉为以任意配比混合的Ti粉、Zr粉组合物；K2TiF6/K2ZrF6为以任意配比混合的K2TiF6、K2ZrF6组合物。
在高稀土含量镁‑稀土合金纯净化过程中，精炼剂沉降慢，必须通过长时间静置，造成细化衰退、生产效率低。
本发明通过设计精炼剂配比，再加入Ti/Zr粉或Ti/Zr盐作为助剂，提升精炼剂对夹杂物的捕获能力，改善精炼剂与熔体的分离能力，增大熔剂密度提高精炼剂沉降速率，缩短熔体净化时间。
本发明还在精炼过程中进行电流处理，进一步促进夹杂物与熔体的分离，强化熔体净化效果，提升精炼剂净化效率。
申请人：上海航天精密机械研究所
地址：201699 上海市松江区贵德路1号
国籍：CN
代理机构：中国航天科技专利中心
代理人：孙建玲
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精密铸造厂—稀土硅铁合金(DOC 39页)
1、稀土硅铁合金标准：GB/T4137-93规格：2、铸态（复合）球化剂规格：3、土镁硅铁合金标准：GB/T4138-93 规格：4、孕育剂规格5、硅钙合金规格6、混合稀土金属规格：粒度和包装根据用户要求，通常为每块500克左右，50公斤铁桶包装内衬塑料袋。
用途：主要用作钢、有色金属合金、铸件的重要添加剂，以及贮氢（电池）、打火石的制作7、稀土钙硅铁合金规格：说明：外观：呈银灰色、有光泽、不粉化、块状。
熔点：1215-1230 ℃比重：3.9-4.0粒度：0-2mm，3-25mm用途：用于钢铁中作变质剂，添加在钢中可增加脱硫效果，添加在铁中可做蠕化剂。
8、稀土钙镁硅铁合金规格：说明：外观：呈银灰色、有光泽、不粉化、块状。
熔点：1215-1230 ℃比重：3.9-4.0粒度：0-2mm，3-25mm用途：用于冶金机械铸造业，是铸造球化剂、蠕化剂，加入钢中，可起脱硫、净化作用。
9、稀土锰镁硅铁合金规格：外观：呈银灰色、块状、不粉化。
熔点：1200-1250 ℃比重：4.0-4.5粒度：3-25mm，25-50mm用途：用作生产球墨铸铁的球化剂，适用於生产各种要求强度较高的曲轴、凸轮轴等。
10、稀土铜镁硅铁合金规格：说明：外观：呈灰蓝色、有光泽、块状、不粉化。
熔点：1200-1270 ℃比重：4.0-4.5粒度：3-25mm，25-50mm，50-100mm用途：主要用于机械制造业，作为高强度大型曲轴或其它高强度特殊铸件的球化剂。
11、稀土钡镁硅铁合金说明：外观：呈灰蓝色、有光泽、块状、不粉化。
熔点：1180-1200 ℃比重：4.1-4.2粒度：3-25mm，25-50mm，50-100mm用途：用于大型机械铸件的球化剂、孕育剂12、稀土锌镁硅铁合金规格说明：外观：呈银灰色、有光泽、不粉化、块状。
熔点：1180-1200 ℃粒度：3-25mm，25-50mm，50-100mm用途：该产品是一种新型蠕化剂，能得到均匀的蠕化效果。
铸造铝合金精炼变质的好材料_稀土合金
专题论述特种铸造及有色合金 1999年第5期铸造铝合金精炼变质的好材料——稀土合金上海大学 唐多光Ξ摘 要 讨论了稀土合金在铸造铝合金中长效变质和将精炼后的铝合金液长时间保持纯净的原理。
应用稀土合金变质和精炼的工艺对环境不造成任何污染,为创造绿色集约化铸造业提供了一种极好的选择。
关键词:稀土 变质 精炼 绿色集约化铸造业An Excellen tM a ter i a l for Ca sti ng A lA lloy Ref i nem en t and M od if ica tion—Rare-Earth A lloyTang D uoguang(Shangha i Unv iersity)ABSTRACT T he long effective m odificati on and the persisten t refinem en t fo r R E treated casting A l al2 loy w as discu ssed,and m odifying and refin ing techno logies w ith rare2earth alloy never po llu te the envi2 ronm en t,so it w ill be one of the best cho ices fo r the green and in tegral foundryKey W ords:Rare-Earth,M od if ica tion,Ref i ne m en t,Green and I n tegra l Foundry, 铸造铝合金熔炼一般要精炼、变质处理,有的还需晶粒细化。
铝合金精炼多属于吸附精炼[1],如用ZnC l, M nC l,C2C l6,C l2(气)等有毒精炼剂以及N2(气)、A r (气)和各种无公害精炼剂。
变质方面,80年代以来发展了以Sr为代表的长效变质剂,但含锶的铝合金有一个副作用是极易吸气。
稀土合金材料的开发与应用进展
与基体的结合力逐渐降低 ，使用时在外力作用
下易导致硼化物层脆裂和剥落失效。 渗硼新工艺加入稀土元素 ， 以有效地解 可
２工 艺 开发
２ｌ 改性镁合金 在 ＭｇＺ 合金系中，由于稀土的加入改善 ．ｎ
了合金的铸造性能和蠕变抗力 ，因此可以开发
出镁 合金 。
混合稀土氯化物或混合稀土氧化物或一种、多 种纯稀土金属制品 ；也可在浇铸钢液时 ，将已
熔化的一种或 多种稀土金属注入钢液 ，搅拌均 匀 ，使稀土元素均 匀分布在钢锭中。 稀土原子渗入钢中，能降低共渗温度 ２ ． ０－ － － ， ３ ℃，加速渗剂分解 ，提高扩散系数 ，降低扩 Ｏ 散激活能。稀土元素化学活性极高 ，既是催渗 剂 ，又是还原剂 ，加速活性原子产生，当炉气 中有一定浓度稀土元素时能促使煤油、醇 类等 高分子链断裂 ，加速有机高分子化合物裂解与 金属表面强化处理动力学过程 。其次 ， 稀土元 素能净化渗碳钢表面 ，与钢中 Ａ 、ｓ 、Ｂ 、Ｐ ｓ ｂ ｉ ｂ 等低熔点和 Ｓ 、Ｐ等有害杂质作用，净化晶界 ； 因稀土元素有低 电负荷 ，夺取钢表面钝化膜中 的氧 ，形成氧化物 ，净化和活化金属表面 ，加 速活性稀土原子和活性原子吸收与扩散进程。 钢 铁 零 件 和 模 具 经 渗硼 后 具 有 高硬 度
的稀 土钢 、钢铁 零件 。
２３ 合金 ．银
氧化影响离子扩散的氧化机制 ， Ｋ值和 ｎ 使 值 有较大的变化。所 以添加微量稀土元素对研制
２２合 金钢 ．
利用稀土元素高度活性对钢产品表面改性 可显著改善钢表层组织结构、物理、化学与 力 学性能 ，大幅度提高钢铁零件 ，尤其是工模具 使用寿命。 固体 渗碳或固体碳（） Ｎ 共渗可直接将 ｃ 氮（ ） 超细粉末纯稀土或稀土氧化物 ，或稀土氯化物 与渗剂均匀混合后使用。 按钢种性能和技术要求 ，可在冶炼时加入
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稀土精炼合金
稀土精炼合金是诸多合金元素和多种活化元素复合而成的产品，广泛运用于冶炼行业，是国外众多炼钢厂首选精炼添加剂。
机理:
不锈钢、合金钢、特殊钢中含有较高的Cr、Ni、Mo及Nb、V、Ti等高熔点的合金元素，熔解后合金极易产生氧化物、硫化物及硅酸盐等夹杂物，使钢液粘稠，钢中夹杂物难于上浮。
由于这些夹杂物的熔点普遍都高于现有的炼钢温度，使其无法被熔解清除，钢件成型后内部及表面更易出现诸多缺陷，导致钢的夹杂超标，品质下降，对钢的力学性能及强度，特别是对韧性影响较大。
本公司从日本所引进的稀土精炼合金是针对上述问题所设计的。
其使用简便，经众多厂家使用证明，使用后能有效降低生产成本，大幅度提高产品质量。
•进一步净化钢液
钢液在常规脱氧之后，在钢包中加入了一定数量的稀土精炼合金进行强化脱氧脱硫，而且它们还具有进一步除气（H2、N2、O2）功能，这样便大大净化了钢液，从而使钢内在质量和表面质量显著提高，特别是钢的腐蚀性和抗氧性都有了很大的提高，同时钢的塑性、韧性也大大改善。
•细化晶粒、强化晶界和金相功能
稀有元素和Ca等元素，在钢中生成高熔点的细小的弥散分布的产物，它们成为钢液早期结晶的晶核，使晶粒细化；Mg存在于晶界处，可阻止P、Pb等有害元素在晶界的偏聚；Ti和减少了晶界处碳化铬的生成，又能细化晶粒。
从而提高了钢的强度和韧性，又改善了钢的耐腐蚀性。
•钢中夹杂物的变态
原有的Fe、Mn、Cr、Si和A1等元素形成的氧化物和硫化物等，被稀有元素和Ca的夹杂物取代由于后者细小、分布均匀，既可改善钢耐腐蚀性，又可降低钢的各项异形（对板、带产品极为有利）。
其中Ca的夹杂物，还可提高钢的易切削性能和抛光性能。
化学成分：
功能：
1、该产品是复合型产品，粒度小，熔点低，能迅速熔化。
2、稀土精炼合金中所含Re、Ca、Ba、Mg等元素有强化脱氧、脱硫、去除夹杂物功能，还具有进
一步除气性能（H2、N2、O2），同时增加钢水流动性，有利于钢水中夹杂物的集聚上浮，有利于提高坯锭（铸件）的内在质量。
3、稀土精炼合金中所含的活化元素，有助于钢的晶粒细化。
经Ca、Re处理过的钢水中的氧化物
及硫化物的形态均会产生变异，分布细小而均匀；有助于提高钢的延展性、易切削性和抛光性能，使产品成材率提高2-3%，由锭到材。
4、不锈钢、耐热钢的抗腐蚀性，抗氧化性都有明显的提高和改善。
5、使用本产品后，对提高产品的质量及质量的稳定性随时间的曲线函数几乎成一条直线，避免
了使用其它中低档产品后期造成波浪状、锯齿状的曲线函数给冶金生产带来诸多不适应现象。
使用方法：
1、因本产品用量较少，不能完全取代原有的生产工艺，建议在按照常规造渣脱氧后，再使用稀
土精炼合金，效果更佳。
2、使用量：实际钢水重量× 3kg/吨钢。
3、以1吨钢包为例，出钢时，先将钢包倒入少量钢水（约200-300公斤），再将稀土精炼合金投
掷钢包中与钢水混冲即可。
4、当出钢量大于5吨时，建议分批投放，效果会更佳；投放时间尽量在钢水总量三分之二前加
完。
5、如有条件可配合钢包吹氩搅拌，使产品与钢液充分接触反应。
6、针对精密铸造，由于钢包较小，又多次浇注，建议在炉内分2-3次添加使用。
包装：
1、该产品多层防水包装，规格25kg/桶。
2、贮存或运输过程中应注意防水，防潮，置于干燥通风处。
3、如不慎受潮，请及时烘干，不影响使用效果。