稀土镁合金的研究进展及应用
稀土镁合金的研究现状及应用
张晓
（中北大学材料科学与工程学院，山西太原030051）
摘要：镁合金具有许多优异的性能，如高比强度、高比刚度等。但它强度不高，高温抗蠕变性能差。稀土的加入对改善其组织和提高耐腐蚀性，特别是高温性能具有重要作用。本文介绍了国内外稀土镁合金的研究现状，并展望了稀土镁合金的应用前景。
关键词：镁合金；稀土；现状
Study Situation And Application Of Rare-earth Magnesium Alloys
Zhang Xiao
(North University Of China School Of Material Science And Engineering, Taiyuan Shanxi 030051) Abstract: Magnesium Alloy has many inherent advantages of Magnesium Alloy, such as high specific strength，high specific stiffness and so on. But it is not high strength and high temperature creep resistance is poor.the rare earth to improve their organization and improve corrosion resistance, especially high temperature performance has an important role,Study situation of Rare-earth Magnesium Alloys were introduced at home and abroad in the paper and the prospect of application in Rare-earth alloys Magnesium Alloy was looked.
Key words: Magnesium Alloy; Rare-earth; situation
0 前言
镁合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高弹性模量、高阻尼性能，还具有优良的切削加工性能、导热性以及抗电磁干扰等特性。稀土元素由于具有独特的核外电子排布，表现出独特的性质，对0、S和其他非金属元素有较强的亲和力，在冶金过程中可以净化合金熔体、改善合金组织、提高合金室温力学性能、增强合金耐腐蚀性能[1]。稀土元素原子扩散能力差，对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用[2]。近年来，根据对材料的性能要求而研制开发了一系列含稀土的高强、耐热、抗蠕变、阻燃等镁合金，稀土作为主要的合金元素或微合金化元素在镁合金研究领域发挥愈来愈重要的作用。由于稀土元素的合金化，使镁合金的强度提高了1～2.5倍，极限工作温度提高到350℃，且铸造性能、耐蚀性能均有大幅提高，大大拓展了镁合金的应用领域[3]。
1稀土镁合金相图
有关Mg-RE二元相图已有相当详细的研究，我们这里以Ce-Mg、Y-Mg相图，作为轻稀土和重稀土的Mg-RE相图代表[4]。从相图上看，对于轻稀土，存在有RE：Mg为1:1,1:2,1:3,5:41,2:17,和1:12几相；对于重稀土则有1:1,1:2,1:3,5:24几相。由于在富镁端相数多，它们之间的包晶反应及固态相变多，因而易形成亚稳态合金。其中1:2相为Laves 相，对于轻稀土为MgCu2立方晶系，对于重稀土为MgZn2六方晶系，它们的稳定性随稀土元素从轻稀土到重稀土而增加。最富镁化合物大多是由简单的共晶反应形成，与镁形成共晶平衡。到镁端，一些稀土元素可在镁中形成固溶体。根据Hume-Rothery固溶度准则，可估算稀土在镁中固溶量的大小，其中以Sc和Y的为最大Ⅲ，分别为15.9at% 和3.75at%。稀土元素在Mg基体中具有较大的极限固溶度，而且随温度下降，固溶度变化很大，满足与镁形成时效硬化型合金的必要条件。总的来讲，稀土在固态镁中的溶解度随稀土原子半径的增大而逐渐下降。
2 稀土在镁合金中的作用
2.1 稀土对镁合金熔体的净化作用
稀土对镁合金熔体有很好的净化作用，具有除氢净化及除氧化夹杂物的作用。在熔炼过程中，由于镁的化学性质非常活泼，易与水气发生反应使镁合金具有较强的析氢倾
向。在镁合金液有较大的溶解度的氢，会导致铸件产生气孔、针孔及缩松等铸造缺陷。在镁合金熔炼过程中加入稀土，稀土元素与水气和镁液中的氢反应，生成高熔点的稀土氢化物和稀土氧化物，比重较轻的稀土氢化物和稀土氧化物上浮成固体渣，从而达到除氢的目的[5]。
镁与氧结合形成稳定的MgO，是镁合金中形成氧化夹杂物的主要原因。夹杂物使合金的力学性能和耐蚀性能降低，且易使合金产生疲劳裂纹等[6]。由于稀土元素与氧的亲和力更大，因此在镁溶液中加入稀土元素，稀土将优先与氧结合而生成稀土氧化物，从而达到去除氧化物夹杂的作用。
2.2稀土-镁合金与氢的反应
氢在镁中有较大的溶解度，比其在铝中高1～2个数量级，在液态镁中，随温度升高，压力增大，氢的溶解度也增大[7]。氢的主要来源是潮湿的气氛，在熔炼过程中与空气中的水反应：
Mg(1)+H2O(g)=MgO(s)+2[H]
氢和镁不形成化合物，在镁中呈间隙式固溶体存在，含氢量过高会使镁合金出现显微气孔。稀土对除去镁合金中的氢有明显作用。在加入稀土后，稀土与氢反应生成REH2相；
[RE]+2[H]=REH2
同时，稀土与MgO发生反应：
2 [RE]+3MgO=RE2O3+Mg
此反应有较强的驱动力，因此可生成稀土氢化物和氧化物而达到合金溶液除氢的效果，特别对于含锆的镁合金，由于[H]与Zr生成稳定的化合物ZrH2，使锆在镁合金中溶解度减小，增大了锆的损失．因此添加稀土对镁合金除氢具有十分重要的意义。
3 稀土镁合金的发展
稀土镁合金的研制可追溯到20世纪的20年代，当时德国进行了Mg-RR(RR为混合稀土代号，下同)的开发工作[8]，并在DMW-801D 型飞机发动机上使用了Mg-6RR-11.7Mn合金锻件。但这种合金存在铸态组织晶粒粗化的缺陷，从而影响了其商业开发。1937年，德国学者Sauerwald[9]首次进行Zr有效细化Mg-Th-Zr合金晶粒的工作，对镁合金的研制作出了杰出贡献。Murphy和Payne[9](于1946年)的工作也发现MM
和Zr可同时加入镁中，且Zr对镁具有细化晶粒的作用，从而解决了稀土镁合金的工艺问题，使其在商用领域得到了发展。1959年，Payne等发现银的加入明显改善Mg-RE 合金的时效硬化效应，据此开发了QE22，QE21及EQ21等合金；1979年，Drits等[10]开发了一系列耐热高强WE型镁合金。后来将钐、钇、钆、钕等稀土元素加入镁合金，又开发出了一些新型镁合金。
20世纪60年代初，美国在铸造镁合金中发展了EK、EZ、QE、ZE等系列产品，后来又发展了耐热高强WE型镁合金及EK、ZK、ZE系列的变形镁合金。美国科学家对镁合金这一工程材料投入大量的研究，在汽车工业、航空航天工业进行了广泛的新材料研制与推广应用工作，开发出的AE系列镁稀土压铸合金，并将WE系列合金大规模投入应用，取得许多成绩。在高强耐热镁稀土合金研究与应用方面，美国始终处于领先位置。
前苏联在稀土镁合金方面进行了许多理论与应用研究，一直处于领先地位。于20世纪70年代，在铸造镁合金中发展了M JI9、M JI10、M JI1、M JI15、M JI17、M JI19系列产品以及阻尼材料MUN(Mg-0.15Zn-5.5Zr-0.58C-0.04Y)，在变形镁合金中发展了MA8、MA11、MA12、MA15、MA19、MA20以及导声材料MA17超轻材料MA18等[11]。
欧洲的稀土镁合金研究最为活跃，许多应用型稀土镁合金问世于欧洲。20世纪80年代，英国对Mg—Y—Nd基合金进行了深人的研究，在上世纪90年代开发出了一系列高温下具有高强度及蠕变性能的WE型镁合金，其中WE54合金，在室温下具有相当于普通铸造铝合金的优良耐腐蚀性能和抗拉性能及蠕变性能[10]。1989年MEI英国在巴黎航空博览会上推出了一种含钇、钕量较低的WE43合金，该合金在高温下强度略有下降，但具有满足使用要求的延展性和优良的耐腐蚀性能。俄罗斯主要沿袭前苏联的镁合金发展体系，曾经研制出早期飞机舱盖用M JI7以及大量应用于米格23飞机的M JI10稀土镁合金等，最近几年未宽突破性研究报道。目前在俄罗斯的航空航天及军事工业已经广泛使用含钇的变形镁合金BM JI10和含钇、钕的铸造镁合金。对比铝合金结构，这些镁合金的应用可保证降低结构重量的25％～50％[11]。
考虑到成本因素，稀土镁合金中的稀土元素以混合稀土(富Nd、富Ce、富La、Y)形式加入。随着稀土镁合金应用要求的不断扩大，开发研制了越来越多的单一或混合重稀土镁合金。欧洲国家开发的Mg-20%Gd、Mg-20%Tb耐热镁合金，其抗拉强度在250℃为280~320MPa，与WE系合金和铝合金相比又有了大幅度提高。Mg-10% Gd(或
Dy)-3Nd-Zr合金，由于高温强度好，具有比AZ91D合金更好的耐蚀性，已成为有希望应用于汽车发动机零件的新合金[12]。目前，正在积极开发的还有Mg-Sc-Mn-Zr和Mg-Sc-Mn-Gd(Tb)-Zr合金。日本紧随欧美步伐，相继仿制出与欧美最新研究成果大致相同的MC8(EZ33A)、MC9(QE22A)、MC10 (ZE41A)等镁稀土合金，同时积极研制汽车工业用稀土镁合金。1999年开发出超高强度的IM Mg-Y系变形镁合金材料，以及可以冷压加工的合金板材。2001年开发出晶粒尺寸为100～200 nm的高强镁合金Mg-2%Y- 1%Zn(即Y和Zn的原子分数分别为2% 和1% )，其强度为超级铝合金的3倍，并具有超塑性、高耐热性和高耐蚀性[13]。
近年，我国的稀土镁合金也有了很大发展，在铸造镁合金中开发了ZM2、ZM3、ZM4、ZM6以及ZM8等系列产品，在变形镁合金中开发了MB8、MB22、MB25以及在MB25基础上用富Y混合稀土代替高品位Y的MB26。东北轻合金加工厂研制开发成功的含Nd、含Gd代号为122和127合金的两种耐热高强稀土变形镁合金，其室温强度比MA13和HM21要高得多，且300℃下的高温强度与MA13、HM21相当，已在国防军工上获得广泛应用。目前，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心开发出阻燃效果和力学性能良好的轿车用阻燃镁合金。湖南大学、中南大学等采用快速凝固粉末冶金、高挤压比及等通道角挤(ECAE)等方法使镁合金晶粒高度细化，从而开发出具有高强度、高塑性甚至超塑性的高强、高韧镁合金如Mg-(5～8) Al-(1～2)Zn-0.5～2)M(M=Pr、Nd、Ce、Y)[14]。快速凝固镁合金因其微观组织结构的均匀化和弥散沉淀相的形成，提高了合金的抗腐蚀能力，如快速凝固Mg-5A1-2Zn-2Y合金是已知镁合金中抗腐蚀性能最高的合金[15]。同时高性能的含Sc镁合金也正在积极开发之中。
4 稀土镁合金的应用
稀土镁合金具有耐高温和高强度等特点。由于加入稀土元素后，合金成本较高，以前稀土镁合金主要应用于航空航天、导弹等军工领域，但随着社会经济发展，现在军工和民用领域均有了较大拓展[16]。
在军工方面，以钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已用于直升机减速机匣、歼击机翼肋及30 kW发电机的转子引线压板等重要零件。QE22A合金广泛应用于飞机、导弹部件的生产，如美洲虎攻击机的座舱盖骨架，超黄蜂直升机的前起落架外筒和轮彀等[17]。中航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，
在歼击机上获得应用。长春应用化学研究所研发成功的MB26富钇镁合金已用于国产歼7和轰炸机飞机的受力构件上。
航空航天领域对合金高温力学性能及合金高温性能的要求使稀土镁合金在此领域应用广泛。WFM3、WE54广泛应用于新型航空发动机齿轮箱和直升机变速系统中[18]。此外，EQ、EZ系列合金也广泛应用于飞机部件，如座椅、踏板、轮子等。
稀土镁合金在汽车发动机箱体、变速箱壳、舵杆件、气缸盖、支撑柱等部件中也得到越来越广泛地的使用。2006年中科院长春应化所与一汽集团合作研发成功一种耐热、抗蠕变的稀土镁合金，应用在重卡汽车460马力发动机上，并已批量生产稀土镁合金汽缸罩盖。其性能达到或超过国外同类产品水平。
稀土镁合金Mg—Be—RE(含Be 0.1％～0.8％，RE 4％～1.5％)，其着火点可提高250℃，且力学性能与AZ91D相当，是一种很实用的阻燃镁合金，在煤炭矿井、天然气及容易燃烧物质接触的部件中可获得广泛应用[19]。
5 结束语
我国有丰富的稀土和镁资源，是稀土和镁资源储备、生产、出口的第一大国[20]。因此，研究开发稀土镁合金在我国具有独特优势。但我国在稀土新材料的开发应用方面与日本、美国等发达国家相比还有很大差距。随着稀土镁合金的研究不断深入和现代化加工技术的迅速提高，稀土镁合金的综合性能得到了极大的提高，世界许多国家制定了相应的产业发展规划。我国在这一领域具有比其他国家更大的研究开发潜力和更广阔的市场前景。但要真正使稀土镁合金实现产业化，还需加强以下几方面的工作。
（1）研发稀土镁合金新型变形加工设备和先进工艺技术，提高变形稀土镁合金成型率与性能。
（2）充分利用稀土元素独特的物理和化学性质，进一步提高和改善镁合金的综合性能，特别是耐高温、高强度镁合金的开发，使镁合金的优良性能得到充分发挥。
（3）充分利用现有优势力量与设施，以产业化为目标，加强高校、研究机构与应用企业之间的联系促进相互整合，重视深入研究与应用前期的开发工作，提升产品应用的起步水平。
（4）借鉴国外的发展经验，引进和吸收国外先进的技术和设备，并由此促进自己的技术转型。
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稀土镁合金的研究现状及应用
稀土镁合金的研究现状及应用 杨素媛,张丽娟,张堡垒 (北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081) 摘 要:镁合金具有质轻、高比强度、高比刚度等优异性能。但其强度不高,高温性能较差,为了改善其性能,在熔炼过程中加入稀土制成具有高强、耐热、耐蚀等性能的稀土镁合金,大大增加了材料的抗拉强度、延展性及抗蠕变性能,从而使镁合金在航空航天、汽车工业及电子通讯行业得到了广泛应用。总结了稀土对镁合金的净化和阻燃作用,分析了稀土元素对合金组织和性能的影响,综述了稀土耐热镁合金、稀土高强镁合金、稀土阻燃镁合金的研究现状,并简述了稀土镁合金的应用及发展前景。 关键词:稀土镁合金;组织;力学性能;应用 中图分类号:TG146 2 文献标识码:A 文章编号:1004 0277(2008)04 0081 06 镁及镁合金是目前最轻的结构金属材料,具有高的比强度和比刚度,很好的抗磁性,高的电负性和导热性,良好的消震性和切削加工性能。但是镁合金的强度不高,特别是高温性能较差,大大限制了其应用。所以提高镁合金的室温强度和高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题[1,2]。 大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在 15%范围内,在镁中有较大固溶度,具有良好的固溶强化、沉淀强化作用;可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等;稀土元素原子扩散能力差,对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用;稀土元素还有很好的时效强化作用,可以析出非常稳定的弥散相粒子,从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金,使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能,将有效地拓展镁合金的应用领域。 1 稀土在镁合金中的作用 1 1 稀土对镁合金熔体的净化作用 稀土对镁合金熔体有很好的净化作用,具有除氢净化及除氧化夹杂物的作用。 在熔炼过程中,由于镁的化学性质非常活泼,易与水气发生反应使镁合金具有较强的析氢倾向。在镁合金液有较大的溶解度的氢,会导致铸件产生气孔、针孔及缩松等铸造缺陷。在镁合金熔炼过程中加入稀土,稀土元素与水气和镁液中的氢反应,生成高熔点的稀土氢化物和稀土氧化物,比重较轻的稀土氢化物和稀土氧化物上浮成固体渣,从而达到除氢的目的[3]。 镁与氧结合形成稳定的MgO,是镁合金中形成氧化夹杂物的主要原因。夹杂物使合金的力学性能和耐蚀性能降低,且易使合金产生疲劳裂纹等[4]。由于稀土元素与氧的亲和力更大,因此在镁溶液中加入稀土元素,稀土将优先与氧结合而生成稀土氧化物,从而达到去除氧化物夹杂的作用。 1 2 稀土的阻燃作用 由于镁与氧极易发生反应,因此镁合金在熔炼和浇注过程中易氧化燃烧。镁与氧反应生成的表面MgO膜,致密度系数 Mg<1,疏松多孔,不能有效阻止氧穿透该氧化膜;且MgO的导热系数小,不利于热量的扩散,会加剧镁的氧化和燃烧。稀土元素加入镁合金后,与氧发生反应或与MgO中氧发生置换反应生成稀土氧化物RE2O3,该稀土氧化物的致密度系数 >1,能够有效阻止氧穿透氧化膜与镁发生反应。 第29卷第4期2008年8月 稀 土 Chinese Rare Earths Vol 29,No 4 August2008 收稿日期:2008 02 22 作者简介:杨素媛(1966 ),女,内蒙古锡林浩特人,硕士,教授,研究方向:金属材料。
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内蒙古科技大学本科毕业论文 题目：稀土永磁材料的研究进展学生姓名： 学院：物理科学与技术学院 学号： 专业：应用物理学 班级： 指导教师： 二〇一一年六月
摘要 稀土永磁材料在国民经济中占有重要的地位。本文从稀土永磁材料特点出发，介绍了稀土永磁材料发的相关发展应用，并进行了钕铁硼永磁体的粘结研究。 关键词：稀土永磁；粘结 Abstract Lanthanon permanent magnet is of importance in the country economy. In this paper, from characteristic of lanthanon permanent magnet, application and development are introduced, and stick investigation of NdFeB have been discussed. Keywords: Lanthanon permanent magnet; stick
目录 引言_______________________________________________________________ 5 1.稀土永磁材料的概要介绍 ____________________________________________ 5 2.十七种稀土元素 ____________________________________________________ 6 3.钕铁硼NdFeB_____________________________________________________ 6 4.日美等国的相关发展状况和我国稀土永磁材料发展展望 __________________ 7 4.1日美等国的相关发展状况______________________________________________ 7 4.2我国稀土永磁材料发展及展望__________________________________________ 8 5.钕铁硼永磁体的粘结研究 ____________________________________________ 8 5.1按要求配量__________________________________________________________ 9 5.2预估方案____________________________________________________________ 9 5.3检查效果，确认并验证最佳方案_______________________________________ 10结语______________________________________________________________ 11
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稀土发光材料的研究和应用 摘要：介绍了稀土发光材料的发光特性与发光机理。综述了我国在稀土发光材料的化学合成方法。总结了稀土发光材料的应用。最后对我国存在问题和发展前景进行了叙述。关键字：稀土发光材料；发光特性；发光机理；合成；应用；问题和展望。 Abstract：Introduces the luminescence properties of rare earth luminescent material and luminescence mechanism. Rare-earth luminescence materials in China, the paper summarized the chemical synthesis method. The application of rare earth luminescence materials is summarized. Finally, the existing problems and development prospect of the narrative in our country. Keywords：Rare earth luminescent material; Luminescence properties; Light-emitting mechanism; Synthesis; Application; Problems and its prospect. 化学元素周期表中镧系元素———镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系的１５个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素称为稀土元素。稀土化合物包含至少一种稀土元素的化合物。它是一种重要的战略资源，特别是高新技术工业的重要原料，如军事装备方面一些精确打击武器、一些汽车零部件和高科技产品，都依赖用稀土金属制造的组件。据了解，中国是唯一能有效提供全部17种稀土金属的国家，且储量远远超过世界其他国家的总和，是名副其实的“稀土大国”。由于稀土元素的离子具有特别的电子层结构和丰富的能级数量，使它成为了一个巨大的发光材料宝库。在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着重要作用，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴。稀土发光材料具有发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级；物理和化学性质稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用等。目前稀土材料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图像和辐射场的探测等领域，并形成很大的工业生产和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领域扩展，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。本文将介绍掺稀土离子发光材料的发光机理、节能灯、白光LED用荧光粉、PDP显示用荧光粉，以及对在上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳能效率等方面的应用前景进行总结和展望。
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稀土镁合金的研究现状 摘要：镁合金是目前最轻的结构金属材料，稀土的加入对改善其组织和提高耐腐蚀性，特别是高温性能具有重要作用。本文介绍了稀土镁合金的研究现状以及压铸和快速成型稀土镁合金。 关键词：稀土镁合金；压铸；快速成型 Abstract :Magnesium alloys are the most light structure metal materials ,the rare earth to improve their organization and improve corrosion resistance, especially high temperature performance has an important role,Study situation of Rare-earth Magnesium Alloys were introduced in the paper and pressure casting and rapid prototyping the rare earth magnesium alloys were introduced. Key words: Rare-earth Magnesium Alloys; Pressure Casting; Rapid Prototyping 镁合金是最轻的工程结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、导热导电性好、
阻尼减震性能高、电磁屏蔽性好、良好的铸造性能、易于加工成型、废料容易回收等一系列优点，因此，目前被广泛应用于汽车、电子、航空航天等诸多领域，具有极为广阔的应用前景。稀土元素由于具有独特的核外电子排布，表现出独特的性质，对0、S和其他非金属元素有较强的亲和力，在冶金过程中可以净化合金熔体、改善合金组织、提高合金室温力学性能、增强合金耐腐蚀性能等。近年来，根据对材料的性能要求而研制开发了一系列含稀土的高强、耐热、抗蠕变、阻燃等镁合金，稀土作为主要的合金元素或微合金化元素在镁合金研究领域发挥愈来愈重要的作用[1]。 1稀土在镁中的性质 1.1 稀土镁合金与氢和氧的相互作用 由于镁与氧极易发生反应，因此镁合金在熔炼和浇注过程中易氧化燃烧。镁与氧反应生成的表面MgO膜，致密度系数αMg<1，疏松多孔，不能有效阻止氧穿透该氧化膜；且MgO的导热系数小，不利于热量的扩散，会加剧镁的氧化和燃烧。稀土元素加入镁合金后，与氧发生反应或与MgO中氧发生置换反应生成稀土氧化物RE203，该稀土氧化物的致密度系数a>1，能够有效阻止氧穿透氧化膜与镁发生反应。 在镁合金中，已知Mg-Be，Mg-Ca，Mg-Ce-La合金系的氧化速度都比纯镁小，稀土对改善镁合金熔体的氧化性质有益。 氢在镁中有较大的溶解度，比其在铝中高1～2个数量级，在液态镁中，随温度升高，压力增大，氢的溶解度也增大。氢的主要来源是潮湿的气氛，在熔炼过程中与空气中的水反应： Mg(l)+H2O(g) →MgO(s)+2[H] 氢和镁不形成化合物，在镁中呈间隙式固溶体存在，含氢量过高会使镁合金出现显微气孔。稀土对除去镁合金中的氢有明显作用。在加入稀土后，稀土与氢反应生成REH2相； [RE]+2[H] →REH2 同时，稀土与MgO发生反应： 2 [RE]+3MgO →RE2O3+ 3Mg 此反应有较强的驱动力，因此可生成稀土氢化物和氧化物而达到合金溶液除氢的效果。特别对于含锆的镁合金，由于[H]与Zr生成稳定的化合物ZrH2，使锆在镁合金中溶
稀土功能材料研究现状
稀土功能材料研究现状 摘要：稀土元素被誉为二十一世纪新材料的宝库，因其在电、光、磁等方面具有独特性质，故在功能材料领域获得了广泛的应用。文章介绍了稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土催化材料、稀土贮氢材料、稀土超导材料的研究及其应用进展。 关键词：稀土、功能材料、研究现状 引言 功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称，即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质，或在其作用下表现出特殊功能的材料[1]。它是现代高新技术的先导和基础，对它的研究、开发和应用将促进国家的科技发展水平，提高国家的综合经济实力和在高科技领域的竞争力。 被称为新材料“宝库”的稀土元素具有独特的4f电子结构，大的原子磁距，很强的自旋轨道藕合等特性，与其它元素形成稀土配合物时，配位数可在3—12之间变化，并且稀土化合物的晶体结构也是多样化的。稀土元素具有独特的光学、电学及磁学物理化学性质，使其在功能材料领域获得了广泛的应用。因此，无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。本文着重介绍了在工农业生产和科学技术领域中有广泛应用的不同类型的稀土材料。 1、传统领域中的稀土材料 1.1稀土在农轻工中的应用 早在20世纪五六十年代，稀土就在农业、纺织业、石油化工业等传统领域得到了广泛的应用。稀土在农业的应用时我国科学独立自主开发的成果，先后被列入国家“六五”和“七五”科技攻关计划。稀土元素作为微量元素用于农业主要有2个优点：一是作为植物的生长、生理调节剂，使农作物具有高产量、优品质和抗逆性3大特性；二是稀土属低毒、非致癌物质、合理使用稀土对人畜无害，对环境无污染[2]。如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化合物施用于农作物可
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、
高性能稀土镁合金及其研究进展
高性能稀土镁合金及其研究进展 镁合金作为一种轻质的绿色工程材料具有很大的应用前景，被称为21世纪的“绿色工程材料”。然而，大部分镁合金的力学性能（尤其高温力学性能）较差，使其应用受到限制。因此，如何改善其力学性能成为亟待解决的问题。添加合金化元素是常用来改善镁合金力学性能的手段之一，尤其是添加稀土元素。稀土元素对镁合金具有“净化”“细化”“强化”“合金化”的四重作用。Mg-RE系合金因其优异的高温拉伸性能、抗蠕变性能及良好的塑性成形能力而备受青睐，被认为是最具有应用前景的高温高强合金体系。因此，本文主要综述近年来国内外在高性能稀土镁合金方面的研究进展，重点介绍制备高性能镁合金的制备方法、加工技术、热处理工艺、强韧化机制及目前研究中存在的问题与不足。 1.Mg-RE系合金 Mg-RE系合金是目前镁合金中最重要的高强耐热镁合金体系，尤其是含有重稀土元素（Gd、Y、Dy、Ho、Er等）的镁合金。Mg-RE系二元合金的时效硬化特性、强度与稀土添加量成正比关系，如在 Mg-Gd二元合金体系中Gd的质量百分含量若低于10%则合金的时效析出偏低或者无析出，直接导致合金的强度及耐热性能降低。为了降低稀土的添加量且不影响时效硬化特性效果，在Mg-RE二元合金的基础上添加其它合金化元素开发出了三元、四元等稀土镁合金。目前，稀土镁合金主要包括在Mg-Gd体系上形成的Mg-Gd-Y、Mg-Gd-Er、Mg-Gd-Ho、Mg-Gd-Dy等系列合金，在Mg-Y体系上形成的Mg-Y-Gd、Mg-Y-Nd、Mg-Y-Sc-Mn 等系列合金，为了细化晶粒稀土镁合金中常常加入Zr元素。 除了早期的WE54、WE43合金，Mordike等通过添加Sc及Mn等元素，开发了抗蠕变性能优于WE43合金的Mg-4Y-1Sc-1Mn(wt.%)合金；He等用普通铸造+挤压+峰值时效的方法制备了高强耐热Mg-10Gd-2Y-0.5Zr(wt.%)合金，其室温下的屈服强度、抗拉强度、延伸率分别可高达331 MPa、397 MPa、1%。最近，Li等通过轧制+时效的方法制备了Mg-14Gd-0.5Zr 合金，其屈服强度、延伸率分别可高达445 MPa、2%。Mg-RE系合金是目前最适合、最有前途的可应用在航空航天或汽车上的镁合金材料，多数单位都将此系列合金的目标性能提高到550Mpa-600Mpa，稳定使用温度在200 o C。晶粒细化、形变强化、沉淀强化是目前稀土镁合金采用的强化手段。目前的研究主要集中在沉淀强化方面。Mg-RE系合金主要的时效析出强 化相为β′′ (DO 19)、β′(cbco)，其中，β′′相的化学成分为Mg 3 RE， β′相的化学成分为Mg15RE3。 β′相与基体具有半共格关系，匹配较好，大量、致密、规则析出的β′相，可有效阻止位错运动，被认为是合金强度提高的主要原因之一。 目前的研究仍有不足，主要表现在以下几个方面：（1）合金中含有大量的稀土，导致合金成本偏高；（2）合金的塑性加工性能偏差，有必要寻找改善合金塑性的新方法、新理论；（3）合金的塑性变形机制研究较少，需大研究稀土溶质原子、晶粒尺寸、晶界类型、织构等对滑移系机制的影响规律。 2.Mg-RE-Zn系合金 Mg-RE-Zn合金是现在研究的一个热点，一方面因为Kawamura于2001年用快速凝固粉/
磁性材料研究进展
磁性材料 引言 磁性材料作为重要的基础功能材料，已广泛用于信息、能源、交通运输、工业、农业及人们日常生活的各个领域，对社会进步和经济发展起着至关重要的推动作用。人们习惯按矫顽力的高低，对磁性材料进行分类：矫顽力大于1000A／m则称为硬磁材料，当硬磁材料受到外磁场磁化后，去掉外磁场仍能保留较高的剩磁，因此又称之为永磁材料或恒磁材料；矫顽力小于lOOA／m则称为软磁材料；矫顽力100A／m 包头稀土产业发展战略研究 包头稀土产业发展战略研究 稀土元素是化学元素周期表中铜系元素以及钪和铭共17种元素的总称，以其独特的物理和化学特性而被广泛应用于国民经济各个领域。稀土工业属于新金属工业，始于二十世纪六十年代，是伴随着世界性工业革命和技术革命迅速崛起的技术产业。 世界的稀土在中国，中国的稀土在包头。包头是现在世界上最大的稀土原料产地，拥有举世瞩目的白云鄂博稀土矿，不仅稀土储量位居世界第一，而且由于其与铁共生的特点而具有得天独厚的幵发条件。我国的稀土产业是伴随着包钢白云鄂博铁矿的开发开始的> 四十多年来在党和国家的高度重视下，我国的稀土产业取得了长足发展，现已成为世界上最大的稀土原料供应和生产基地，在国际稀土市场上具有支配和主导地位。同时，稀土也被广泛地应用到国内各行各业中，有力地推动了我国国民经济的发展和社会的进步。 党中央和国务院历来重视包头稀土产业的发展，1992年邓小平同志在我国南方视察时指出“中东有石油，中国有稀土，……，一定要把稀土的事情办好，把我国稀土优势发挥出来”。1999年初江泽民总书记视察包头时对包头的稀土工作也作了重要批示“搞好稀土开发应用，把资源优势转化为经济优势” 0改革开放以来，特别是近年来，随着我国经济的发展和科学技术的进步，包头稀土产业得到了迅速发展，已经成为我国和世界上最重要的稀土生产和科研基地。随着国家西部大幵发战略的实施和加入世界贸易组织，给包头稀土产业的发展带来了难得的机遇，稀土作为包头的特色产业凭借其独特的资源优势和广阔的市场发展前景，必将成为内蒙古自治区重要的支柱产业和新的经济增长点。 尽管包头稀土产业已经取得了很大的成就，但同时也存在着产品结构不合理，产品附加值不高;产业集中度低，达不到规模经济;工艺设备落后，生产能力过剩;浪费资源，环境污染严重;国内市场开发力度不够，产品过分依赖出口;稀土人才严重流失，企业技术创新能力不足等问题;严重制约着包头市稀土产业的发展。 本论文力求在全面系统地总结包头稀土产业发展的经验教训的基础上，客观地对包头稀土产业发展的国内外环境进行分析和预测，找出自己具有的优势和劣势，发现面临的机遇和存在的威胁:从而提出包头稀土产业的发展战略和应对措施，以期能对包头稀土产业进行战略性调整提供思路和科学依据，尽快把稀土资源优势转化为经济优势,为包头的经济发展作出应有的贡献。 包头稀土产业发展战略研究 际稀土产业发展环境分析 1.1稀土概述 1, .1稀土及其应用 1、稀土 稀土即稀土元素，1794年由芬兰科学家加多林首次发现，并称之为“稀土”。其实稀土并不是土，稀土也并不稀少，而是一组典型的金属元素，是指元素周期表第三副族中原子序数从57至71的15个铜系元素，即铜、锦、镨、钱、银、衫、铕、礼、试、镝、钬、辑、佳、镱、错，再加上与镧系元素性质相近的镜和紀，共计17种元素。 根据稀土元素间物理化学性质的某些差异，人们把稀土元素分为两组:轻稀土或铈组，指从彌到铕的七个元素;重稀土或铭组，指从亂到销的后九个元素。 工业生产的稀土有四类:混合稀土产品、分组稀土产品、分组稀土富集物、单一稀土产品和髙纯单一稀土产品。每一类都有相应的金属形态:混合稀土金属、分组混合稀土金属、一般单一稀土金属和髙纯单一稀土金属。 稀土镁合金的研究现状及应用 张晓 （中北大学材料科学与工程学院，山西太原030051） 摘要：镁合金具有许多优异的性能，如高比强度、高比刚度等。但它强度不高，高温抗蠕变性能差。稀土的加入对改善其组织和提高耐腐蚀性，特别是高温性能具有重要作用。本文介绍了国内外稀土镁合金的研究现状，并展望了稀土镁合金的应用前景。 关键词：镁合金；稀土；现状 Study Situation And Application Of Rare-earth Magnesium Alloys Zhang Xiao (North University Of China School Of Material Science And Engineering, Taiyuan Shanxi 030051) Abstract: Magnesium Alloy has many inherent advantages of Magnesium Alloy, such as high specific strength，high specific stiffness and so on. But it is not high strength and high temperature creep resistance is poor.the rare earth to improve their organization and improve corrosion resistance, especially high temperature performance has an important role,Study situation of Rare-earth Magnesium Alloys were introduced at home and abroad in the paper and the prospect of application in Rare-earth alloys Magnesium Alloy was looked. Key words: Magnesium Alloy; Rare-earth; situation 轻合金技术新进展 铝、镁、钛等金属的密度小，分别为2.7g/cm3、1.7g/cm3、和4.5g/cm3、，因此，这几种金属通常被称为轻金属，其相应的铝合金、镁合金、钛合金则称为轻合金[1,2]。铝合金具有比重小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金[3~5]。镁合金具有比重小，比强度、比刚度高，阻尼性、切削加工性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定，资源丰富，易回收，无污染等优点，因此，在汽车工业、通信电子工业和航空航天工业等领域正得到日益广泛的应用，近年来全世界镁合金产量的年增长率高达20％，显示出了极为广泛的应用前景[1,15]。钛合金比重小、耐蚀性好、耐热性高、比刚度和比强度高，是航天航空、石油化工、生物医学等领域的理想材料；同时，钛的无磁性、钛铌合金的超导性、钛铁合金的储氢能力等特性，使得钛合金在尖端科学和高技术方面发挥着重要作用[1,32]。 本文简要综述目前国内外在轻合金方面的研究开发、应用现状及最新进展，分析了我国在轻合金材料发展及其应用方面存在的问题，提出了今后一段时间我国在轻合金材料研究、开发与应用方面的对策。 －、铝合金 1.铝合金的发展 铝合金是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝合金，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。铝材应用的迅速发展是世界铝工业界不断开发新的铝合金材料的结果[3~5]。表1列出了铝合金的特性及主要应用领域[2]。 铝合金的发展可追溯到1906年时效强化现象在柏林被Alfred Wilm偶然发现，硬铝 Duralumin、随之研制成功并用于飞机结构件上[7]。在此基础上随后开发出的Al-Cu-Mg系合金，如2014和2024，其抗拉强度为350~480MPa'，至今仍在使用。第二次世界大战期间，由于军用航空材料的需要，抗拉强度超过500ＭＰ'的Al-Zn_Mg_Cu.合金发展起来，其中最 中国稀土市场调研与发展趋势预测报告（2015年） 报告编号：1637313 行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网https://www.wendangku.net/doc/697537904.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。 一、基本信息 报告名称：中国稀土市场调研与发展趋势预测报告（2015年） 报告编号：1637313 ←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥6750 元可开具增值税专用发票 网上阅读： 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 稀土是一组金属的简称，它包括化学元素周期表第三副族中称为镧系元素的镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，以及性质与其相近的钪和钇。因稀土元素具有丰富的物理化学性质，它的用途极为广泛，可用于医疗领域、陶瓷领域、农用领域、永磁体领域、玻璃领域等等。此外，因稀土元素还具有丰富的光学、电学及磁学特性，在新材料领域得到了广泛应用。同时，在高技术领域这些稀土新材料发挥着重要的作用。 中国是全球最大的稀土消费国，其稀土消费量占世界稀土消费量的比重逐年增加，已占据全球稀土消费的半壁江山。随着中国经济体制改革的深入发展及市场经济的不断完善，中国稀土产业经过40多年建设与发展，在生产和应用方面都取得了长足的进步。特别是近十年的发展，形成了稀土原料向深加工方面发展、稀土应用向高科技领域发展的良好趋势。 中国产业调研网发布的中国稀土市场调研与发展趋势预测报告（2015年）认为，2 011年以来，国家密集出台多项政策。工业和信息化部于2012年7月发布了《稀土行业准入条件》和《稀土企业准入公告管理暂行办法》，为淘汰已有落后产能和新增产能审批提供了统一的标准，有望加速行业整合，推动行业快速健康发展；财政部、工业和信息化部于2012年11月21日联合发布《稀土产业调整升级专项资金管理办法》，中央财政预算将安排专项资金，主要用于支持稀土资源开采监管，稀土产业绿色采选、冶炼，以及共性关键技术与标准研发等方面。 随着国家稀土行业政策的出台以及对稀土行业监管和整合力度的加大，“十二五”期间中国稀土行业有望迎来新一轮的大发展。 国外镁及镁合金的应用研究现状与前景 https://www.wendangku.net/doc/697537904.html, 2005-12-28 国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发及应用已进入相对比较成熟的阶段，并已达到产业化的工业规模，其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区。近年来随着油价的不断上升，作为镁合金的主要应用产业的汽车工业，对镁合金应用需求也在增长，导致世界范围内的镁合金应用竞争更趋激烈，并有对中国进行合围趋势。 参加前不久在重庆召开的"中英先进材料研讨会"的中外专家介绍，无论镁金属的供应基础怎样变化，传统的最终用户市场仍然是汽车工业，汽车工业仍然是可以依靠的推动世界镁工业产量增长的主要工业。为减轻汽车自重，利用镁合金高强度重量比的固有优势，镁及镁合金将在汽车上用作结构和非结构件。镁在汽车非结构件上的应用包括变速箱外壳、传动箱外壳、阀和凸轮轴外壳、离合器罩、电机罩、发电机外壳、进气支管和油盘。在汽车结构件上的应用包括方向盘、仪表盘横梁、离合器支架、方向盘轴结构和气袋外壳。 在过去１０年里，欧洲汽车用镁合金压铸件年平均增长率为１５％，在未来５年里欧洲每辆汽车平均用镁量为２．５公斤／辆。在未来１０年里，该数字将达到５公斤。欧洲汽车的方向盘，目前有８５％采用镁合金制造，各种类型汽车用的镁部件达到３００个。目前北美国家生产的汽车上平均每辆汽车用镁量为３．５公斤，２０１０年前每辆汽车用镁量会以每年１５％速度增长，到２０１０年达到每辆汽车用镁量超过１０公斤。 美国通用汽车公司开发的抗蠕变镁合金使抗拉伸蠕变性能提高４０％；美国福特公司已经成功将挪威海德鲁集团下属Ｍｅｒｉｄｉａｎ技术公司开发研制的整体压铸ＡＭ５０镁合金梁用于新型福特Ｆ－１５０载重汽车上。这个过去由２１个部件组成的总成，现在为一体化的镁合金整件，减轻重量２２磅。德国宝马汽车公司已经在宝马７系列和５系列车型上的某些部件采用了镁合金；德国大众汽车公司在奥迪Ｖ８Ｑｕａｔｔｒｏ轿车的发动机上采用了镁合金部件，和其他奥迪Ａ８八缸发动机相比重量减轻４．９９公斤；德国奔驰汽车公司新开发的７速自动变速系统也采用了镁合金部件，用来取代５速自动变速系统，可以比原来５速自动变速系统每１００公里节省燃料０．６升。 世界汽车工业镁的消费量还在迅速增长，在汽车工业应用的新型镁合金的研究开发和汽车用镁合金部件及其生产技术方面的科学研究都在进行之中，世界上各大汽车公司都在不断减轻汽车自重，提高汽车性能方面下工夫。镁及镁合金材料是汽车工业的最佳选择。此外，由于镁合金在手动工具上具有突出的轻质、减震效果，因此目前镁合金在国外电动工具的应用也如火如荼，包括各种射钉枪、打磨机、电钻、割草机、电动剪刀等众多品种。国外许多电动工具制造商都把镁合金部件作为一大卖点，并在显著位置标注"Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ"字样。 永磁材料长期稳定性研究进展Ξ 刘国征1,2,3,夏宁2,赵明静1,刘小鱼1,鲁富强2,李波3,喻小军3 (11包头稀土研究院,内蒙古 包头 014030; 21稀土冶金及功能材料国家工程研究中心,内蒙古 包头 014030; 31钢铁研究总院,北京 100083) 摘 要:永磁材料的长期稳定性对永磁应用器件的长期可靠使用是极为重要的。本文介绍了永磁材料长期稳定的理论模型的发展和在不同永磁材料中的应用,总结了温度、耐蚀性、镀层防护、永磁体的L/D因素等对烧结钐钴稀土永磁材料短期和长期稳定性的影响,讨论了烧结钕铁硼永磁材料的热稳定性、耐蚀性差的缺点,科技人员近年来所进行的研究和改善的途径,提出解决烧结钕铁硼永磁材料的长期稳定性应用应采取的途径。 关键词:长期稳定性;钐钴永磁材料;钕铁硼永磁材料;永磁应用器件 中图分类号:O482152 文献标识码:A 文章编号:100420277(2010)022******* 钕铁硼稀土永磁材料因有最高的磁性能而广泛地应用于电机、家用电器、计算机、医疗器械等行业。近年来,随着军工、节能环保等新能源领域风力发电机、混合动力汽车的发展,对所使用的稀土永磁材料的磁性能、使用温度和稳定性都提出了更高的要求,而永磁材料的稳定性变得更为重要。 永磁材料磁性能的稳定性是永磁材料的重要参数,主要是指永磁材料充磁后,内外因素的影响使磁性能改变的程度[1～3]。通常用磁性能的变化率来表示其稳定性。常见引起磁性能变化的因素有:温度、时间、电磁场、辐射、机械震动与冲击、化学作用等。对于钕铁硼永磁材料来说,由于居里温度低、热稳定性差、耐蚀性不好已普遍共知,对此已有众多研究人员进行了研究,通过添加元素C o提高了居里温度[4,5],添加Dy、Tb、Al、G a、Nb、Cu等元素提高了内禀矫顽力,大大改善了烧结钕铁硼永磁材料的热稳定性[6～9],通过添加元素[10]和提高磁体密度、采用防腐镀层[11]等方法,使烧结钕铁硼的耐蚀性得到很大改善,提高了磁体的化学稳定性,基本满足了各类应用器件的一般需求。但随着风力发电机、混合动力汽车和军工装备应用的发展,要求永磁体要具有高可靠性、长寿命,即在20年内磁体的磁通或剩磁损失在0%～10%这一范围内。这一类磁体应用的环境条件较复杂,既有四季气候温度、湿度变化,又承受振动、冲击及内外退磁场带来的影响。因此永磁材料的长期稳定性已成为永磁材料研究和该应用领域极为关心的参数。而对于烧结钕铁硼永磁体的时间稳定性或长期稳定性的研究一直不够深入,是当今关注的重点。本文重点综述永磁材料长期稳定性的研究和理论研究状况,影响永磁材料长期稳定性的因素以及相对准确预测永磁材料长时间稳定性的方法。 1 永磁材料长期稳定性理论模型研究永磁材料的剩磁随时间变化而降低的现象早已被人所共知。对于永磁材料,在其内部的磁畴和磁区域的排列状态随时经受着来自内部和外部因素的扰动而重新排列达到低能状态,因此而引起剩磁的降低。早在1949年,为了解释这一现象,Street R[12]以及Neel Louis[13]提出了假设并建立了理论模型。Neel Louis假定在磁体的局部区域存在磁场而影响了磁体的磁状态。这些磁场可为热扰动、机械振动、外磁场以及地球磁场等产生。在稳定的环境下,这些磁场随着时间随机性产生,使磁体内部状态不断 第31卷第2期2010年4月 稀 土 Chinese Rare Earths V ol131,N o12 April2010 Ξ收稿日期:2010201207 基金项目:国家自然科学基金项目资助(50761001) 作者简介:刘国征(19622),男,内蒙古赤峰人,博士研究生,正高级工程师,主要从事磁性材料研究。 RE对镁合金性能的影响 Effect of rare earth on the pro perties of magnesium alloys 摘要：镁合金因其密度小，比强度及比刚度高且能循环再利用，被誉为21世纪的绿色工程材料。然而镁合金的强度不高，高温蠕变性能及耐热和耐腐蚀性较差，这些缺点极大地限制了镁合金的发展和应用。稀土元素因其与镁元素晶体结构相同，原子半径接近，能够掺于镁合金中，通过形成固溶体和第二相来改善镁合金的性能，从而扩宽了镁合金的应用范围。本文主要结合本课题组的目前工作，研究了当向镁中加入稀土元素后，其高温蠕变性能的增强机理，又研究了当向稀土镁合金中加入适量的Zn,Cu,Ni元素后，其内部形成的长周期堆垛有序结构对镁合金性能的影响，最后做了一些稀土镁合金未来研究和发展展望。 关键词镁合金稀土元素高温抗蠕变性能长周期堆垛有序结构 镁合金因其具有密度小、高比强度、比刚度以及优秀的易回收利用等优于传统金属材料的特性，目前在航空航天、军工特种材料及交通电子等领域有着广阔的应用空间。作为被誉为“21 世纪的绿色工程材料”的镁合金目前却普遍存在合金强度不高( 尤其是高温性能较差) 、耐蚀性及耐热性不佳等问题，对镁合金的广泛应用带来了极大的障碍［1］。 稀土元素作为目前镁合金中的主要合金元素，可以通过其扩散能力提高镁合金的重结晶温度，通过其很好的时效作用以及析出对合金 性能具有显著影响的弥散相，提高镁合金的抗蠕变性能及耐高温强度，稀土元素对镁合金的性能改进是其他元素所无法替代的［2,3］。我国镁和稀土资源极为丰富，稀土镁合金可在解决镁合金的性能缺陷的同时突显我国的资源优势，为镁合金应用领域的拓展起到推动作用。 1 稀土元素在镁合金中的行为 1． 1 稀土元素对镁合金熔体的保护及净化作用 目前镁合金的熔炼保护方法主要以熔剂覆盖保护和SF6 气体保护为主，但无论是哪一种保护方式，依旧会在熔炼过程引入少量的氧元素，进而形成导热系数较小且易破裂的氧化镁膜，导致合金液出现燃烧。将稀土元素加入镁合金之后，稀土元素将形成致密的稀土氧化物膜，阻止氧化镁膜的形成，实现对镁合金熔体的保护［4］。该保护特性在合金熔炼制备难度较高( 如WE43 合金) 的过程中尤为重要。 稀土元素在保护合金熔体不易氧化的同时，还可以对镁合金中的熔炼缺陷进行消除。图1 为AM60B 合金在加入1% ＲE 前后的合金金相组织图片，从图中可以看出，在AM60B 合金中加入稀土元素后，可以显著消除在AM60B 合金中的黑色缺陷( 主要成分为MgO) ，显著减少合金中的氧化物夹杂等缺陷，提高合金品质。此外，稀土元素还可以对镁合金熔体中的氧、氢、铁和硫等杂质进行去除，达到对合金的净化作用。 图1 1． 2 稀土元素对镁合金结构组织的影响包头稀土产业发展战略研究
稀土镁合金的研究进展及应用
轻合金技术新进展
稀土现状及发展趋势分析
国外镁及镁合金的应用研究现状与前景 2005-12-28
永磁材料长期稳定性研究进展
稀土镁合金的结构与性能