镧镨铈混合稀土金属在Al_Si合金中的作用
镧镨铈混合稀土金属在A l-Si合金中的作用
赵 平1,陈云贵2,唐定骧2,涂铭旌2
(1.四川工业学院材料系,四川 成都 610039;2.四川大学,四川 成都 610065)
摘 要:本文研究了一种新型的镧镨铈混合稀土对铝硅合金中共晶硅的变质作用和铁相的作用。研究证明,镧镨铈混合稀土对A l-Si合金中共晶硅有着比富铈混合稀土更强的变质能力,其残余量在0.17%和0.24%之间即可使硅含量接近12%的铝硅二元合金得到良好变质;镧镨铈混合稀土有促进A l-Si合金中针状铁相析出的作用,为保证铝硅合金中不出现针状铁相,镧镨铈混合稀土的加入量以不超过0.45%为好。
关键词:镧镨铈混合稀土;共晶硅;变质;铁相
中图分类号:T B333 文献标识码:A 文章编号:1004-0277(2002)02-0020-03
长期以来,铸造行业中对铝硅合金的变质都是使用富铈混合稀土金属或富铈混合稀土合金[1～3]。富镧的镧镨铈混合稀土是近年来提取铈、钕以后出现的新型混合稀土,其中La的含量高达78～90%, Pr含量达到10～15%,而Ce含量则降低到5～10%,Nd含量不大于1%。这种稀土在铝硅合金中的应用及其研究,还没有见到过报导。本文的目的在于就这种镧镨铈混合稀土(简称LPC)对共晶型Al-Si合金中的共晶硅和铁相的作用进行研究,旨在找出LPC在铝硅合金中既能保证变质效果又能避免针状铁相出现的适当的加入量。
1 实验
铝硅合金的熔炼在电阻坩埚炉中进行。稀土变质温度均为750℃,保温40分钟。浇注试样的铸型均采用铸件厚度为13mm的Y型金属型。金属型预热温度均为250℃。拉伸试棒均采用机械加工得到,拉伸段直径为 8。拉伸试验均在岛津AG-T A10电子拉伸试验机上进行。
配制硅含量接近12%的铝硅二元合金,分别用0.15%、0.25%、0.35%、0.45%、0.55%和0.65%的富铈混合稀土金属(其组成为:Ce52.5%, La30.4%,Nd11.4%,Pr4.5%)和LPC金属(其组成为:La81.74%,Pr10.82%,Ce6.12%,Nd0.80%)变质,实验结果如表1所示。图1中GCe表示用富铈混合稀土金属变质,GLa表示用LPC金属变质。图1为根据表1中数据绘制的稀土残留量和试样抗拉强度的关系图,用以比较两种稀土的变质能力。
表1 实验结果
Table1 Data of the experiment
试 样稀土添加量/%稀土残留量/% b/M Pa
Ce10.15136
Ce20.250.18138
Ce30.350.25141
Ce40.450.33176
Ce50.550.39184
Ce60.650.45186
La10.15140
La20.250.17138
La30.350.24169
La40.450.29178
La50.550.35190
La60.650.41196
第23卷第2期2002年4月
稀 土
Chinese Rar e Eart hs
Vo l.23,N o.2
A pril2002
收稿日期:2000-12-28
基金项目:四川省计委资助项目
作者简介:赵 平(1954-),男,四川宜宾人,副教授,主要研究方向为铝硅合金结构与制备工艺,ZrHx制备工艺及稀土在钢铁和有色合金中的应用等。
图1 两种稀土在共晶型铝硅合金中的变质作用比较Fig .1 Modif ication ef f ects of two RE -alloys in
eutectic Al -Si alloy
配制较高含铁量的亚共晶型铝硅合金(其分析成份为7.8%Si 及0.68%Fe )分别用0.35%、0.45%、0.55%和0.65%的LPC 金属变质,浇注试样后,制取金相试样,观察基体中铁相状况。在ZL109合金中增加铁量至0.72%(分析值),锰量增至0.55%(分析值),使M n /Fe 为0.76。分别用0.25%、0.35%、0.45%、0.55%和0.65%的富铈混合稀土金属和LPC 金属变质。同样在浇注试样后,制取金相试样观察基体中铁相状况。
2 实验结果与分析
从表1和图1可以看到,在GCe 组试样中,当稀土残留量从0.25%升高到0.33%时,抗拉强度值有一突变即从141M Pa 提高到176M Pa 。在GLa 组中,当稀土残留量从0.17%升高到0.24%时,抗拉强度值从138M Pa 提高到169MPa 。由于变质的作用,铝硅合金的抗拉强度值出现较大的提高,因此可以认为,用富铈混合稀土金属变质,其变质效果出现在0.24%和0.33%之间;用LPC 金属变质,其变质效果出现在0.17%和0.24%之间。显然LPC 的变质能力比富铈混合稀土的变质能力强。文献[4]将Ce 的原子半径(0.183nm )和La 的原子半径(0.187nm)相比较后,认为La 的变质能力强于Ce 的变质能力的原因就在于前者的原子半径比后者大。从本文的实验结果也可以认为,用以镧为主的LPC 对铝硅合金进行变质处理,获得变质效果的残留量比用富铈混合稀土所需残留量少。
观察较高含铁量的亚共晶型铝硅合金中加入LPC 金属后得到的金相组织,
可以看到,从稀土加
入量增加到0.45%以后,基体中出现明显的针状铁相,如图2所示。
图2 亚共晶型铝硅合金中的针状铁相
(L PC 加入量:0.45%)
Fig .2 Needle phase in hypoeutetic Al -Si alloy
(additive of LPC :0.45%)
在提高了铁量和锰量的ZL 109合金中,LPC 加入量为0.25%与0.35%时,基体中的块状多元化合物仍然保持块状,如图3所示。LPC 加入量增加到0.45%时,这种化合物的形状开始变化,但还没有形成针状,如图4所示。在LPC 加入量为0.55%时,针状相已经出现,如图5所示。在LPC 加入量为0.65%时,针状相则非常明显。由能谱分析结果可知,图2和图5中的针状相,均由MnFeAl 以及少量Si 和少量La 组成。
图3 Z L 109中的块状铁相(LP C 加入量:0.35%)Fig .3 Block phase in alloy ZL 109(additive
of LPC :0.35%)
第2期 赵 平等:镧镨铈混合稀土金属在A l-Si 合金中的作用
图4 ZL109中的变形的块状铁相(L P C加入量:
0.45%)
Fig.4 Def ormed block phase in alloy ZL109
(additive of LPC:0.45%)
实验结果说明,LPC有促进铝硅合金中针状铁相析出的作用。为保证不析出针状铁相,LPC在含铁量较高的铝硅合金中的加入量不宜超过0.45%。
3 结论
1.镧镨铈混合稀土金属对Al-Si合金中共晶硅有较强的变质能力。
2.镧镨铈混合稀土金属有促进Al-Si合金中针状铁相析出的作用,
为保证铝硅合金中不出现针
图5 Z L109中的针状铁相(LP C加入量:0.55%)
Fig.5 Needle phase in alloy ZL109(additive
of LPC:0.55%)
状铁相,镧镨铈混合稀土金属的加入量以不超过0.45%为好。
参考文献:
[1] 李隆盛.铸造合金及熔炼[M].北京:机械工业出版
社,1989.11.
[2] 张绍兴,徐建辉,苏建宇,等.稀土变质在汽缸盖铸件
上的应用[J].特种铸造及有色合金,1992,(6):21. [3] 魏伯康,林汉同,刘俊明,等.稀土在过共晶A l-Si合金中
的变质作用[J].特种铸造及有色合金,1993,(3):6. [4] 黄良余.铝硅合金变质机理的新发展和新观点[J].
特种铸造及有色合金,1995,(5):19.
Role of a New Rare Earth Mixture in Al-Si Alloy
ZH AO P ing1,CH EN Yun-gui2,T AN G Ding-x iang2,TU Ming-j ing2
(1.S ichuan Univ ersity of S cience and Tec hnology,Cheng du610039,China;
2.S ichuan Univ ersity,Chengd u610065,China)
Abstract:Effects of a new kind of r are ear th met al w ith78～90%L a,10～15%P r,5～10%Ce and Nd≤1%, called as L PC,o n the eutectic silico n in a A l-Si a lloy and on t he mor pholog y of t he ir on phase in the allo y ha ve been inv estig ated.T he r esults indicated that the new r ar e earth met al w as better in effect of modification than the Ce enr iched ra re eart h mixt ur e and the g oo d mo dificatio n effect could be o bt ained in an A l-Si binar y allo y w ith about12%Si w hen the residue of the new rar e earth mix tur e w as bet ween0.17～0.24%.T he result s also sho wed that the new r are ear th metal co uld pro mot e the needle-like iro n phase gener ated;and w hen the new r ar e ear th metal addit ion w as no t mo re than0.45%the needle-like ir on phase co uld not g ener ate in t he a lloy.
Key words:rar e ear th mix ture o f L a-P r-Ce;eutectic silicon;mo dification,iro n phase
22稀 土 第23卷
镧铈稀土中间合金
稀土中间合金(rare earth intermediate alloy) 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。 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
稀土国家标准《镧铈金属》编制说明
稀土国家标准《镧铈金属》（预审稿）编制说明 一、工作简况 立项的目的和意义 镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池。镍氢电池中储氢合金的主要来源是稀土金属镧和金属铈。有研究表明，部分替代，可使得合金相晶胞体积减小，吸氢量减少，合金在吸放氢过程中晶格膨胀率减小，使合金的微粉化程度和腐蚀变得缓慢，从而提高了合金的容量保持率。此外，在合金表面形成保护性氧化膜也有利于改善合金电极的循环稳定性。目前中国已开发成功九个系列，个规格的镍氢电池产品，形成了年产吨储氢合金材料和亿安时镍氢电池的生产规模，年产值约亿元人民币的镍氢电池产业。 该项目符合《国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知国发〔〕号》文件中对稀土新材料和新能源汽车的规划要求。 目前常用的元素替代法是混溶法，即分别生产出各种合金组分的单质，然后再按照一定的比例将其混合，通过高温熔炼炉将其制备成目标合金。由于、都是采用熔盐电解制备而得，分别制备单、单流程长、成本高，而且合金组分不均匀。此外，单质、化学活性极强，在空气中极易氧化，尤甚。在长途运输过程中，存在自燃的风险。如果在电解过程中，适当控制熔体中、的浓度比例和阴极析出速率，制得一定组分的合金，不仅可为储氢合金提供低成本母合金原料，而且可有效降低单、单的化学活性，抑制其氧化和燃烧行为，具有较好的应用前景。 镧铈金属产量高，应用广，但没有一个标准来规范产品质量，而是作为混合稀土金属标准的一个牌号存在。混合稀土金属是包括镧铈金属、富铈混合稀土金属和镨钕金属等一大类标准，不应替代单独的产品标准。制定该产品标准有利于镧铈金属的大量生产和销售，使市场处于有序、合理竞争的状态，进而促进稀土产业的发展。 任务来源 根据国家标准委关于下达年第三批国家标准制修订计划的通知（国标委发〔〕号），“国标委”《镧铈金属》国家标准制定计划正式下达，项目计划编号为，完成年限为年。全国稀土标准化技术委员会于年月日在福建省福州市召开的《年度第六次稀土标准工作会议》上完成了《镧铈金属》国家标准的任务进度、具体的时间节点安排及参与单位等具体问题的落实。《镧铈金属》国家标准由乐山有研稀土新材料有限公司牵头负责标准制订，报名参加起草单位有：包头稀土研究院、有研稀土新材料股份有限公司、赣州晨光稀土新材料资源股份有限公司、中国北方稀土（集团）高科技股份有限公司、湖南稀土金属材料研究院、中国有色桂林矿产地质研究院有限公司、虔东稀土集团股份有限公司、四川江铜稀土有限责任公司、宁波复能新材料股份有限公司、内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司等，同时确定标准制定工作进度，年月日前起草单位提出标准意见稿发至各有关单位及稀土标委会秘书处征求意见；
环境影响评价报告公示：年产t球化剂(稀土镁合金)项目环评报告
第一章总则 1.1项目由来 河南恒佳金属材料有限公司始建于2006年，是以生产有色金属新型复合材料球化剂（稀土镁合金）的一家企业，有色金属新型复合材料球化剂（稀土镁合金）是广泛应用于铸造行业的一种高效添加剂，该添加剂可使铸铁中的石墨呈球状析出。该企业位于新乡市凤泉区大块镇陈堡村，紧邻新辉路，厂区占地面积15000m2，该公司投资3500万元用于建设“年产20000t球化剂（稀土镁合金）项目”。2014年河南恒佳金属材料有限公司被新乡市环保局列为清洁生产审核重点单位，公司接到通知后，立即组织人员，于2014年6月正式启动清洁生产审核，2014年12月完成审核工作，并通过新乡市环保局验收，验收文号：新环洁审[2015]12号。为适应2015年新环保法实施，以市环保局“百日会战”行动为契机，该企业决定通过编制环境影响评价进一步规范环保措施，并持续推进清洁生产工作。本项目于2006年建成投产，属于未批先建，本次评价为补办环评手续，同时对现有工程存在的问题提出整改措施。 经查阅《建设项目环境影响评价分类管理名录》（2015年），本项目符合有色金属类（代码：H）中第49条“合金制造”，根据该名录要求，本项目应编制环境影响评价报告书。受河南恒佳金属材料有限公司委托，济源蓝天科技有限责任公司承担了该项目环境影响评价工作，新乡市环境保护科学设计研究院作为协作单位参与现状调查。在现场踏勘和收集资料的基础上，根据《环境影响评价技术导则》的要求，按照“达标排放、总量控制、清洁生产、节能减排”的原则，编制完成了《河南恒佳金属材料有限公司年产20000t球化剂（稀土镁合金）项目环境影响报告书》（送审版）。 1.11评价标准 根据新乡市凤泉区环保局出具的该项目环境影响评价执行标准的意见，本次评价选用以下标准。 表1-7 环境质量标准
稀土元素铈及其应用(新)
稀土元素铈及其应用 在稀土这个元素大家族中，铈是当之无愧的“老大哥”。其一，稀土在地壳中总的丰度为238ppm，其中铈为68ppm，占稀土总配分的28%，居第一位；其二，铈是在发现钇（1794年）九年之后，被发现的第二个稀土元素。 1803年，瑞典化学家伯采利乌斯（J.J.Berzelius）和他的老师黑新格尔（W.Hisingerr）在分析瑞典产的Tungsten矿（“重石”之意）时，发现了一种与“钇土”性质十分相似但又完全不同的新元素—“铈土”。在他们提出的发现报告中，将其命名为Cerium（铈），以纪念1801年发现的小行星——谷神星（Ceres）。 严格说来，最初发现的“铈土”只能算作是铈的富集物，或者说是与镧镨钕等共生在一起的轻稀土混合氧化物，当时镧镨钕等尚隐藏在“铈土”中未被发现。但无论如何，在稀土这17个相貌极为相似的孪生兄弟姐妹中，铈最容易辨认。因为铈有个显著的化学特性，除了象其他稀土元素通常以三价状态存在外，他还会以四价状态稳定存在。这种离子价态的差异性必然会扩大化学性质的差异性，利用这种差异性就能比较容易地把铈同相邻的其他稀土元素分离开来，因而就出现了化学法提铈。这便于化学家们对铈的提取和认识，加上他资源丰富易提取，比其他稀土产品价格便宜，也就使他成为最早有实际用途的稀土。 尽管如此，由于化学家们最初被困惑在不断发现新稀土的“迷宫”中，直到发现“铈土”的83年后，才为铈（也是稀土）找到第一个用途——用作汽灯纱罩的发光增强剂。1886年，奥地利人韦尔斯巴赫（Auer Von Welsbach）发现，将99%的氧化钍和1%的氧化铈加热时，会发出强光，用于煤汽灯纱罩可以大大提高汽灯的亮度。而汽灯在当时电灯尚未普及的欧洲是照明的主要光源，对于工业生产、商贸和生活至关重要。而18世纪90年代开始，汽灯纱罩的大规模生产，增加了钍和铈需求，有力推动了世界范围内对稀土矿藏的勘察，在巴西和印度陆续发现了大型独居石矿，遂发展成为所谓的独居石工业，也就是早期稀土工业。尽管第一次世界大战后，电灯逐步取代了煤气灯，但铈又不断开拓出新的用途。 1903年，找到了铈的第二大用途——还是那位奥地利人韦尔斯巴赫，发现铈铁合金在机械摩擦下能产生火花，可以用来制造打火石。铈的这种经典用途，至今已有100年的历史。吸烟的人都知道打火机要用打火石，但许多人却不了解稀土，更不知道是其中的铈在给人们带来了火种。只是如今，打火石遭遇压电陶瓷的有力挑战，产量已经大减。这期间，还发现铈基合金（如Th2Al-RE）可用作电子设备和真空管的吸气剂。 1910年，发现了铈的第三大用途，用于探照灯和电影放映机的电弧碳棒。与汽灯纱罩类似，铈可以提高可见光转换效率。探照灯曾是战争防空的重要用具。电弧碳棒也曾是放映电影不可缺少的光源。 以上铈的三大用途也代表了稀土早期的三大用途，甚至可以说，早期的稀土工业完全建立在对铈的性能开发和利用上。50年代初，我国稀土工业也起步于这三大应用。这些用途都与发光有关。可以说铈作为稀土元素家族的优秀代表，一开始就作为“光明使者”在为人类造福。 20世纪30年代起，氧化铈开始用作玻璃脱色剂、澄清剂、着色剂和研磨抛光剂。二氧化铈作为化学脱色剂和澄清剂可以取代有剧毒的白砒（氧化砷）从而减少操作和环境污染。铈钛黄颜料用作玻璃着色剂可以制造出漂亮的亮黄色工艺美术玻璃。氧化铈作为主成分制造的各种规格的抛光粉，已完全取代铁红抛光粉，大大提高了抛光效率和抛光质量，早期用于平板玻璃和眼睛片抛光，如今已广泛应用于阴极射线管（CRT）玻壳、各种平板显示，光学玻璃镜头和计算机芯片等，既是铈的经典用途，也是目前铈的主要应用领域之一。铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，
稀土元素镧及其应用(精)
稀土元素镧及其应用 在稀土元素家族中，锢无疑是个非常重要的成员。论地位和名气，他居于稀土家族主体“镧系元素”之首，作为15个元素的代表占据了化学元素周期表主表中的一个空格，并以他的名字来命名这个元素族系。论地壳中丰度为32ppm，占稀土总丰度的14.1%，仅次于铈和钕，居第三位。从发现年代看，他也仅排在钇和铈之后，是第三个被发现的稀土元素。 1839年，那位曾经发现铈的瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)，有一个瑞典学生名叫莫桑德(Car1 Mosander)，在研究“铈土”时，分离并发现其中还隐藏着一种新元素，于是莫桑德便借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为”镧”。从此，镧便登上了被人类认识和利用的历史舞台。 镧之所以被较早发现，与他在元素周期表中的位置，也就是原子结构和性质密切相关。他居镧系元素之首，4f轨道上电子数为0，与其他元素发生化学反应时呈正三价。钪和钇虽然与他同在IIIB族，但不在一个周期，性质悬殊。与他紧邻的铈又能呈稳定正四价状态，也造成较大的化学性质差异，易于分离。而他与错钕等其他稀土元素之间又有铈相隔，因此镧比较容易同其他稀土分离并提纯。 稀土元素作为典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。在17个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪、钇到镧递增，又由镧到镥递减，属镧最为活泼。因此作为金属热还原工艺的还原剂，他可以用来还原制备其他稀土金属，而还原制备金属镧，则只能采用比他更为活泼的碱金属和碱土金属，通常采用金属钙作还原剂。 活跃的化学活性和丰富的储量，使镧广泛应用于冶金、石油、玻璃、陶瓷、农业、纺织和皮革等传统工业领域。尽管生产镧并不困难，但为了降低成本，在充分发挥镧及稀土共性的前提下，经常以混合轻稀土或富镧稀土的产品形式使用。 稀土作为金属材料的净化和变质剂，通常以混合稀土金属或中间合金的形态来使用。而镧作为最活泼的一员，在去除氧、硫、磷等非金属杂质和铅、锡等低熔点金属杂质，以及细化晶粒等方面自然会发挥首当其冲的作用。只是他经常和铈错钕等轻稀土弟兄们一起协同作战。当然，也能同其他金属协同作战，如在铅中加入富镧稀土金属（0.01‰~0.2‰）和铁（0.005‰~ 0.1‰），可明显提高抗折拉性能，使铅板机械强度提高上百倍。不仅改善了铅板防辐射性能，还扩大了合金基材的应用范围。以银-氧化镧复合镀层取代纯银作为电接触材料，可节约用银70%~90%，有很大经济效益。 20世纪80年代，石泊裂化催化剂曾经是稀土最大应用领域，因为稀土用作Y 型沸石催化剂，以镧的催化活性最强。在美国一直采用富镧稀土作为石油裂化催化
镁合金的一些知识(一)
镁合金的一些知识（一） 特点 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围：镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的 镁合金（英文：Magnesium alloy）的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。可作为阴极保
护材料。 在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪音影响。 镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。 镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100% 回收再利用。 镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。 镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。 但镁合金线膨胀系数很大，达到25～26 μm/m℃，而铝合金则为23 μm/m℃，黄铜约20 μm/m℃，结构钢12 μm/m℃，铸铁约10μm/m℃，岩石（花岗岩、大理石等）仅为5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。 镁合金牺牲阳极是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其
铈及其应用发展
铈及其应用发展 在稀土这个元素大家族中，铈是当之无愧的“老大哥”。其一，稀土在地壳中总的丰度为238ppm，其中铈为68ppm，占稀土总配分的28%，居第一位;其二，铈是在发现钇(1794年)9年之后，被发现的第二个稀土元素。 1803年，瑞典化学家伯采利乌斯(J.J.Berzelius)和他的老师黑新格尔(W.Hisingerr)在分析瑞典产的Tungsten矿(“重石”之意)时，发现了一种与“钇土”性质十分相似但又完全不同的新元素一“铈土”。在他们提出的发现报告中，将其命名为Cemm(铈)，以纪念1801年发现的小行星一谷神星(Ceres)。 严格说来，最初发现的“铈士”只能算作是饰的富集物，或者说是与镧镨钕等共生在一起的轻稀土混合氧化物，当时镧镨钕等尚隐藏在“铈土”中未被发现。但无论如何，在稀土这17个相貌极为相似的孪生兄弟姐妹中，铈最容易辨认。因为铈有个显著的化学特性，除丁象其他稀土元素通常以三价状态存在外，他还会以四价状态稳定存在。这种离子价态的差异性必然会扩大化学性质的差异性，利用这种差异性就能比较容易地把铈同相邻的其他稀土元素分离开来，因而就出现了化学法提铈。这便于化学家们对铈的提取和认识，加上他资源丰富易提取，比其他稀土产品价格便宜，也就使他成为最早有实际用途的稀土。 尽管如此，由于化学家们最初被困惑在不断发现新稀土的“迷宫”中，直到发现“铈土”的83年后，才为铈(也是稀土)找到第一个用途一用作汽灯纱罩的发光增强剂。1886年，奥地利人韦尔斯巴赫(AuerVonWeldach)发现，将99%的氧化钍和1%的氧化铈加热时，会发出强光，用于煤汽灯纱罩可以大大提高汽灯的亮度。而汽灯在当时电灯尚未普及的欧洲是照明的主要光源，对于工业生产、商贸和生活至关重要。而18世纪90年代开始，汽灯纱罩的大规模生产，增加了钍和铈需求，有力推动了世界范围内对稀土矿藏的勘察，在巴西和印度陆续发现了大型独居石矿，遂发展成为所谓的独居石工业，也就是早期稀土工业。尽管第一次世界大战后，电灯逐步取代了煤气灯，但铈又不断开拓出新的用途。 1903年，找到了铈的第二大用途一还是那位奥地利人韦尔斯巴赫，发现铈铁合金在机械摩擦下能产生火花，可以用来制造打火石。铈的这种经典用途，至今已有100年的历史。吸烟的人都知道打火机要用打火石，但许多人却不了解稀土，更不知道是其中的铈在给人们带来了火种。只是如今，打火石遭遇压电陶瓷的有力挑战，产量已经大减。这期间，还发现铈基合金(如Th2dl-RE)可用作电子设备和真空管的吸气剂。 1910年，发现了铈的第三大用途，用于探照灯和电影放映机的电弧碳棒。与汽灯纱罩类似，铈可以提高可见光转换效率。探照灯曾是战争防空的重要用具。电弧碳棒也曾是放映电影不可缺少的光源。 以上铈的三大用途也代表了稀土早期的三大用途，甚至可以说，早期的稀土工业完全建立在对铈的性能开发和利用上。50年代初，我国稀土工业也起步于这三大应用。这些用途都与发光有关。可以说铈作为稀土元素家族的优秀代表，一开始就作为”光明使者”在为人类造福。 20世纪30年代起，氧化铈开始用作玻璃脱色剂、澄清剂、着色剂和研磨抛光剂。二氧化铈作为化学脱色剂和澄清剂可以取代有剧毒的白磁(氧化碑)从而减少操作和环境污染。铈钛黄颜料用作玻璃着色剂可以制造出漂亮的亮黄色工艺美术玻璃。氧化铈作为主成分制造各种规格的抛光粉，已完全取代铁红抛光粉，大大提高了抛光效率和抛光质量，早期用于平板玻璃和眼睛片抛光，如今已广泛应用于阴极射线管(CRT)玻壳、各种平板显示，光学玻璃镜头和计算机芯片等，既是铈的经典用途，也是目前铈的主要应用领域之一。铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，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，日本汽车玻璃全加人氧化饰，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000
合金元素的比例对镁合金性能的影响
合金元素的比例对镁合金性能的影响 向镁中加入百分之零点零零五到百分之零点五的铍能提高其耐蚀性，铍在镁中的最大溶解度是百分之零点五。向铸造ZM5合金中加入千分之几到百分之几的铍也能提高镁的耐蚀性。锌也有提高耐蚀性的作用。百分之零点五的锌并不会改变铁的极限含量百分之零点零零二，但它在含铁量比较高的时候却可以使镁的腐蚀速度下降；加入百分之三的锌，可以使铁的允许含量提高到百分之零点零零三，并且可以使含铁量高于百分之零点零零三的合金的腐蚀速度下降。锌的加入对提高镍和铜的极限含量有类似的作用。加入碱土金属如钙能显著提高耐氧化性能。加入百分之三锂提高了镁的耐蚀性，加入大于百分之十的锂使其耐蚀性下降。已经肯定加入百分之零点四的钛使得镁加上百分之八的铝合金耐蚀性提高了三倍。想镁-铝-锌合金中加入锑和铋使其耐蚀性下降。加入百分之一点七到百分之五点六的钙对镁铝锌合金的耐蚀性没有什么影响。 向镁中加入铅到百分之一对耐蚀性没有影响，进一步提高铅的加入量，耐蚀性下降。在纯镁中加入磷的负作用当加入锰以后大大降低。除了锰，加铈也能使磷沉淀而改善含磷镁合金耐蚀性。可以加入稀土和稀有元素的合金大多数是耐热镁合金，试验研究证明：工业镁和镁加上百分之六点六的锡合金加入百分之零点零三带百分之零点四八的钙，使其在氯化钠溶液中耐蚀性增加，加镓对高纯镁为基础的其他合金的耐蚀性没有明显的影响。镓对其他合金的抗应力腐蚀性能也没有明显的影响。向工业镁和镁钕合金中加入百分之一钙其耐蚀性最好，高于或者低于百分之一的钙其耐蚀性均下降。向镁、镁锌、镁铝中加入铟，耐蚀性下降的最大。向镁钕合金中加入百分之零点一到百分之零点五的钴，使其耐蚀性下降，当钴的含量大于百分之零点二的时候耐蚀性下降的会更快。向镁钕、镁钕锰合金中加入镍也使耐蚀性下降。通常，变形镁铝合金的腐蚀速度比铸造的镁铝合金高，这与变形的镁铝合金中铝含量和纯度比铸造的低有关。此外，变形镁合金的组织和性能是各向异性的，这无疑会提高腐蚀速度。稀土和稀有元素对镁合金的腐蚀速度的影响
稀土元素的化学反应
稀土元素的化学反应 一、稀土元素简介 稀土元素是指周期表中第57（镧）~71（镥）号原子序的镧系元素，以及第三副族的钪和钇共17个元素，即镧La(lan)、铈Ce(shi)、镨Pr(pu)、钕Nd(nv)、钷Pm(po) 、钐Sm(shan) 、铕Eu(you) 、钆Gd(ga)，铽Tb(te)、镝Dy(di)、钬Ho(huo)、铒Er(er)、铥Tm(diu)、镱Yb(yi)、镥Lu(lu)以及钇Y(yi)、钪Sc（kang）。它们在自然界中共同存在，性质非常相似，但彼此之间又存在有一些差别，这是由它们的原子和离子的电子结构决定的。由于这些元素发现的比较晚，又难以分离出高纯的状态，最初得到的是元素的氧化物，他们的外观似土，所以称它们为稀土元素。其实从它们在地壳中的含量（丰度）看，其中的某些元素并不稀少。 二、稀土元素的化学反应 1、稀土金属及合金制取 制备稀土金属，首先是制备出稀土氧化物、氯化物或氟化物后再用熔盐电解法或金属热还原法等制取金属。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。熔盐电解法被广泛用于制取稀土合金，金属热还原也可以直接制取某些具有实际价值的稀土合金。此外，国外还研究了其他制取稀土金属的还原方法。 (1) 熔盐电解法制取稀土金属与合金 熔盐电解法是用稀土的氧化物、氯化物或氟化物，与钙、钡、钠或钾的氯化物或氟化物组成的混合熔盐作为电解质，高温下进行电解。一般而言，熔盐电解法生产规模较大，适用于生产混合稀土金属、铈组或镨钕混合金属以及镧、铈、镨、钕等单一稀土金属，其产品纯度有限。钐、铕、铥、臆因蒸汽压高等原因不适宜用熔盐电解法制备。 (2) 金属热还原法制取稀土金属 根据化学热力学的计算，在一定温度、压力和物理条件下，一些碱金属或碱土金属与无水稀土氯化物反应可以将稀土氯化物还原为稀土金属，并与反应生成的渣相分离，这就是金属热还原法。 钙热还原稀土氟化物 2REF3(s)+3Ca(l) →2RE(l)+3CaF2(l) (1450-1750度) 锂热还原稀土氯化物 RECl3(l)+3Li(g) →RE(l)+3LiCl(g) (800-1100度) 镧、铈还原稀土氧化物 RE2O3(s) + 2La (l) →2RE(g) + La2O3 (s) (1200-1400度) 2RE2O3(s) + 3Ce(l) →4RE(g)+ 3CeO2(s) 2、稀土元素的活泼性及氧化还原性 （1）稀土元素的活泼性 稀土元素是典型的金属元素。稀土元素的化学活性很强，仅次于碱金属和碱土金属。 17种稀土元素中，按金属活泼性顺序排列，由钪→钇→镧递增，由镧→镥递减，即镧
镧镨铈混合稀土金属在Al_Si合金中的作用
镧镨铈混合稀土金属在A l-Si合金中的作用 赵 平1,陈云贵2,唐定骧2,涂铭旌2 (1.四川工业学院材料系,四川 成都 610039;2.四川大学,四川 成都 610065) 摘 要:本文研究了一种新型的镧镨铈混合稀土对铝硅合金中共晶硅的变质作用和铁相的作用。研究证明,镧镨铈混合稀土对A l-Si合金中共晶硅有着比富铈混合稀土更强的变质能力,其残余量在0.17%和0.24%之间即可使硅含量接近12%的铝硅二元合金得到良好变质;镧镨铈混合稀土有促进A l-Si合金中针状铁相析出的作用,为保证铝硅合金中不出现针状铁相,镧镨铈混合稀土的加入量以不超过0.45%为好。 关键词:镧镨铈混合稀土;共晶硅;变质;铁相 中图分类号:T B333 文献标识码:A 文章编号:1004-0277(2002)02-0020-03 长期以来,铸造行业中对铝硅合金的变质都是使用富铈混合稀土金属或富铈混合稀土合金[1～3]。富镧的镧镨铈混合稀土是近年来提取铈、钕以后出现的新型混合稀土,其中La的含量高达78～90%, Pr含量达到10～15%,而Ce含量则降低到5～10%,Nd含量不大于1%。这种稀土在铝硅合金中的应用及其研究,还没有见到过报导。本文的目的在于就这种镧镨铈混合稀土(简称LPC)对共晶型Al-Si合金中的共晶硅和铁相的作用进行研究,旨在找出LPC在铝硅合金中既能保证变质效果又能避免针状铁相出现的适当的加入量。 1 实验 铝硅合金的熔炼在电阻坩埚炉中进行。稀土变质温度均为750℃,保温40分钟。浇注试样的铸型均采用铸件厚度为13mm的Y型金属型。金属型预热温度均为250℃。拉伸试棒均采用机械加工得到,拉伸段直径为 8。拉伸试验均在岛津AG-T A10电子拉伸试验机上进行。 配制硅含量接近12%的铝硅二元合金,分别用0.15%、0.25%、0.35%、0.45%、0.55%和0.65%的富铈混合稀土金属(其组成为:Ce52.5%, La30.4%,Nd11.4%,Pr4.5%)和LPC金属(其组成为:La81.74%,Pr10.82%,Ce6.12%,Nd0.80%)变质,实验结果如表1所示。图1中GCe表示用富铈混合稀土金属变质,GLa表示用LPC金属变质。图1为根据表1中数据绘制的稀土残留量和试样抗拉强度的关系图,用以比较两种稀土的变质能力。 表1 实验结果 Table1 Data of the experiment 试 样稀土添加量/%稀土残留量/% b/M Pa Ce10.15136 Ce20.250.18138 Ce30.350.25141 Ce40.450.33176 Ce50.550.39184 Ce60.650.45186 La10.15140 La20.250.17138 La30.350.24169 La40.450.29178 La50.550.35190 La60.650.41196 第23卷第2期2002年4月 稀 土 Chinese Rar e Eart hs Vo l.23,N o.2 A pril2002 收稿日期:2000-12-28 基金项目:四川省计委资助项目 作者简介:赵 平(1954-),男,四川宜宾人,副教授,主要研究方向为铝硅合金结构与制备工艺,ZrHx制备工艺及稀土在钢铁和有色合金中的应用等。
稀土氧化物电解概述
大型稀土熔盐电解槽目前国内外采用熔盐电解法生产混合和单一稀土金属。可分为两种电解质体系，一是稀土氯化物电解质（即ＲＥＣｌ－ＫＣｌ），二是稀土氧化物电解质（即ＲＥＯ－ＲＥＦ３）。前者为二元电解质，后者为三元电解质（增加ＢａＦ２或ＬｉＦ）。这些电解质体系也适合于单一稀土金属（Ｍｅ）的制取，如用ＬａＣｌ３－ＫＣｌ，或Ｎｄ２Ｏ３－ＮｄＦ３－ＬｉＦ。上述电解方法，国外生产混合稀土金属（ＲＥ）多用稀土氧化物电解质（ＲＥＯ－ＲＥＦ３－ＬｉＦ），如美国、日本和独联体国家，但德国是用稀土氯化物电解质，（ＲＥＣｌ３－ＫＣＩ）。我国生产混合稀土金属都用稀土氯化物的电解质（ＲＥＣｌ３－ＫＣＩ），而单一稀土金属用稀土氯化物和氧化物（ＬａＣｌ３－ＫＣＩ、Ｎｄ２Ｏ３－ＮｄＦ３－ＬｉＦ）进行电解生产稀土金属。电解槽的规模大小．国内外各有所不同，如美国、日本和独联体均用大型的熔盐电解槽，一般电解槽电流在２。４～２．５万Ａ，而德国的熔盐电解槽的电解电流可达５．ｏ万Ａ，是目前世界上最大的电解槽。 稀土金属一般分为混合稀土金属和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成份接近，单一金属是各稀土分离精制的金属。以稀土氧化物（除钐、铕、镱及铥的氧化物外）为原料用一般冶金方法很难还原成单一金属，因其生成热很大、稳定性高。因此目前生产稀土金属常用的原料是它们的氯化物和氟化物。 熔盐电解法 工业上大批量生产混合稀土金属一般使用熔盐电解法。这一方法是把稀土氯化物等稀土化合物加热熔融，然后进行电解，在阴极上析出稀土金属。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种方法。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。钐、铕、镱、铥因蒸气压高，不适于电解法制备，而使用还原蒸馏法。其它元素可用电解法或金属热还原法制备。氯化物电解是生产金属最普通的方法，特别是混合稀土金属工艺简单，成本便宜，投资小，但最大缺点是氯气放出，污染环境。氧化物电解没有有害气体放出，但成本稍高些，一般生产价格较高的单一稀土如钕、镨等都用氧化物电解。 熔盐电解槽目前国内外采用熔盐电解法生产混合和单一稀土金属。可分为两种电解质体系，一是稀土氯化物电解质（即ＲＥＣｌ－ＫＣｌ），二是稀土氧化物电解质（即ＲＥＯ－ＲＥＦ３）。前者为二元电解质，后者为三元电解质（增加ＢａＦ２或ＬｉＦ）。 针对我国稀土金属冶炼技术、装备中存在的共性问题，以熔盐电化学、高温熔体理论为基础，综合运用计算机、化学、材料、电子、机械、冶金等跨学科的原理和技术，总结多年稀土氟化体系电解槽的研制经验和生产实践，而研制开发成功的先进衫的熔盐电解槽工艺技术和装备。 编辑本段10KA 电解槽及配套设备经过两年多的系统研究开发，获得多项技术成果，有5项技术获得专利授权，形成了完整的并具有自主知识产权的10KA稀土氟化物熔盐电解槽生产设备和工艺技术体系，实现了稀土金属电解生产设备的大型化，电解生产过程的连续化和机械化，并为实现生产过程的自动化奠定了坚实基础。该研究的成功，极大地促进了我国稀土熔盐电解技术及其装备的技术进步，为提升我国稀土氧化物电解产业化水平和万安级大型氟盐工业电解槽的产业化技术水平发挥了重要作用，对促进我国稀土熔盐电解技术和装备的进步做出了重要贡献。10KA电解槽研制的核心技术（多阳极、连续电解、电解槽防渗漏反修复等技术），一经开发，便成功地应用于稀土金属电解生产工艺，并在全国各地迅速得到普及，社会经济效益显著。10KA电解槽主要技术经济指标为：电解电流≥10000A、电解电压8.0 V～8.5V、
稀土金属及其生产工艺
稀土金属及其生产工艺 1.概述 我国是举世公认的稀土资源大国。稀土工业和稀土应用是从本世纪60年代开始伴随着世界性的新技术潮流而迅猛崛起的一项新兴产业。“稀土”是由18世纪末被发现时而得名，当时认为它们很稀贵，其氧化物又有难溶于水的“土性”，故称为稀土。现在看来，稀土在地壳中的重量百分含量（克拉克值）比铜、铅、锌、银等常见金属元索还要高，性质也不像土，而是一组性质十分活泼的金属，但“稀土”这个奇特的名称却被沿用至今。 稀土是稀土元素(或称稀土金属)的简称，位于元素周期表ⅢB族，包括原子序数由57到71的15个镧系元素：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个元素同族而性质相似的两个更轻的元素：21号元素钪（Sc）号和39号元素钇（Y）共17种元素。钪和钇的最外层电子的排列方式与镧系元素的最外层电子排列相似，导致它们的许多化学性质也与稀土元素相似。而且在一些矿物中它们也常与稀土元素共生。因此，在化学中常把它们与稀土元素放在一起讨论，有的把它们也称为稀土元素。 2.稀土的分类 在实践中，通常为了处理工艺或应用方面的需要，稀土元素可按其性质的微小差异或矿物形成的不同特点进行分组。一般分为轻、重稀土两组。轻稀土包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu，也称为铈组稀土；重稀土包括Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y，也称为钇组稀土。按P204萃取的难以程度可把稀土元素分为轻、中、重三组，其中轻稀土包括La、Ce、Pr、Nd，这些元素可被P204弱酸萃取；中稀土包括Sm、Eu、Gd，这些元素可被P204低酸萃取；重稀土包括Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y，这些元素可被P204中度酸萃取。按稀土元素在硫酸复盐中溶解的难易程度也可把稀土元素分为铈组、铽组、钇组三组，铈组稀土有La、Ce、Pr、Nd、Sm，此组稀土为硫酸复盐难溶；铽组稀土有Eu、Gd、Tb、Dy，此组稀土为硫酸复盐微溶；铽组稀土有Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y，此组稀土为硫酸复盐易溶。 在此，钷和钪不参与分组是因为钷是一种放射性元素，在自然界矿物中存在极少，常见的稀土矿物中又不含钷。钪在自然界与其他稀土元素共生关系不是很密切，常见稀土矿物中含量也比较少，而且至今未发现含钪的单独矿物，它属典型的分散元素。所以钷和钪两种元素不参与稀土分组。 3.稀土金属的生产工艺
稀土新材料
稀土新材料 介绍了稀土新材料在电动汽车、燃料电车等领域的应用及其对低碳技术的贡献。 0 引言 全球气候变暖所引起的日益恶劣的气候变化在近年来已成为不争的事实，人类已清楚地认识到自己对大气的破坏所带来的严重后果，大气中二氧化碳浓度升高带来的全球气候变化所造成的后果已逐年加重。在此背景下，“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”等一系列新概念应运而生。在电动汽车、燃料电车等多个重大低碳技术应用领域所必需的稀土新材料的发展变得迫切需要。论述了稀土新材料在电动汽车、燃料电车等领域的应用及其对低碳技术的贡献。 1 低碳技术与低碳经济 低碳技术是指涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部门在可再生能源及新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术。“低碳经济”是以低能耗低污染为基础的经济。在全球气候恶化的背景下，“低碳经济”、“低碳技术”日益受到世界各国的重视。 2 稀土概述 我国是稀土资源最丰富的国家，稀土矿物种类齐全，稀土储量和产量均居世界首位。开发推广稀土应用不但有利于充分利用我国丰富的稀土资源、推动稀土产业的发展，而且有利于培育出具有中国特色的优势新产业。稀土的结构特性决定了其是低碳技术发展所必需的重要新材料。由于稀土所在的镧系元素具有不满的f 亚层，决定了它蕴含着许多特殊性质，这是其它元素不可替代的。 稀土是磁、光、电等功能材料的最佳载体，稀土的特殊性能也决定了它是低碳技术发展的重要动力。 3 稀土新材料的发展及其对低碳技术的推动作用
目前，稀土在冶金、高温超导材料、航空工业、轻工、纺织和建材工业、医疗等领域中都已得到普遍的应用，稀土的特殊性能使其成为国民经济发展所必需的重要新材料，稀土新材料对低碳技术的发展及对低碳经济的巨大贡献已成为不争的事实，如稀土催化剂、镧铈混合稀土金属－储氢合金－镍氢电池、氢燃料电池－动力车、电动工具、通讯工具等都存在稀土新材料的开发应用。 3.1 稀土新材料对汽车尾气净化作用 3.1.1 稀土汽车尾气净化催化剂的出现是低碳技术发展的必然要求 汽车作为现代文明的标志，极大促进了人类社会的进步与发展，但同时也给人类带来了许多严重的问题，如噪音、有害废气排放以及大量固态废弃物堆积等。随着汽车的普及和人们对汽车尾气污染危害认识的加深，要求控制汽车尾气污染的呼声越来越高。 汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放、减少污染的最直接有效手段。汽车尾气净化催化剂有多种，早期使用的是普通金属Cu、Cr、Ni 催化剂，这种催化剂的催化活性差，起燃温度高，易中毒，后来采用贵金属Pt、Pd、Rh 等作催化剂，这样提高了催化剂的催化活性和净化效果，但贵金属普遍存在价格昂贵的现象，有时净化催化装置达整车造价的十分之一，汽车成本增加太多，因此很难广泛推广，而且为防止贵金属催化剂铅中毒，汽车需使用无铅汽油。而含稀土的汽车尾气净化催化剂其特点是价格低、热稳定性好、催化活性高、使用寿命长，特别是这种催化剂具有抗铅中毒的特征，因此，越来越受到人们的重视，在汽车尾气净化领域备受青睐。 3.1.2 稀土汽车尾气净化剂的作用原理 汽车尾气中的有害成分主要有CO、HC、NO x。稀土汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，稀土汽车尾气净化催化剂由稀土与钴、锰、铅的复合氧化物组成，是一类三元催化剂，具有钙钛矿、尖晶石型结构，氧化还原活性较高，其中氧化铈是关键成分。由于氧化铈的氧化还原特性，能有效地控制排放尾气的组分。净化汽车尾气的催化剂在汽车排气管内，借助于排气温度和空气中氧的浓度，对尾气中的CO、HC 和NO x同时起氧化还原作用，使其转化成无害物质CO2、H2O、N2。大量试验表明，稀土材料可以
等离子体发射光谱法测定钢铁样品中微量稀土元素镧和铈
等离子体发射光谱法测定钢铁样品中 微量稀土元素镧和铈 刘国军张文兵吴志鸿张建平 （内蒙古北方重工业集团有限公司，包头014033） 摘要稀土元素被人们称为钢中的“维生素”，适量的稀土元素对钢铁材料的性质起着重要的作用。用电感耦合等离子发射光谱法测定钢铁样品中的微量稀土杂质，研究了分析谱线的选择方法、基体效应的消除以及工作曲线的优化，测定结果的相对标准偏差为1．02%，加标回收率为91% 94%。 关键词稀土元素分析谱线干扰消除 在低合金钢和高合金钢中添加稀土元素，可生产出硫含量极低的钢材，有效地控制夹杂物的形状，使钢各个方向的性能趋于均衡，能显著地改善特厚钢板厚度方向的塑性和韧性，提高钢铁的强度、耐磨性和抗氧化等性能［1］。我国稀土在钢中的应用开始于20世纪60年代初，主要利用其改善钢的强度和耐磨性。 由于稀土元素的外层电子结构大致相同，它们的物理化学性质相似，很难用一般的化学分析方法进行单一稀土元素的测定，而大多采用物理的分析方法或化学与物理相结合的方法。稀土元素的分析方法有质量法、容量法、分光光度法、荧光光度法、质谱分析法等［2］。钢铁样品中稀土元素的含量很低，一般含量在μg/mL级。笔者选用灵敏度高、选择性好的ICP等离子发射光谱法分析钢铁样品中微量稀土元素镧和铈，经过验证，测定结果准确、可靠。 1实验部分 1．1主要仪器与试剂 单道扫描ICP等离子发射光谱仪：JY－ULTI-MA2型，日本Horiba公司； 盐酸溶液（1+1）； 硝酸溶液（1+1）； 过氧化氢：30%。 1．2仪器工作条件 工作线圈：内循环水冷却方式；最佳工作室温度：（23?2）?；炬管类型：三层同心石英管；入射功率：1000W；反射功率：＜1W；等离子气流量：12 L/min；护套气流量：0．2L/min；进样泵速：20r/min；载气压力：0．6MPa。 1．3标准溶液的制备 1．3．1镧标准溶液 称取0．117g经850?灼烧1h的氧化镧（纯度 ＞99．99%），置于100mL烧杯中，加入10mL盐酸溶液，低温溶解后，取下冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液中镧的含量为0．1mg/mL。吸取10mL此溶液再稀释到1000mL 容量瓶中，此时溶液浓度为1μg/mL，备用。1．3．2铈标准溶液 称取0．123g经850?灼烧1h的氧化铈（纯度＞99．99%），置于100mL烧杯中，加入10mL硝酸溶液，加10mL过氧化氢，低温溶解，取下冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液中铈的含量为0．1mg/mL。吸取10mL此溶液再稀释到1000mL容量瓶中，此时溶液浓度为1μg/mL，备用。 1．3．3混合标准溶液的制备 采用标准加入法制备。 称取0．2g不含有稀土元素镧和铈的钢铁标准样品（编号02－6）4份，分别加入15mL硝酸溶液加热溶解，冷却。分别加入镧标准溶液0、10、20、30 mL，对应加入铈标准溶液0、5、10、20mL，均稀释并定容至100mL容量瓶中，此组溶液含镧含量分别为0、10、20、30μg/mL；铈含量分别为0、5、10、20μg/mL。 1．4样品处理方法 称取0．2g试样于钢铁两用瓶中，加入15mL 硝酸加热溶解，若溶液不澄清则滴加几滴盐酸，溶解完全后取下，冷却，稀释至刻度，待测。 2结果与讨论 2．1分析线的选择 每种待测元素选择2 3条认为可信的灵敏线进行“profiles谱线描迹”来选择最佳波长。选取线 收稿日期：2011-10-28 721 刘国军，等：等离子体发射光谱法测定钢铁样品中微量稀土元素镧和铈
稀土元素在镁合金中的作用及其应用
稀土元素在镁合金中的作用及其应用() 稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1).txt爱情是艺术，结婚是技术，离婚是算术。这年头女孩们都在争做小“腰”精，谁还稀罕小“腹”婆呀？高职不如高薪，高薪不如高寿，高寿不如高兴。稀土元素在镁合金中的作用及其应用.. 张景怀1,2,唐定骧1,张洪杰1,王立民1,王..军1,孟..健1* (1.中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春130022;2.中国科学院研究 生院,北京100039) 摘要:综述了稀土元素在镁合金中的主要作用和效果,从冶金物理化学角度对稀土元素在镁合金中的作用行为进行了初步分析。结合中国科 学院长春应用化学研究所的初步研究成果介绍了含稀土镁合金Mg..Zn..RE,Mg..Al..RE,Mg..RE等系列的性能及其应用,展示了含稀土镁合金的 优良综合性能,特别是高强、高韧、耐热和抗蠕变性能、耐腐蚀性能,稀土镁合金将成为研制高性能镁合金的重要方向。 关键词:镁合金;力学性能;耐热性;稀土 中图分类号:TG146.2;O614.33....文献标识码:A....文章编号: 0258-7076(2008)05-0659-09
....镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料, 具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点,在航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场,特别是在 全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下,镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥,镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。面临国际镁金 属材料的高速发展,我国作为镁资源生产和出口 大国,对镁合金开展深入研究和应用前期开发工 作意义重大。然而目前普通镁合金强度偏低、耐热耐蚀等性能较差仍然是制约镁合金大规模应用的 瓶颈问题[1~5]。 稀土元素由于具有独特的核外电子结构,作 为一种重要的合金化元素,在冶金、材料领域起着独特的作用,例如净化合金熔体、细化合金组织、提高合金力学性能和耐腐蚀性能等。作为合金化 元素或微合金化元素,稀土已经被广泛应用于钢 铁及有色金属合金中[6]。在镁合金领域,尤其是在耐热镁合金领域,稀土突出的净化、强化性能逐渐被人们认识与把握,稀土被认为是耐热镁合金中 最具使用价值和发展潜力的合金化元素。我国的 镁资源和稀土资源特别丰富,近年来国内科研工
稀土元素的化学反应
稀土元素的化学反应 、稀土元素简介 稀土元素是指周期表中第57 (镧)~71 (镥)号原子序的镧系元素，以及第三副族 的钪和钇共17个元素，即镧La(lan)、铈Ce(shi)、镨Pr(pu)、钕Nd(nv)、钷Pm(po)、钐Sm(shan)、铕Eu(you)、钆Gd(ga)，铽Tb(te)、镝Dy(di)、钦Ho(huo)、铒Er(er)、铥 Tm(diu)、镱Yb(yi)、镥Lu(lu)以及钇Y(yi)、钪Sc (kang )。它们在自然界中共同存在，性质非常相似，但彼此之间又存在有一些差别，这是由它们的原子和离子的电子结 构决定的。由于这些元素发现的比较晚，又难以分离出高纯的状态，最初得到的是元素的氧化物，他们的外观似土，所以称它们为稀土元素。其实从它们在地壳中的含量(丰度)看，其中的某些元素并不稀少。 、稀土元素的化学反应 1、稀土金属及合金制取 制备稀土金属，首先是制备出稀土氧化物、氯化物或氟化物后再用熔盐电解法或金属热还原法等制取金属。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。熔盐电解法被广泛用于制取稀土合金，金属热还原也可以直接制取某些具有实际价值的稀土合金。此外，国外还研究了其他制取稀土金属的还原方法。 (1) 熔盐电解法制取稀土金属与合金 熔盐电解法是用稀土的氧化物、氯化物或氟化物，与钙、钡、钠或钾的氯化物或氟 化物组成的混合熔盐作为电解质，高温下进行电解。一般而言，熔盐电解法生产规模较 大，适用于生产混合稀土金属、铈组或镨钕混合金属以及镧、铈、镨、钕等单一稀土金属，其产品纯度有限。钐、铕、铥、臆因蒸汽压高等原因不适宜用熔盐电解法制备。 (2) 金属热还原法制取稀土金属 根据化学热力学的计算，在一定温度、压力和物理条件下，一些碱金属或碱土金属 与无水稀土氯化物反应可以将稀土氯化物还原为稀土金属，并与反应生成的渣相分离，这就是金属热还原法。 钙热还原稀土氟化物 2REF3(s)+3Ca(l)宀2RE(l)+3CaF 2(1) (1450-1750 度) 锂热还原稀土氯化物 RECl 3(l)+3Li(g) 宀RE(l)+3LiCl(g) (800-1100 度) 镧、铈还原稀土氧化物 RE2O3(S) + 2La (l) T 2RE(g) + La 2O3 (s) (1200-1400 度) 2RE2O3(S) + 3Ce(l) T4RE(g)+ 3CeO 2(s)