稀土在航空工业中的应用现状与发展趋势
稀土在航空工业中的应用现状与发展趋势
中国航空工业总公司航空稀土推广应用办公室
李金桂
1．前言
早在50年代我国仿制的飞机和导弹的蒙皮、框架及发动机机匣已采用稀土
镁合金，70年代后，随着我国稀土工业的迅速发展，航空稀土开发应用跨入了自
行研制的新阶段。新型稀土镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、非金属材料、功能材料及稀土电机产品也在歼击机、强击机、直升机、无人驾驶机、民航机以及导弹卫星等产品上逐步得到推广和应用。
2．稀土材料及其在航空工业中的应用
2．1稀土镁合全
稀土镁合金比强度较高，对减轻飞机重量，提高战术性能具有广泛的应用前景。中国航空工业总公司（简称：中航总）研制的稀土镁合金包括铸造镁合金及变
形镁合金约有10多个牌号，很多牌号已用于生产，质量稳定。例如：以稀土金属
钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已扩大用于直升机后减速机匣、歼击机翼
肋及30KW发电机的转子引线压板等重要零件。中航总与有色金属总公司联合
研制的稀土高强镁合金BM25已代替部分中强铝合金，在强击机上获得应用。“八、五”期间，为了扩大稀土镁合金的推广应用，还开展了稀土镁合金在医学
工程上的应用。目前该材料正在做医学生物实验，有望稀土镁合金作为人工骨接
材料代替现用金属夹具，减少病人第二次取出夹具的手术，又将开辟了一个新的
广阔的应用天地。
稀土铸造镁合金主要用作200～300℃以下长期使用，它具有好的高温强度
和长期抗蠕变性能。各种稀土元素在镁中的溶解度不同，增加的顺序为镧、混合
稀土、铈、镨、钕。它对常温、高温力学性能的良好影响也随之增加。中航总研制的以钕为主要添加元素的ZM6合金在热处理后不但具有高的室温力学性能，而
且还有良好的高温瞬时力学性能和抗蠕变性能，可在室温下使用，也可在250℃
下长期使用。随着含钇抗蚀新型铸造镁合金的出现，近年来铸造镁合金重新受到
国外航空工业的青眯。
在镁合金中添加适量的稀土金属以后，可以增加合金的流动性，降低微孔率，提高气密性，显著改善热裂和疏松现象，使合金在200～300℃高温下仍具有高的
强度和抗蠕变性能。2．2稀土钛合金
70年代初，北京航空材料研究院（简称：航材院）在Ti－A1－Mo系钛合金中
用稀土金属铈（Ce）取代部分铝、硅，限制了脆性相的析出，使合金在提高耐热强
度的同时，也改善热稳定性能。以此基础上，又研制出了性能良好的含铈的铸造
高温钛合金ＺT3。它与国际同类合金相比，在耐热强度及工艺性能方面均具有一定的优势。用它制造的压气机匣用于WPI3Ⅱ发动机，每架飞机减重达39公斤，提高推重比1.5％，此外减少加工工序约30％，取得了明显的技术经济效益，填
补了我国航空发动机在500℃条件下使用铸钛机匣的空白。研究表明，含铈的
ZT3合金组织中存在着细小的氧化铈质点。铈化合了合金中的一部分氧，形成了难熔的、高硬度的稀土氧化物质点Ce203。这些质点在合金形变过程中阻碍了位错运动，提高了合金高温性能，铈夺取了一部分气体杂质（尤其是在晶界上的），
就有可能在使合金强化的同时，保持良好的热稳定性能。这是在铸造钛合金中应用难溶质点强化理论的首次尝试。
此外航材院在钛合金溶模精密铸造工艺中，经多年研究，采用了特殊的矿化
处理技术，研制出了稳定廉价的氧化钇砂料与粉料，它在比重、硬度和对钛液的稳定性上，都达到了较好的水平，而在调节控制壳料浆性能上，表现出更大的优
越性。用氧化钇型壳制造钛铸件的突出优点是：在铸件质量和工艺水平与钨面层工艺相当的条件下，能制造比钨面层工艺更薄的钛合金铸件。目前，该工艺已广泛用于制造各种飞机、发动机及民品铸件。
2．3稀土铝合金
中航总研制的含稀土耐热铸造铝合金HZL206，与国外含镍的合金比较，具
有优越的高温和常温力学性能，并已达到国外同类合金的先进水平。现已用于直升机和歼击机工作温度达300℃的耐压阀门，取代了钢和钛合金。减轻了结构重量，已投入批量生产。稀土铝硅过共晶ＺL117合金在200～300℃下的拉伸强度超过西德活塞合金KS280和KS282，耐磨性能比常用活塞合金ＺL108提高4～5倍，线膨胀系数小，尺寸稳定性好，已用于航空附件KY－5，KY－7空压机和航
模发动机活塞。稀土元素加入铝合金中，明显改善显微组织和机械性能。稀土元素在铝合金中的作用机制为：形成分散分布，细小的铝化合物起着显著的第二相
强化作用；稀土元素的加入起到了除气净化作用，从而减少合金中气孔的数量，
提高合金的性能；稀土铝化合物作为异质晶核细化晶粒和共晶相，也是一种变质剂；稀土元素促进了富铁相的形成和细化，减少了富铁相的有害作用。α－A1中Fe的固溶量随稀土加入量的增加而减少。也对提高强度和塑性有利。
2.4稀土非全属材料
稀土有机灌注料XZ－1已用于高性能发动机控油系统的燃油电磁开关，液
压电磁开关等八种电磁铁产品，由于成本低，施工简便，因此可以大量取代环氧
灌注料，具有很好的经济效益。系统防老化橡胶涂料KF－1的研制成功，解决了长期以来飞机油箱使用寿命短的难题，KF－1的投入使用，使得飞机油箱使用寿命由原来的3～5年延长到15～20年，并提高了使用性能，取得了显著的技术经济效益。含Y2O3的MCrAIY涂层是发动机涡轮叶片、导向叶片等发动机热端部件用的可设计成分的第三代涂层，已在国外高性能、长寿命发动机上得到应用。航材院采用磁控溅射沉积工艺和多弧离子镀技术已研制成功这种涂层系列，其
抗热腐蚀及综合性能已达到国外同类涂层的先进水平。该涂层系列已被高温合金、定向凝固合金、单晶合金和Ni－A1基合金涡轮叶片、导向叶片选用，作为高
温抗氧化涂层已在先进发动机和地面燃气涡轮机上使用。Y2O3在该系列涂层中
起着涂层与基体合金的“钉扎”作用，显著提高了涂层与基体的结合力。
稀土添加剂在化学热处理方面也起到了重要的作用，由于稀土元素具有特
定的电子结构和很高的化学活性，在化学热处理中有显著的活化作用，对改善渗
层的组织和性能及提高渗层速度有明显的效果。中航总310厂将常规渗碳、氮和
碳氮共渗与加入稀土添加剂工艺进行比较，渗剂中加入稀土元素，初步试验研究
表明渗速可提高30％。加入稀土的高速钢氮碳共渗硬度Hv从933～946可提高1350～1478。稀土元素用于化学热处理的方法简便易行，对设备无特殊要求，对
提高产品重量和节省能源都具有重要意义，有很好的推广应用价值。
2.⒌稀土永磁材料
稀土永磁材料发展十分迅速，现已在许多领域里得到了广泛的应用，成为当
代新技术的重要物资基础。自80年代以来利用钐钴合金做稀土永磁电机。产品
类型包括伺服电动机、驱动电动机、汽车启动机、地面军用电机、航空电机等，部分产品出口，钐钴永磁合金的主要特点是：（1）退磁曲线基本上是一条直线，其斜
率接近于逆磁导率，即回复直线近似与去磁曲线重合；（２）具有极大的矫顽力，有
很强的抗去磁能力；（3）具有很高的最大磁能积；（4）可逆温度系数很小，磁性的
温度稳定性较好，由于以上特点，稀土钐钴永磁合金特别适合在开路状态、压力
场合、退磁场情况或动态情况下运用，并适合制造体积的小的元件。
中航总125厂生产的160L Y?.2永磁直流力矩电机使用钕铁硼
（NTP200／6４）磁钢。用钕铁硼永磁代替钐钴永磁成本降低，性能提高。该厂生
产的QZDM01－Ｈ稀土永磁浅车启动机，使用了钕铁硼磁钢，该产品为稀土减速
启动机。使用稀土磁钢，使启动机体积小、效率高、输出力矩大、启动速度快。国内SmCo系永磁材料的温度系数待改进，NdFeB系永磁材料的高温稳定性和耐
腐蚀性需要进一步提高，粘结NdFeB系永磁材料还处于研制开发阶段。
永磁材料的发展先后经历了铁氧体阶段（磁能积4.6MGOe），AINiCo合金阶
段（磁能积11.5MGOe），SmCo阶段（磁能积31.0MGOe），NdFeB阶段（磁能积
43MGOe）。钛铁硼稀土永磁材料的研制成功，使耳机、扬声器、步进电机、无芯电机等实现了超小型化。美国通用汽车公司在1000cc汽车发动机上采用NdFeB永
磁体，使发动机重量减少40～50％，尺寸减少45％。若能提高该材料的使用温度，将开辟该材料更为广泛的应用前景。
3.稀土元素在航空材料发展中的作用
稀土元素在航空材料发展中的作有是由稀土元素的性质决定的。稀土元素
的原子半径大于常见金属如Al、Mg等，因此稀土元素在这些金属中的固溶度极低，几乎不能形成固溶体；由于稀土元素具有很高的化学活性，稀土元素在化学
反应中异常活泼，极易与气体（如氧）、非金属（如硫）及金属作用，生成相应稳定的化合物；这些新形成的化合物多数是溶点高、密度小、化学性质稳定，稀土元素
在金属中的作用大体可归纳为如下几个方面：
（1）减轻非金属杂质的有害影响。氢是钢和铝合金的有害杂质，溶入液态金属的氢凝固时以原子态析出，聚集成分子，导致出现晶间裂纹、疏松和针孔等氢致缺陷，给铸造、塑性加工和性能带来严重危害，实验表明铝及其合金中加入适量稀土（0.1～0.3％）将明显的降低氢的含量，起到减少氢的危害作用提高合金的性能，此外稀土金属也有降低铝中硫和氧含量的效果。其化学反应式如下：
4/3［RE］＋2［O］→2/3RE203（固）
[RE]十[H]→REH(固）
RE（瓶）十MnS（固）→RES（固）＋Mn（瓶）
反应生成的稀土化合物，熔点高、比重轻，上浮成渣。而它们的微小的质点则成为铝结晶过程的异质晶核。
（２）细化晶粒和枝晶组织，提高热塑性。稀土可细化合金的铸态组织，使枝晶网络更为清晰，从而改善合金的热塑性。稀土化合物微小的固态质点提供了异质晶核或在结晶界面上偏聚阻碍晶胞的长大，为钢液结晶细化提供了较好的热
力条件。
（3）改变夹杂物的形态和分布。稀土与杂质形成化合物，在晶界析出，改变了原来的固溶存在方式，使夹杂物量降低。
（4）产生强化作用，稀土加入合金中使氢氧和夹杂物量降低，又细化了晶粒
和枝晶网络，稀土与非金属元素作用产生高溶点的化合物弥散于基体中，稀土
与金属元素生成高溶点的金属问化合物，即消除粗大块状组织，又稳定晶界，这些都起到了提高材料强度的作用。（５）稀土的引入提高了含稀土合金材料的耐腐蚀性和抗高温氧化性能。稀土元素的加入在铸造、锻造、焊接、热处理及表面涂层技术中也作了一些研究，许多都取得了正的效应，但稀土元素在这些热工艺过程中及制件中所超的作用机理有待进一步开发研究。
4稀土在航空材料上的应用展望
由于稀土金属的原子半径大，极易失掉最外层2个s电子和次层的5d一个电子或4f的一个电子，而成三价离子。因此稀土金属在化学反应中异常活泼，极易与其它物质反应。又由于稀土元素具有电子未完全充满4f层的特性，而引导出各种磁、电和光的特性效应以及其它特殊性能。稀土元素的这些有吸引力的性能及广阔的潜在用途，引起了航空材料科学家的极大重视及广泛的研究，近期的研究重点：
4．1稀土陶瓷材料
稀土材料在高推比航空发动机上的应用出现新进展。近年来中航总公司开展了稀土在结构陶瓷方面的应用研究。氮化硅陶瓷具有高温下强度高、抗热震性能好、高温蠕变小等优良的性能，是一种最有希望用于高推重比发动机的新型结构陶瓷材料。氮化硅陶瓷仍遵循着液相烧结机理，需加入一些氧化物添加剂与
Si3N4，颗粒表面的出SiO2层反应，生成液相以促进烧结。引入A120３，、MgO等
氧化物为烧结助剂后，氮化硅陶瓷的断裂韧性和强度并不高，但引人稀土氧化物
Y2O3即Y203一A1203，或Y2O3一MgO为烧结助剂，氮化硅陶瓷的常温断裂韧
性和强度得到明显的改善，但高温性能并不好。近年来的研究发现以稀土氧化物
Y203和La203为添加剂，材料的力学性能大幅度提高，尤其是高温断裂韧性得到
明显改善。研究表明：Y2O3和La203的引入对氮化硅陶瓷中β一Si3N4，晶粒的
生长行为有重要影响，从而影响了氮化硅陶瓷的结构和性能。选适当比例和含量
的Y203和La2O3作添加剂，可得到轴比较大的β一Si3N4晶粒，这样使氮化硅
陶瓷产生了自增韧的效果。陶瓷属脆性材料，一般不能用于结构件。为了克服其
脆性。通常引入纤维、晶须等增强组份，但这就产生了不同形态的组份难以均匀
分散，给制造工艺带来困难。目前这一问题正是限制陶瓷料在高技术领域里应用
的关健。将稀土氧化物引入陶瓷粉未中，能够在陶瓷烧结过程中产生原位增韧即
自增韧的效果，恰好克服了上述引入纤维、晶须等带来的制造上的困难。因此在
陶瓷材料中引入稀土氧化物，将为陶瓷材料在高新技术领域里开阔一个更为广
阔的应用前景。专用集成电路为适应作战需要，必须抗辐射加固，提高可靠性，
同时集成电路和计算机技术向更高电路密度和更快运算速度发展，均推动陶瓷
材料基片及其封装向更高性能和更精细工艺方向发展。作为基片材料，必须满足
低介电常数，高热导率，高机械强度，与半导体芯片相匹配的热膨胀系数。氮化
铝（AIN）多层基片与传统的氧化铝（A1203）基片相比，有较高的导热率，适用于高
功耗、高引线数和大尺寸芯片，成为近年来航空及军工行业开发的重点。采用稀
土氧化钇（Y203，）和氧化钙混合添加剂，可以降低氮化铝的烧结温度，促进烧结。
这种掺杂后的氮化铝（AIN）陶瓷，导热率260W／（m.K），适于高密度布线，热阻
仅为同样结构和相同引线数的氧化铝封装的1/4,这种基片已用于含1800个输入
／输出头的计算机系统的多层布线阵列的封装。4．2稀土永磁材料
稀土永磁材料是制备高性能微波功率管一行波管的关键材料。现代军事通
讯、雷达、导弹制导和电子战都需要各种行波管，其特点是工作频带宽
（2～18GHz），效率高（达50％）。海湾战争中美国使用的电子干扰设备、预警飞
机、火控雷达、精密制导系统，都用了大量高性能宽带大功率行波管，制造这些
高功率行波管的关键是高磁能积、低温度系数的稀土永磁材料。这材料对实现军
用电机的高效率、小型化和轻质化，以及促进军用计算机性能的提高也是十分重
要的。根据我国目前稀土永磁材料发展的实际情况，今后在航空航天领域里稀
土永磁材料研制开发的主要方向有：（1）高稳一性SmCo系永磁材料；（２）高工作
温度NdFeB系永磁材料；（3）快淬NdFeB磁粉及粘结NdFeB系永磁材料；（４）新
型SmFeN系永磁材料；（５）低成本、高性能第四代稀土永磁材料。4．3稀土铝合金航空用A1-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热铝合金LD7和LD8的工作温度不能超过
270℃，Al-Cu-Mn系的L YI6或2021的工作温度不能超过300℃，除了烧结铝粉
末外，还没有可在350～400℃下工作的铝合金。Sc能将铝合金的再结晶温度提
高到450～550℃，共格沉淀相A13Sc特别是与Zr复合形成的A13（ScZr）的热稳
定性极高，在350℃或450℃长时间加热时质点尺寸长大速度极慢，而且能长期
保持共格性不破坏，是开发工作温度大于350℃的耐热铝合金最有希望的合金元素。目前，航空用综合性能最好的高强高韧铝合金是A1-Zn-Mg-Cu-Zr系的7075、7150和7010，它用Zr代替了Mn和Cr，显著提高了合金的淬透性，适于
生产厚板（≥75mm）。但是，这类合金的铸造性能极差，厚向强韧性还不够高。若
加入0．1～0．2％Sr与Zr形成共格沉淀相A13（ScZr），除了增加强度外，还能使再结晶温度提高。A13Sc质点抑制合金的再结晶，得到未再结晶组织，起到亚结
构强化的作用，能改善板材厚向的强韧性。经过充分时效，疲劳强度、断裂韧性（K1c。）和抗应力腐蚀能力（SCR）得到明显的提高，为火箭和飞行器开发出新一代超高强高韧铝合金是完全有可能的。
4．4稀土高温合全
稀土元素对改善高温合金的性能作用显著。高温合金用于航空发动机的热
端部件，但由于在高温下抗氧化、耐腐蚀及强度的下降，使得航空发动机性能的进一步提高受到限制。近期的研究表明：镍基合金中添加少量稀土后，提高了抗硫化性能及高温强度和热塑性。钴基合金中加入0．1～0．2％钇、镍基合金中加入铜或铈，能使材料的耐腐蚀性能提高10倍。在镍铬合金中，稀土对提高合金的抗氧化性能有明显的作用，如在Ni-30Cr合金中加0.3％Y；0.05％La和Ce，合金在1200℃和1300℃下的寿命分别为2970小时和613小时，而未加稀土同一镍
铬合金，在上述温度下，其寿命仅为1518小时和270小时。稀土元素对高技术新材料研究与发展有密切的关系，更深入地研究稀土元素在航空材料中的作用
及其机理，稀土元素对性能变化的影响规律，从而更广泛地探求新的航空材料，
开发高技术产品乃是稀土材料研究者的历史使命。近年来偏重于研究稀土对改
善材料性能的作用，而对稀土的作用机理研究得不够，为使稀土在材料中的应用建立在扎实的科学基础上，为了开发更多更好的稀土金属及非金属新材料，必须就稀土对材料的改性机理进行系统深入的研究。结合我国丰富的稀土元素
（La、Ce、Nd、Yb、Dy、Sc等），开展这些稀土与材料学的系统深入研究，旨在为有效合理利用各个稀土的特性开拓新的应用途径，取得更多的稀土一材料专利，将我国稀土材料建立在自己的知识产权上。
航空稀土开发应用在“七五”、“八五”期间，通过稀土元素对新材料的
作用及提高材料的应用功能，延长其使用寿命，提高经济效益等方面做了许多工作。但在稀土材料的开发应用方面，在更好发挥航空稀土材料功能方面还远没有挖掘出巨大的潜力，仍需要我们继续不懈的努力开发，更进一步的深入研究与应用。稀土作为我国在国际上的优势产业，其国际市场的占有率逐年提高，其地位也越来越重要。我们应该抓住机遇，加速稀土在航空工业的开发和应用。综上所述，稀土元素有强化金属材料，减少其杂质的有害影响、改变夹杂物的形态和分布、提高抗腐蚀和抗氧化性能等作用。已经发展了许多航空用稀土镁合金、铝合金、钛合金、高温合金及功能材料，并在应用中取得了良好的技术经济效益，但这些已取得的成就与稀土在航空材料发展中特殊作用及其潜在的用途相比，只
能说是开发稀土的一个良好开端，这点成绩与我们稀土大国的地位也极不相称。为充分满足国民经济和高技术发展的需求，今后应该在航空稀土材料应用基础
理论和科研究成果的工程应用两个方面加强研究，并加大投资力度，为稀土的深入开发，加速我国稀土材料发展，建立具有中国特色的材料科学及其工程应用体系，充分发挥我国稀土资源优势。
1纵观我国航空工业的发展历程
1纵观我国航空工业的发展历程，试阐述对我国航空工业未来发展的设想 我国航空工业起步于清政府(即1910年)。从1910年到1949年中国一直处于动乱和战争时期，这时期所有的原材料，机载成品和设备几乎全部依赖外国进口，更没有与之相关的科研人员和技术师，维修人员也很缺乏。根本没有独立的航空工业，更谈不上航空科研体系。 新中国成立后，我国开始重视和发展航空工业，经过半个多世纪的发展，我国已成功研制生产了上万架歼击机、强击机、轰炸机、歼击轰炸机、直升机、侦察机、教练机、无人驾驶飞机、支线客机和通用飞机，为国防现代化和经济建设做出了突出贡献60多年来，我国先后建立了飞机发动机航空电子军械设备，仪表等专业设计研究机构，建立了空气动力，强度，自动控制，材料，工艺，试飞和计算技术等专业研究试验机构。我国航空工业科研的技术手段不断更新，试验设备日臻完善，已建成一批技术先进的风洞试验设施，飞机全机静力试验室，发动机高空试车台，飞行试验实数据采集和处理系统等设备。 在发展航空工业的道路上，中国航空工业管理部门也几经变化。从最初设立的二机部四局、三机部、航空工业部、直到后来的航空航天部。1993年，航空航天部撤销，分别组建中国航空工业总公司和中国航天工业总公司。为了增强企业活力和竞争力，加速国防现代化建设，1999年，中共中央、国务院、中央军委根据国际国内形势发展和国防科技工业现状，决定对国防科技工业管理体制进行重大改革。在核工业、航天、航空、船舶、兵器五大军工总公司的基础上，分立组建十大军工集团。中国航空工业总公司一分为二，分别组建了中国航空工业第一集团公司和中国航空工业第二集团公司。 由于航空工业体系的发展和日臻完善，我国在军用飞机，民用飞机，直升机等各种类型的机种都迅猛向世界各类先进机种靠近，但还是有一定的差距。 军用机从最初的仿制苏联的雅克-18飞机生产初级教练机，到自行设计并研制成功的第一架飞机歼教1。它的研制成功对培养我国第一代飞机设计人员积累自行研制飞机的经验具有重要的意义。此后我国第一架喷气式战斗机歼5诞生，这是一种高亚声速歼灭机，使我国的航空工业和空军进入喷气时代。歼6飞机是我国第一代超音速战斗机，歼7和歼8等在其基础上不断更新改进和提高。歼10战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机。轰5、轰6、水轰5、飞豹等轰炸机，枭龙FC-1型轻型多用途战斗机，使我国飞机不仅在数量上有所增加，在种类上也不断增多，这也说明我国航空工业不但在技术上不断更新和创新，在研制飞机种类上也不放松，两者齐头并进。 民用飞机运5飞机是新中国制造的第一架小型运输机，之后“北京”一号、运7、运8等不断更新。直升机如直5、直8、直9、直11、“延安”2号、“701”型等种类多样。虽然现在我国现在还不能自主生产大型的载人客机，但我相信在不久的将来我国会拥有自主研发的大型空客。我国航空工业从最开始的标志性研制和研发，到现在在经济上发挥作用，促进经济发展，已经体现出了其巨大的经济价值和潜力。 我国航空工业经历了从无到有，从落后的技术到逐步赶超西方先进的航空工业技术。在这个漫长的困难的时间里，我国的航空工业技术人员做出了巨大的贡献，为我国的航空工业发展奉献了一生，有着不可磨灭的贡献！ 当今，世界航空航天业快速发展，传统航空航天大国都在拟定新的发展规划，积极扶持航空航天产业的发展。新兴国家也将航空航天产业作为自己未来发展的重要方向，中国政府高度重视航空航天产业发展，将其作为国家战略性新兴产业和优先发展的高技术产业。
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
17种稀土元素名称及用途
17种稀土元素名称及用途 镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。 铈（Ce）"铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: （1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. （2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中。美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 （3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 （4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 镨(Pr) 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。 镨的广泛应用: （1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。
稀土在高分子材料中的应用
稀土在高分子材料中的应用 摘要：论述了稀土在高分子材料中的基本应用，如作为稳定剂、催化剂、补强剂、促进剂、偶联剂、颜料、催干剂及其特殊的功能性应用，如作为磁性剂、抗菌剂、阻燃剂、光能转化剂等。并展望了稀土在高分子材料中的应用前景。 关键词：高分子材料；稀土；应用 Application of Rare Earths in Polymeric Materials Lei Guo,Ge Hu Abstract:In this paper, the traditional applications of rare earth such as stabilizers, catalyzers,accelerants, coupling agents, and pigments as well as the functional applications such as magnetic agents,antimicrobial agents, fire retardants, and light energy converters in the polymeric materials wereintroduced. An outlook was given on the future application of rare earths in the polymeric materials. Key words:polymeric material; rare earth; application 1引言 稀土共17种元素，包括Sc、Y和镧系（从La到Lu）。稀土元素具有独特的4f电子结构，丰富的能级跃迁，大的原子磁矩，很强的自旋轨道耦合等特性。与其他元素形成稀土配合物时，配位数可在3~12间变化，使稀土化合物晶体结构多样化[1]。 这些特性赋予稀土元素及其化合物独特的光、电、磁、热等功能，在一些体系中加入少量的稀土化合物往往产生不同于原体系的性能，因而有“工业味精”之称，被认为是构筑信息时代新材料的宝库。稀土在轻工纺织和农林畜牧等各个领域以及有色冶金、石油化工、玻璃陶瓷、磁性材料等功能材料方面均取得了可喜的成绩。稀土在高分子材料中的应用是其应用研究的一个重要方面，涉及有机合成、精细化工、材料加工等领域。有关研究已显示稀土化合物在改进高分子材料加工和使用性能等方面具有独特的功效，并赋予高分子材料新的特殊功能[2]。本文系统论述了稀土在高分子材料中的应用。 2稀土在高分子材料中的基本应用 2.1稳定剂 稀土稳定剂的主要成分是镧和铈的有机或无机盐类。其主要品种是硬脂酸稀土及稀土盐和铅盐复合型稳定剂。
中国航空工业发展历程
已有半个多世纪发展历史的新中国航空工业，成功研制生产了上万架歼击机、强击机、轰炸机、歼击轰炸机、直升机、侦察机、教练机、无人驾驶飞机、支线客机和通用飞机，为国防现代化和经济建设做出了突出贡献。 中国航空工业管理部门也几经变化。 从最初设立的二机部四局、三机部、航空工业部、直到后来的航空航天部。1993年，航空航天部撤销，分别组建中国航空工业总公司和中国航天工业总公司。 为了增强企业活力和竞争力，加速国防现代化建设，1999年，中共中央、国务院、中央军委根据国际国内形势发展和国防科技工业现状，决定对国防科技工业管理体制进行重大改革。在核工业、航天、航空、船舶、兵器五大军工总公司的基础上，分立组建十大军工集团。中国航空工业总公司一分为二，分别组建了中国航空工业第一集团公司和中国航空工业第二集团公司。 两大航空工业集团自1999年7月1日成立以来，不断加大改革力度，更新观念，转变职能，使集团公司成为自主经营、自负盈亏的经济实体。在全体员工的积极努力下，两大集团组建以来，经济规模成倍增长，自主创新取得了一系列重大突破，一大批先进航空武器装备研制成功并投入批量生产，民用飞机和非航空产品研制也取得了一系列重大突破。 但是，随着中国飞机市场的需求急剧扩大，以及大飞机战略的实施，现行的航空工业体制已经有些不大适应。 国务院发展研究中心的专家分析说，中国的飞机研制水平与西方发达国家相比，还有一定的差距。要加快缩短差距，迎头赶上，必须集中航空工业所有的科研和制造资源，而现在的两大航空集团都是独立法人，互不隶属，资源相对分散，不仅不利于集中资源，而且还会产生重复建设的问题。 中航二集团有关部门负责人对记者说，目前，两大航空集团分别与国内外航空企业开展了许多合作项目。合并后，这些项目都可以统筹安排。两大航空集团在中国商飞公司的股份，以及在天津的空中客车飞机总装线项目的投资，合并后也将合二为一，增强了新公司的话语权。
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
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
浅述我国航空工业发展历程
浅述我国航空工业的发展历程 古代萌芽 在航空方面，我们的祖先已取得了为数不少的光辉成就。我们的先辈在很早以前就不断地进行着制造飞行器械的探索。最早的有史可查的努力可追溯到公元前。据《墨子．鲁问》中记载，春秋时期的著名工匠公输般已能“削竹木以为鹊，成而飞之”；而《后汉书．张衡传》中说，东汉著名的科学家张衡也曾制造出了能够飞翔的木鸟。两千多年以前，世界上最早的实用飞行器——风筝在中国诞生了。唐赵昕著《息灯鹞文》中记载，楚汉争霸时，韩信在垓下之战中便曾使用过风筝，南北朝时风筝已正式用于军事联络了。另外，在我国的许多文献、发明中可找出许多近现代飞行器的影子。例如东晋的葛洪在《抱朴子．内篇．杂应》中，提出了鸟类翱翔是由于上升气流托举的见解，这是对鸟类飞行原理的重要发现，包含了滑翔机的最初理论；五代时的松脂灯，又名“孔明灯”。众所周知是利用热气升上天空，其实便是一种原始的热气球；西方学者称为“中国陀螺”的竹蜻蜓则被普遍视为现代旋翼机的雏形。 近代发展 中国的近代航空始见于清朝末年。1840年鸦片战争之后，国门打开，现代航空知识也随之传入，国内出现了许多介绍氢气球、飞艇和飞机的文章及图片。一些有识之士开始摸索中国自己的航空道路。1887年，天津武备学堂数学教习华蘅芳自行设计制造出了中国第一个氢气球；1910年，留日归来的李宝、刘佐成受清政府委托，在北
京南苑建立了飞机制造厂棚，并于次年四月造出了一架飞机，但在试飞时因发动机故障而坠毁。辛亥革命之后，革命军政府组成了航空队，一些有志于航空的爱国志士纷纷投身于此报效祖国。在众多先行者的不懈努力下，再加上军阀混战中飞机成了实力的象征，旧中国终于成立了一些飞机修理厂、飞机制造厂，开始仿制国外飞机，但仅局限于机体制造和装配，许多重要部分如发动机、金属螺旋桨等则完全依赖于进口国外成品，而且当时中国使用的绝大部分飞机都还是从国外购买的。值得一提的是在此期间开始了中国航空工程人材的培养，国内成立了一些航空学校和飞行训练机机构，更有少数留学生负笈海外，钱学森、吴仲华便是其中的佼佼者。 正当中国航空工业的萌芽在逆境中顽强生长时，战乱频起。从1910年清政府在南苑设厂制造飞机到1949年新中国成立，近四十年的时间中国虽然在航空方面积累了一些基础，但从来也算不上是独立的航空工业。再加上抗战中日军的轰炸，解放战争中国民党溃败时的破坏以及战乱中机厂的多次搬迁流漓，设备损失殆尽，工厂残破瓦解。到新中国成立时，除了留下一些航空技术人才之外，仅有的一些微薄基础已荡然无存。 现代发展 在1949年开国大典上，由于飞机数量太少，就连带弹巡逻的4架战斗机也参加了阅兵式。新中国就是在这样的基础之上，开始了空军和航空工业的创建历程。 朝鲜战争爆发后，由于战争的迫切需要，大大加快了中国航空工
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、
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）。
浅谈中国航空事业的发展历程和未来展望
浅谈中国航空事业的发展历程和未来展望 学号：021210229 姓名：梁欢欢
回顾中国航空事业的曲折发展历程，我们感慨万千，有不少叹息，又不禁赞叹，真的是一条蜿蜒曲折的长河，一曲跌宕起伏的歌谣。 中国的航空工业起步较晚，这是历史遗留下来的问题。在西方资本主义快速发展的黄金时期，在第一次、第二次工业革命轰轰烈烈进行的时候，在世界发生着日新月异的变化时，我们的清政府仍然固步自封，妄自尊大，这直接导致中国当时的经济、科技水平远远落后。尤其是工业革命带来的生产力水平的改革是翻天覆地的。工业与科技的落后，文化教育的愚昧无知注定先进的航空技术无法在旧的条件下得到发展。虽然有一些努力，但是毕竟是改变不了这种现状。1910年，留日归来的李宝、刘佐成受清政府委托，在北京南苑建立了飞机制造厂棚，并于次年四月造出了一架飞机，但在试飞时因发动机故障而坠毁。辛亥革命之后，革命军政府组成了航空队，一些有志于航空的爱国志士纷纷投身于此报效祖国。在众多先行者的不懈努力下，再加上军阀混战中飞机成了实力的象征，旧中国终于成立了一些飞机修理厂、飞机制造厂，开始仿制国外飞机，但仅局限于机体制造和装配，许多重要部分如发动机、金属螺旋桨等则完全依赖于进口国外成品，而且当时中国使用的绝大部分飞机都还是从国外购买的。在1949年开国大典上，由于飞机数量太少，就连带弹巡逻的4架战斗机也参加了阅兵式。所以在旧中国，没有发展航空工业的能力。 新中国就是在这样的基础之上，开始了空军和航空工业的创建历程。朝鲜战争爆发后，由于战争的迫切需要，大大加快了中国航空工业创建的步伐。当时，周总理明确指出：中国航空工业的建设道路是先修理后制造，再发展到自行设计。在这一方针的指导之下，筹备工作紧锣密鼓地进行着，很快，便争取到了苏联的援助，两国政府于1951年10月正式签订了《苏维埃社会主义共和国联盟给予中华人民共和国在组织修理飞机、发动机及组织飞机厂方面以技术援助的协定》，这对于正在筹建的中国航空工业来说是一个极大的鼓舞。同年的4月18日，中央决定在重工业部设立航空工业局，统一负责飞机的一切维修工作，新中国的航空工业终于在全国人民的关注中诞生了。我们学校南航，还有北航等一批航空院校正是在这种目的下成立的。 我国在前苏联的援助下，在不太长的时间内就建立了航空产品的研制、生产等一系列的研究所和工厂，并且生产出了飞机。可是，在随后的几十年航空工业的发展尤其是改革开放后的发展不尽人意。改革开放前，我国主要是仿制前苏联的飞机，并摸索走自行设计之路，但是由于国外技术的封锁以及自身工业和技术水平的限制，航空技术的复杂性，我国在航空领域未能取得突破性进展。在1960年7月，前苏联政府单方面撕毁了合同，撤回了专家。再加上“大跃进”所造成的恶果和三年自然灾害的降临，新兴的航空工业面临着前所未有的困难，其中最为困难的是航空材料和器材的缺乏。在这种情况下，我国的航空工业走上了一条艰苦奋斗、自力更生的道路。 然而60年代末至70年代，正当世界各国竞相投入大量的人力、物力和财力发展航空工业，研制新的高性能军用和民用飞机时，刚刚走上自力更生道路的中国航空工业再一次遭受到严重破坏，由于文化大革命的干扰，严重地妨碍了航空工业的发展，文革中各种新型号的飞机长期延误，浪费了大量的人力、物力，而时间上的损失更是无法弥补，中国与发达国家航空工业间的差距越来越大了。 后来，改革开放以后，航空工业恢复了正常的研制生产秩序，中国的航空工业才从困境中走了出来，但由于文化大革命期间我国的航空教育濒临解体的地步，人才培养中断，造成航空人才青黄不接，后继乏人，极大地影响了后来的发展。 然而，就是在这样曲折的道路中，我们的航空事业仍然取得了令人瞩目的成就：航空工业实现了由修理到制造的跨越，1959年，第一架超音速喷气飞机歼6试制成功，我国跨入当时世界上少数几个能够批量生产喷气式战斗机的国家行列；上世纪六七十年代，航空工业进入独立建设和发展时期，在克服重重困难和严重干扰中继续发展，1965年，我国自行设
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
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
中国航天发展历史阶段
中国航天发展史 一九五六年二月，著名科学家钱学森向中央提出《建立中国国防航空工业的意见》。一九五六年三月，国务院制订《一九五六年至一九六七年科学技术发展远景规划纲要（草案）》，其中提出要在十二年内使中国喷气和火箭技术走上独立发展的道路。一九五六年四月，成立中华人民共和国航空工业委员会，统一领导中国的航空和火箭事业。聂荣臻任主任，黄克诚、赵尔陆任副主任。一九五六年五月十日，聂荣臻副总理向中央提出《建立中国导弹研究工作的初步意见》。五月二十六日，周恩来总理主持中央军委会议讨论同意，并责成航委负责组织导弹管理机构和研究机构。一九五六年十月十五日，聂荣臻副总理就发展中国导弹事业向中央报告，提出对导弹的研究采取“自力更生为主，力争外援和利用外国已有的科学成果”的方针。十七日，中央批准了这个报告。一九五八年一月国防部制订喷气与火箭技术十年（一九五八年至一九六七年）发展规划纲要。苏联第一颗人造地球卫星发射之后，中国一些著名科学家建议开展中国卫星工程的研究工作。一些高等院校也开始进行有关学术活动。中国科学院由钱学森、赵九章等科学家负责拟订发展人造卫星的规划草案，代号为“五八一”任务，成立了“五八一小组”，议定建立三个设计院落。八月第一设计院成立。十一月，迁往上海改名为中国科学院上海机电设计院。一九五八年四月，开始兴建中国第一个运载火箭发射场。一九五八年五月十七日，毛泽东主席在中共八大二次会议上指出：“我们也要搞人造卫星。” 一九六0年二月十九日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探空火箭首次发射成功。九月，探空火箭发射成功。一九六0年十一月五日，中国仿制的苏联“P—2”导弹首次发射试验获得成功。一九六二年三月二十一日，中国独立研制的第一枚中近程火箭发射试验失败。一九六三年一月，中国科学院成立星际航行委员会，由竺可桢、裴丽生、钱学森、赵九章等领导，研究制订星际航行长远规划。一九六四年四月二十九日，国防科委向中央报告，设想在一九七0年或一九七一年发射中国第一颗人造卫星。一九六四年六月二十九日，中国自行研制的中近程火箭再次发射试验，获得成功。一九六四年七月十九日，成功地发射了第一枚生物火箭。一九六五年，中央专门委员会批准第七机械工业部制订的一九六五至一九七二年运载火箭发展规划。中央专委责成中国科学院负责拟订卫星系列发展规划。一九六五年十月，中国科学院受国防科学技术委员会的委托，召开第一颗人造卫星方案论证会。一九六六年六月三十日，周恩来总理视察酒泉运载火箭发射基地，观看中近程火箭发射试验，祝贺发射成功。一九六六年十月二十七日，导弹核武器发射试验成功。弹头精确命中目标，实现核爆炸。一九六六年十一月，“长征一号”运载火箭和“东方红一号” 人造卫星开始研制。一九六六年十二月二十六日，中国研制的中程火箭首次飞行试验基本成功。一九六七年，“和平二号”固体燃料气象火箭试射成功。一九六八年二月二十日，空间技术研究院成立。一九七0年一月三十日，中远程火箭飞行试验首次成功。一九七0年四月二十四日，“东方红一号”人造卫星发射成功。这是中国发射的第一颗人造卫星。毛泽东主席等领导人于“五·一”节在天安门城楼接见了卫星和运载火箭研制人员代表。一九七一年三月三日，中国发射科学实验卫星“实践一号”。卫星在预定轨道上工作了八年。