稀土元素在非晶合金中的应用

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1、稀土元素在非晶合金中的应用稀土元素在非晶合金中的应用/陈义明等?495?稀土元素在非晶合金中的应用陈义明,甘章华,王锦林(武汉科技大学材料与冶金学院,武汉430081)摘要概括了稀土元素在非晶合金中的主要作用,包括脱氧,净化合金液体,提高非晶形成能力,改善软磁性能等.阐述了金属钇,铈,铒,钕,钪等稀土元素分别在铁基,锆基,铝基和镁基等主要非晶合金体系中的应用情况.通过分析稀土元素的物理与化学特性,有助于合理选择和综合搭配稀土元素,改善非晶合金的性能.关键词稀土元素非晶合金应用TheApplicatio

2、nofRareEarthElementinAmorphousAlloyCHENYiming,GANZhanghua,WANGJinlin(CollegeofScienceandMetallurgicalEngineering,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081)AbstractThemainfunctionofrareearthintheamorphousalloyisbrieflyreviewed,includingdeoxidatio

3、n,purifyingthealloyliquid,increasingtheglassformingabilityandimprovingthesoftmagneticproperty.ItdescribestheactionofY,Ce,Er,NdandSconthemainamorphousalloysystem,suchasFe-based,Zr-based,A1～basedandMg-basedamorphousalloy.Byanalyzingthephysicalandchemicalc

4、haracteristicsofrareearthelements,itcancon—tributetochooseandintegratethedifferentrareearthelements,aswellasimprovetheperformanceoftheamorphousalloy.Keywordsrareearthelement,amorphoUSalloy,application0引言我国拥有比较丰富的稀土资源,不仅储量位居世界第一,而且品种齐全.鉴于如此得天独厚的资源以及稀土元素及

5、其化合物具有不少独特的光学,磁学和电学性能,稀土元素在金属材料,陶瓷材料等多个领域中都有广泛的应用[1--a],特别是在非晶合金方面的应用越来越被人们重视.根据现有的研究状况,在非晶合金体系中添加适当的稀土元素有助于提高非晶形成能力,增强软磁性能,改善表面光洁度,从而降低生产成本,为工业生产提供一定的理论依据,因此近年来如何优化资源优势为工业优势,使稀土元素在非晶合金中发挥更大的作用成为目前研究的热点.1稀土元素的物理特性与化学特性稀土元素的原子构造可以表示为4fn5d6s,其中为O～14,故以稀土金

6、属为起始物质合成化合物时,稀土离子通常呈现正三价.随着原子序数的增加,4fn层逐渐被填满,相邻的稀土元素仅在4f层相差1个电子,因此它们具有十分相似的物理化学性能.由于稀土元素的电价高,半径大,极化力强,化学活性很强,能形成氧化物,硫化物,氯化物,氟化物,氢氧化物,碳酸盐等多种化合物,在较低的温度下能与氢,氮,磷,碳及其它元素反应,生成各种化合物.因此相对于一般金属及合金,稀土元素具有一些独特的作用,具体表现在以下几个方面.(1)净化作用:稀土元素十分活泼,且有晶面吸附性,因此常与金属中的杂质元素如P

7、,S,0等相互作用,生成稳定的化合物分布在晶界上,从而降低固溶体中的杂质含量,改善金属的力学性能和物理性能.(2)强化作用:稀土元素在固溶度小的Fe,Ni,Co等金属中有微合金化作用,且能在晶界处产生偏聚抑制品粒的长大,强化晶界,从而提高了金属及合金的变形抗力和断裂抗力.另外,稀土元素能细化合金组织,提高高温断裂抗力.(3)变质作用:稀土元素能使合金组织细化,尤其能使二次枝晶间距显着减小.(4)提高非晶形成能力:稀土元素能增加组元的原子尺寸比,增大固液界面能,增强长程范围内原子的重排困难度,从而增大结

8、晶阻力,抑制晶体的生长.(5)改善高温抗腐蚀及抗氧化性能:稀土元素能改善氧化膜的结构,提高氧化膜与基体的粘附性,不易剥落,保护性好,可明显提高抗氧化性.(6)表面改性作用:能加快工件表面处理的渗透速度,增加渗透厚度,同时降低共渗透温度,节约能源,以提高表面渗层的抗磨,抗腐蚀性能.2稀土元素在铁基非晶合金中的应用Fe基非晶合金具有高饱和磁感应强度,低铁损等特点,*武汉市科技攻关计划(2OO7llO21378)陈义明:女,1985年生,硕士研究生E-mail