稀土金属合金中国黄页

胡斌

[摘 要]近年来， 我国经济发展持续稳定， 对资源的需求旺盛。因此进一步研究和探索稀土在有色金属中的应用是十分必要的。本文就稀土在有色金属合金中应用的新进展进行分析。

[关键词]稀土；有色金属；应用

中图分类号：TG146 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0111-01

一、稀土在铝及铝合金中的发展应用概况

因为单一稀土金属的化学性高，在熔炼时易氧化烧损，储运很不方便，成本高。而且熔点太高、比重大、不易加入铝。因此在大多数情况下制成Al—Re中间合金，不仅可减少氧化烧损，降低成本，而且存运方便，加入操作简单安全，可得到成分稳定，质量可靠的合金。目前，主要用对掺法、电解法、铝热还原法和中间合金法来制作Al—Re合金。用中间合金配制时，Al—Re中间合金中的稀土含量可达10%。用电解法直接生产Al—Re中间合金、电流效率高，工艺简单，成本低，稀土收回率可达90%，获得广泛应用。

二、稀土在铜及铜合金中的发展应用

2.1 稀土在导电铜中的发展应用

在电解铜中添加适量稀土，改善了导电铜中杂质的分布规律，具有良好的脱硫、脱氧作用，净化了基体与晶界电阻率降低，从而提高了导电铜的导电性；改善了夹杂物的分布形态，具有良好的晶粒细化作用，并能抑制高温下铜晶粒的长大，从而提高了导电铜的力学性能，对Cu2O，Cu2S等夹杂物有良好的变质作用，可提高导电铜的韧性和高温性能。由于稀土导电铜线和铜排具有良好的综合性能，在输电系统上获得了广泛的应用。

2.2 稀土在铜基轴承材料中的应用

铅青铜（如HPb59-1，HPb60-2等）是制造轴承的重要材料，在该类合金中添加适量（0.02～0.10%）的稀土，可改善铜合金的铸造性能；细化铸造组织；改善高温塑性；扩大热加工温度范围和热加工性能；提高材料的高温性能和使用性能；同时可消除铅的偏析和急冷铸件裂纹，使轴瓦的成品率由原来的88%提高到99%，使用寿命由原来的200小时延长到600小时。

三、稀土在镁及镁合金中的发展应用

3.1 稀土在铸造和压铸镁合金中的发展应用

（1）用稀土Nd提高压铸镁合金AM50HP高温力学性能的开发研究

在压铸镁合金AM50HP中添加适量（0.2～0.5%）的稀土Nd，可提高AM50合金的高温（200℃）抗张强度、屈服强度和延伸率，在100℃时对拉伸性能的改善最大。在该合金中，Nd具有弥散强化作用。Mg9Nd能阻止晶界滑移而强化合金。该合金的拉伸断口显示为混合型断口，随温度升高，韧性断裂部分增大，而脆性断裂部分减少，因而在高温下时的塑性性能良好。该合金材料的压铸件已广泛用作重要的零部件，特别是在高温使用的重要部件。

（2）混合稀土对AM60B和AZ91D铸造镁合金组织性能影响的研究开发

在最常用的两种Mg-Al压铸合金AM60B和AZ91D合金中加入适量（0.3～1.5%）的含有Ce、La、Nd、Pr等的混合稀土，如可与合金中的Mg、Al、Mn形成多种金属化合物，如Al11RE3、Al11RE4、Al3RE及Al10CeMn7和Al6LaMn6等，它们的形态与分布改善了合金的组织，细化晶粒，提高了合金材料的力学性能及综合性能指标。该类合金已广泛应用于压铸生产，主要制作工作温度不高于120℃的壳体及箱盖等零件（如发动机机匣、汽车仪表盘以及笔记本电脑外壳等）。目前正在调整成分和强化热处理工艺，使之应用于镁合金汽车轮壳之类，同时要求高强、高韧、耐冲击和抗疲劳的零部件上。

（3）稀土在高強铸造镁合金ZM3、ZM6中的发展应用

在铸造镁合金ZM3、ZM6中加入适量的稀土，能明显提高其铸造性能、高温塑性与强度。在良好的工艺条件下可使成品率大大提高（由原来的70%提高到90%）。该类材料主要用于飞机、汽车、机械制造中重要受力部件，由于比强度高，有明显的减重作用，对于有些零件的铸件，其重量可由原来的68公斤减到38公斤。

四、稀土在硬质合金中的发展应用

在硬质合金中添加适量稀土，通过改变合金中硬质相、粘结相及其界面性质来影响合金的组织结构和提高合金强度和塑性变形能力，致使合金除典型的沿晶断裂外还存在韧窝变形和穿晶解理断裂。稀土元素的加入，可使硬质合金中两大相互矛盾的性质（耐磨性和韧性）都得以明显提高。国外对稀土硬质合金的研究开发在20世纪70年代就有了很大的进展，并得到了实际应用。为了充分利用我国稀土和钨两大资源，形成产业优势，1986年北京有色研究总院、东北大学、株州硬质合金厂和自贡硬质合金厂共同研制开发出五种稀土硬质合金新牌号（YG6R、YG8R、YT5R、YT14R和YT15R）。这些新合金与原有相应牌号合金相比，抗弯强度提高10%，刀具切削耐用提高2倍以上，切削速度提高30%以上，加工件表面粗糙度明显降低（1.5～20μm），合金通用性好。经测试，YG8R合金的高温硬度提高15%，K1C提高20%，耐磨性提高3倍，不同切削速度下抗冲击次数提高1～8倍，在不同切削速度下，YT15R等合金的耐磨性均有提高，抗冲击次数提高3.5倍，在相同切削条件下YT14R和YT15R刀片切削力有一定降低，其磨擦系数明显减小。近几年来，国内外不少大专院校、科研院所和工厂企业对稀土硬质合金进行了大量的研究开发工作，并研制出了几十种不同用途，不同系列的新合金和新产品，在国防军工和国民经济中获得了广泛的推广应用，创造了巨大的经济效益。

五、稀土在贵金属及其它有色金属中的发展应用

（1）钕铁硼（NdFeB）永磁新材料的开发。我国的NdFeB产量与产能居世界第二位，2000年产量已达3000t/a，今后将以15～20%的速度增长。应大力开发新产品和扩大产量，以满足国内外市场需求。

（2）稀土贮氢电池与镍镉（Ni-Cd）电池相比，具有无镉污染，性能优良（即电容量约大一倍）和使用寿命长等优点，同时可使用Ni-Cd生产线进行生产，这些都为发展Ni/MH电池提供了条件。目前，我国每年需要稀土贮氢电池（Ni/MH）1亿支以上，需要消耗贮氢合金800t/a以上，需用稀土混合金属250t/a以上。

（3）根据市场需要，应加强开拓稀土精密陶瓷、纳米稀土材料、高级稀土合金、稀土光导纤维材料、磁光材料、磁致伸缩材料、高强耐热稀土铝合金、超塑性稀土铝合金、高温超导材料、稀土铝-锂合金及其在飞机和高比能电池负极材料的应用，中强稀土铝合金及其在汽车、化工、船舶上的应用，热镀锌铝稀土合金和稀土超导材料的开发，并尽快形成产业，以满足军工和民用工业发展的需要。

六、结束语

稀土几乎与所有的有色金属产生相互作用。在与铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、贵金属与硬质合金的相互作用中， 能明显改善合金的组织结构， 细化晶粒， 提高合金材料的加工性能、室温和高温力学性能、抗蚀与疲劳性能、表面处理性能等， 而且能简化工艺操作， 节省贵重金属， 提高生产效率， 降低产品成本， 具有明显的社会效益和经济效益。

参考文献

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