稀土合金扩散烧结钕铁硼磁体研究进展

晶界扩散重稀土技术是制备高性能、低成本烧结钕铁硼永磁材料行之有效的方法,引起业内广泛关注并已实现产业化应用。本文综述了稀土合金扩散烧结钕铁硼磁体研究发展现状,重点阐述了合金扩散源在扩散磁体晶界结构优化及性能提升效果方面的技术优势,指出了磁控溅射技术在扩散磁体后处理加工方面的应用优势,同时对扩散磁体目前存在的主要问题和未来发展趋势进行了总结和展望。

稀土镁合金表面激光熔覆AlSi12/TiN复合涂层的组织及性能研究

采用高速激光熔覆技术在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备了AlSi12/TiN复合涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、摩擦磨损实验以及电化学分析测试等方法,研究不同含量陶瓷强化相Ti N涂层的显微结构、熔覆层结合强度、摩擦磨损性能以及耐腐蚀能力。结果表明,复合涂层主要由α-Mg、Mg_(2)Si枝晶、Al_(12)Mg_(17)、Al_(3)Mg_(2)金属间化合物以及Ti N强化相组成。由于存在强化的第二相和细化的晶粒,AlSi12/TiN复合涂层的摩擦系数、维氏硬度及结合强度分别达到0.45、210 HV0.1和40 MPa。此外,与镁合金基体相比,腐蚀电位提高683 m V,自腐蚀电流密度降低了2个数量级。利用激光熔覆技术可在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备结合强度高的Al Si12/TiN复合涂层,有合适含量强化相存在的涂层显著提高了基体表面的耐磨损与耐腐蚀性能。

高流速离子源辉光放电质谱校正灵敏度因子法定量分析镍基高温合金中痕量稀土及贵金属元素

该文通过全面优化高流速辉光放电离子源分析高温合金痕量元素的仪器条件,系统研究高温合金复杂基体元素造成的质谱干扰,选取稀土元素和贵金属元素分析同位素与合适的质谱分辨率,确立了基于基体匹配的变形高温合金标准物质系列的校正灵敏度因子(RSF)定量方案,使测定结果的相对误差由4.0%~80%优化至7.7%~20%,并为痕量分析结果提供了可靠的计量溯源依据。基于此所建立的辉光放电质谱(GDMS)测定镍基高温合金中稀土元素和贵金属元素的方法检出限为0.0010~0.015μg/g,定量下限为0.0030~0.045μg/g。应用于变形高温合金和铸造高温合金实际样品中稀土元素和贵金属元素的分析,测定结果与湿法分析的参考值吻合较好,较好地验证了辉光放电固体样品快捷分析的优势,体现了高分辨质谱检出限低、线性范围宽、可分析元素多的特点,在高温合金材料质控中有着巨大的应用前景。

国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝耐久性研究

以国家速滑馆首次应用的国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝为研究对象,对其使用性能、基本特性及耐久性等进行研究。采用了国家速滑馆内部高空索体实际服役环境处的大气暴露试验方式,综合考虑索在加工安装过程中易产生的损伤,对索丝试件进行了划痕、刮擦、焊点的预制缺陷设计,研究了含预制缺陷的国产Zn-5%Al-稀土合金镀层高钒封闭索丝在真实使用环境中的大气腐蚀行为规律,并采用力学性能测试研究了索丝在服役环境大气腐蚀作用下的力学性能变化规律及不同缺陷对力学性能的影响。结果表明,加工安装过程中在索丝表面合金镀层产生的划痕、刮擦、焊点等损伤,会破坏合金镀层的完整性。大气暴露试验和力学性能试验中,三类缺陷对索丝金属镀层防大气腐蚀性能和单丝抗拉强度均有负面影响,其中焊点缺陷影响最大,单丝抗拉强度下降约40%。

T6热处理对多向锻态VWZ113K稀土镁合金微观组织及力学性能的影响

以多向锻造Mg-11Gd-3.6Y-2Zn-0.6Zr稀土镁合金为研究对象,利用扫描电镜、能谱分析、电子背散射衍射技术及室温拉伸实验分析了T5和T6热处理工艺对多向锻态稀土镁合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,T5热处理后合金为混晶组织,晶界分布有大尺寸长周期堆垛有序(LPSO)结构强化相,合金的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为241 MPa、357 MPa及13.0%;在T6热处理中,随着固溶温度的升高,静态再结晶逐渐形核并长大,促进了组织均匀性提升;但晶粒长大会消耗位错并降低位错强化效应;同时,升温加速了LPSO结构强化相回溶,晶界LPSO结构强化相变得更加细小弥散,促进了弥散强化作用;此外,固溶温度升高还会导致晶粒择优长大,促进织构强化;430℃、8 h+225℃、16 h是最佳热处理工艺,合金的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达302 MPa、398 MPa及11.5%;多种强化机制均衡作用促使合金强塑性协同提升。

富Ce稀土对多元Al-Si活塞合金凝固组织的影响

采用DSC以及光学显微镜与扫描电镜研究了富Ce稀土(0.1wt%,0.3wt%,0.5wt%)对多元近共晶Al-11.5Si-4Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe(wt%)活塞合金凝固组织的影响。发现富Ce稀土加入对该合金的共晶硅和多种第二相的凝固温度、形态与体积分数均有明显影响。富Ce稀土的加入,使Al-Si共晶温度降低,T-Al_(9)FeNi相和δ-Al_(3)CuNi相析出温度升高。富Ce稀土加入量0.3wt%时,共晶硅变质效果最佳,T-Al_(9)FeNi相由初始的板条状转变为小块状,体积分数减小到3.22vol%,δ-Al_(3)CuNi相由初始的片状转化为鱼骨状,体积分数增加到6.47vol%。富Ce稀土中La、Ce原子在凝固过程中富集在固液界面前沿,增大了成分过冷,细化共晶组织。当富Ce稀土含量为0.5wt%时,合金中出现长针状富稀土相。

稀土Ce变质对ADC12铝合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机及布氏硬度计研究了稀土Ce改性处理对ADC12铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:当加入质量分数为0.6%的稀土Ce时,组织中粗大的初生α-Al相变得圆整、细小且分布均匀,共晶Si相由针片状变为颗粒状。稀土Ce与合金中的Al元素发生共晶反应生成Al11Ce3等金属间化合物,在扫描电镜下化合物形状为长条针状,并呈亮白色。添加质量分数为0.6%Ce有效提高了合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率,分别达到171.72、260.37 MPa和4.1%,与未添加Ce元素的合金相比分别提升了33.83%、48.69%和155%,与此同时,合金的布氏硬度也达到峰值,为88 HB。

稀土Ce对低碳微合金钢耐腐蚀性能的影响

为了提高低碳微合金钢在海洋环境中的耐腐蚀性能,采用金相显微镜、SEM、EBSD、电化学分析等测试手段研究了不同稀土Ce含量的试验钢在3.5%NaCl溶液模拟的海洋环境中的腐蚀行为。结果表明:试验钢的显微组织主要由铁素体和珠光体组成,稀土Ce可以细化晶粒,减小夹杂物的尺寸,将试验钢中Al_(2)O_(3)、MnS、Al_(2)O_(3)+MnS夹杂物改性为MnS+CeAlO_(3)、Ce_(2)O_(3)夹杂物,并且改性后的夹杂物应力明显降低,减小了微孔洞、裂纹萌生的概率。另外,稀土Ce的加入可以降低试验钢的腐蚀电流密度,提高腐蚀电压,使得腐蚀产物中γ-FeOOH的含量减少,同时α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)含量增多,可降低反应活性,提高锈层对基体的保护作用。因此,相对于未添加稀土Ce的低碳微合金钢,添加稀土Ce的低碳微合金钢表现出更好的耐海水腐蚀性能。

稀土Y对低合金钢耐蚀性的影响研究

为了研究稀土Y对低合金钢耐腐蚀性能的影响,通过向DH36低合金钢中添加稀土Y,得到不同稀土含量的低合金钢,采用3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质,模拟海洋环境对DH36船板钢耐腐蚀性能的影响。采用浸泡实验、激光共聚焦显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、电化学测试等方法来考察稀土Y对DH36船板钢耐腐蚀性能的影响,并采用电子背向散射衍射(EBSD)来探究未被稀土改性的夹杂物和稀土夹杂与钢基体之间的残余应力大小,进而判断夹杂物对低合金钢耐蚀性能的影响。结果表明:稀土可以细化晶粒、改性夹杂物,减少稀土夹杂物的周边应力,减少微裂纹与微孔洞的发生,进而降低低合金钢在模拟海洋环境中的腐蚀敏感性;Y的加入可以使腐蚀电位正移,减小腐蚀电流密度,减少腐蚀初期试验钢表面点蚀坑的出现,进而减小腐蚀发生的活性区;此外,稀土Y的添加使腐蚀产物中γ-FeOOH的含量显著减少,Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH的含量增加,锈层的稳定性与致密性增强;Y的添加还使锈层厚度变大,更有效地阻碍Cl^(-)的进入。稀土Y的添加可以有效提高低合金钢的耐蚀性能,当稀土质量分数为0.0043%时,试验钢的耐蚀性最好。

稀土Y元素对CuAlMn形状记忆合金晶粒细化及其力学性能的影响

CuAlMn形状记忆合金具有优良的耐热稳定性和高阻尼特性,在多种领域有着明确的目标需求,然而,晶粒粗大易导致沿晶断裂,严重弱化了合金的力学性能。为改善合金力学性能,引入了稀土Y元素,采用电弧熔炼吸铸炉制备了Cu-11.36Al-5Mn-xY(x=0~3,质量分数/%,下同)系列铸态合金,又经固溶时效对合金微观组织进行了调控和均质化。采用DSC、XRD、金相和SEM对合金的相变、物相、微观组织结构进行了表征。通过显微硬度计和万能材料试验机测试了合金的硬度和力学性能。结果表明,Y元素添加可有效细化CuAlMn合金晶粒,晶粒尺寸从数百微米下降至10μm左右,同时伴随着大量网格状含Y析出相沿晶析出,冷却过程中晶粒形核区的增多和生长受到抑制是晶粒细化的主要因素。合金硬度随Y元素添加量的增大而升高,这与合金中大量含Y硬脆相的析出有关,Y含量越高,析出相体积分数越高,此外,固溶时效态样品硬度高于铸态样品,源于固溶时效态样品析出相在整个基体内的分布和更高的析出相体积分数。合金的压缩强度和拉伸断裂强度在Y元素含量为0.1%~0.4%时得到明显提升,其强化机制可通过细晶强化、沉淀强化和固溶强化来理解。合金压缩断裂应变在Y元素含量为0.4%时达到最大,断后伸长率在Y元素含量为0.1%时达到最大,其变化趋势与晶粒细化和沉淀析出相的耦合效应有关。

稀土元素对Zn-5Al-2Mg-0.5Si合金微观组织和性能的影响

为了开发新型高耐腐蚀热浸镀锌合金材料,使用微合金化方法将稀土元素添加到Zn-5Al-2Mg-0.5Si合金中,并对试样的微观组织、腐蚀性能、硬度和腐蚀产物进行了分析和表征。结果表明:稀土元素的加入可以为合金提供异质形核核心,增加形核数目,细化晶粒,提高合金的硬度。另外稀土元素还可以增加电荷转移的阻力,降低腐蚀反应的驱动力,促进腐蚀产物中Zn_(5)(OH)_(6)(CO_(3))_(2)的生成,该物质可能与合金腐蚀性能的提高紧密相关。

稀土氧化物强化钨铼合金的制备与力学性能研究

采用快速热压烧结技术制备稀土氧化物掺杂钨铼合金,对比研究添加不同种类稀土氧化物对钨铼合金微观组织和力学性能的影响,并分析讨论其强化机理。结果表明:稀土氧化物不仅能提高钨铼合金的相对密度和强度,还能减小钨铼合金的晶粒尺寸。在3种稀土氧化物中,氧化钇的强化效果最明显。W-3%Re-0.8%Y_(2)O_(3)(质量分数,下同)的相对密度为95.5%,硬度为412.5 HV1,变形量到50%时压缩强度为3158 MPa,对比合金基体(W-3%Re),分别提高了3.1%、49.0%和24.0%。另外,W-3%Re-0.8%Y_(2)O_(3)的平均晶粒尺寸仅为5.8μm,比合金基体降低了约63.6%。

稀土La、Ce和Y对Al-6.5Si-5.5Cu-0.2Zr-0.01Sr-0.06Ti-0.2RE合金组织和力学性能的影响

通过SEM、OM、EDS、拉伸试验,研究了稀土La、Ce和Y对Al-6.5Si-5.5Cu-0.2Zr-0.01Sr-0.06Ti-0.2RE铸态合金组织以及力学性能的影响。结果表明:稀土元素Ce和Y明显改善了合金的微观组织,细化了α-Al相,并且提高了共晶Si相的变质效果,而La元素对合金的改善效果较差。加入稀土元素Ce和Y的铸态合金具有较高的力学性能,硬度分别为76.8 HV和79.05 HV,抗拉强度分别为182.61 MPa和216.83 MPa,断后伸长率分别为6.03%和7.84%。而具有La元素的铸态合金的力学性能较低,硬度为73.58 HV,抗拉强度为160.58 MPa,断后伸长率为3.21%。具有稀土元素La的铸态合金的抗晶间腐蚀性能较好,腐蚀坑较小,最大腐蚀深度达90μm,腐蚀等级为三级。而具有稀土元素Ce和Y的铸态合金的抗晶间腐蚀性逐渐变差,最大腐蚀深度分别为110.21μm和145.68μm。

稀土Ce对2A12铝合金耐蚀性的影响

通过室内周期浸润腐蚀实验方法,研究了稀土Ce对2A12铝合金在含Cl-海洋大气模拟环境中的腐蚀行为。采用蔡司显微镜观察了铸态金相组织,用能量色散谱仪(EDS)分析了腐蚀产物元素组成。采用失重法分析了2A12铝合金腐蚀动力学规律,采用电化学极化曲线分析了2A12铝合金腐蚀后的电化学行为。结果表明,稀土的加入使得2A12铝合金的均匀性得到改善,腐蚀速率明显减小,腐蚀电流密度降低,腐蚀电压增加。稀土Ce的加入使得2A12铝合金锈层更致密而导致铝合金基体表面的电化学反应缓慢。

稀土Ce变质ZK60变形镁合金的微观组织及其机制研究

在ZK60变形镁合金基体中加入了不同质量分数的稀土元素Ce。借助金相、SEM、EDS、XRD研究稀土Ce变质ZK60变形镁合金微观组织演变,探讨变质机理。结果表明,当Ce从0%增加到0.9wt%时,合金晶粒尺寸逐渐减小,尺寸由88μm减小到51μm,抗拉强度由104 MPa增加到160 MPa,伸长率从6%增加到7%;当Ce增加到1.2wt%时,晶粒尺寸反而增大到61μm,出现过变质现象;MgZn2可作为α-Mg的异质形核核心;Ce、Mg与Zn结合成Mg42Zn53Ce5化合物钉扎在晶界处,有利于减小晶粒尺寸。

稀土综合微合金化对F22钢微观组织和力学性能的影响

在F22钢的成分基础上添加微量V、B及稀土等元素进行微合金化,形成了一种新型的超高压防喷器用F22M低合金钢。采用热膨胀仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和冲击试验机等研究了相同热处理条件下两种低碳合金钢(F22钢、F22M钢)力学性能和微观组织的变化规律。结果表明:经过930℃淬火处理,F22钢的组织为板条状贝氏体和少量粒状贝氏体,F22M钢的组织为板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量淬火马氏体。随回火温度的升高,贝氏体铁素体板条发生回复,短棒状和长条状碳化物逐渐球化,F22和F22M钢的强度均下降,但后者的强度始终高于前者,F22M钢的冲击吸收能量呈上升的趋势。670℃回火后,F22M钢的屈服强度和抗拉强度分别为654和772 MPa,较F22钢分别提高了6.5%和6.9%,冲击吸收能量急剧上升,达到了310 J,硬度为231 HB,表明通过稀土综合微合金化的调控,F22M钢的强度、塑韧性及硬度可达到最佳匹配。

稀土Y改性6063铝合金阳极氧化及耐蚀性研究

通过对含稀土Y的铸态及挤压态6063铝合金进行阳极氧化,研究了阳极氧化膜在6063铝合金上的形貌,并分析了其对合金硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:与普通的6063铝合金相比,稀土Y改性6063铝合金氧化膜与基体结合紧密且表面致密无缺陷,其挤压态表面粗糙度Sa值最小,为1.36。阳极氧化膜化学成分主要为氧化铝,作为覆膜的氧化铝能显著提升合金表面硬度。通过对覆膜后挤压态稀土Y改性6063铝合金的自腐蚀电位研究,发现自腐蚀电流密度较小,总阻抗值较高,且在高频区表现为容抗弧的特性,耐蚀性更好。

稀土镁合金框架铸造工艺优化研究

采用ProCAST软件及试验验证的方法对稀土镁合金框架铸造工艺进行优化研究,并结合X射线无损检测、光学显微镜等设备对铸件内部质量、显微组织和力学性能进行表征分析。结果表明:工艺优化前,由于补缩效果不足等原因,铸件内部夹渣、气孔以及疏松等缺陷较多;工艺优化后,通过调节浇注和补缩系统,铸件内部缩松和气孔缺陷基本消失,铸件合格率从68.2%提升到93.5%。显微组织观察表明:铸态显微组织均由等轴的α-Mg基体和沿晶界连续网状分布的第二相组成,工艺优化后铸件晶粒尺寸变得更加细小,平均达到35.99μm。力学性能测试表明:工艺优化后,铸件T6态的室温平均抗拉强度和断后伸长率为265.33 MPa和7.17%,相比于工艺改进前,分别提高23.03%和26.46%。

Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金研究现状及发展趋势

由于镁合金室温下塑性差,高温下强度较低,限制了它在诸多领域的应用发展。近年来国内外学者陆续开发出了含长周期堆垛有序结构相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金,并对该合金系制备加工时组织性能的变化及机理进行深入研究。文章综述了近年来Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金的研究现状及进展,分析了合金成分、常规塑性加工技术及热处理等对合金组织性能的影响,并展望该合金的研究方向。

白云鄂博稀土、铌、钛影响合金熔体黏度研究进展

为提高薄壁合金铸件质量和促进白云鄂博矿的高效平衡利用,需要掌握不同工艺条件下合金熔体黏度的变化规律及机理。白云鄂博矿中富含稀土、铌、钍、钛等金属资源,其中稀土主要通过作用团簇直径和团簇间作用力两种方式改善合金黏度,而原子序数和混合效应会影响黏度的改善效果。为扭转白云鄂博矿轻稀土供大于求、利用不平衡的发展格局,可以平衡使用轻-重混合稀土,并适当提高轻稀土的比例。本文概括介绍合金熔体黏度和流动性的主要测量方法,综述稀土、铌、钍、钛对Al-Si、Fe-C等合金熔体黏度影响的研究进展,提出根据工艺制度选择黏度的测量方式、黏度结果反作用工艺路线、优化和完善并高效利用稀土混合效应的发展方向,助力“两个稀土基地”的建设。