稀土加入到有色金屬中的主要作用:
稀土具有很高的化學(xué)活性和較大的原子半徑,加入到有色金屬及其合金中,可細(xì)化晶粒、防止偏析、除氣、除雜和凈化以及改善金相組織等作用,從而達(dá)到改善機(jī)械性能、物理性能和加工性能等綜合目的。
由于稀土金屬的凈化、調(diào)質(zhì)作用,對(duì)這些有色金屬都能起到細(xì)化晶粒,提高再結(jié)晶溫度,從而對(duì)鑄造合金能顯著地改善工藝性能,對(duì)變型合金能顯著地提高加工性能;對(duì)鎳、鈷基的耐熱合金能提高有色金屬抗氧化和抗高溫腐蝕的能力,對(duì)超硬合金可以改善韌性和耐磨性。這些性能的改善,都顯著地提高了生產(chǎn)企業(yè)及使用單位的經(jīng)濟(jì)效益,并能為國(guó)家減少這些寶貴資源的消耗。
稀土在有色金屬中的應(yīng)用:
1、稀土在鋁電線、電纜中的應(yīng)用
目前我國(guó)的稀土鋁導(dǎo)線主要有高強(qiáng)度稀土鋁合金電纜,成份為Al-Mg-Si-RE,用于高壓輸電線路,它的抗拉強(qiáng)度達(dá)到26kg/mm2,弧垂性能和彎曲性能好,使用壽命長(zhǎng)。高導(dǎo)電鋁電線,成份為Al-RE,稀土的加入量為0.15~0.3%。在較高溫度下(<150℃)使用的高導(dǎo)電稀土鋁導(dǎo)線其成份為Al-Zr-RE,其載流量為純鋁線的1.6~2.0倍,用作大電流導(dǎo)線。每年生產(chǎn)的稀土鋁電纜、電線不僅滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求,還大量出口,經(jīng)濟(jì)效益顯著。稀土鋁高導(dǎo)電電線和稀土鋁合金電纜線產(chǎn)量預(yù)計(jì)1999年將達(dá)到50萬(wàn)噸左右,稀土消費(fèi)量在1000噸左右。
2、6063稀土鋁合金及應(yīng)用
這是一種最常用的變形合金,多用于工業(yè)和民用建筑,其成份(%)為Mg0.67~0.70,Si0.45~0.48,F(xiàn)e0.20~0.21,余為鋁。在該合金熔煉過程中加入0.20~0.25%的稀土金屬,抗拉強(qiáng)度提高24%,擠壓速度提高0.5倍,成材率提高3%,并改善了表面質(zhì)量。增加了耐蝕性和著色性。另外還有添加稀土的Al-Si-M(M=Cu,Mg,Mn)合金用于制造汽缸缸體和活塞。
3、稀土鋅鋁熱鍍合金
為防止鋼材腐蝕,通常用Zn-Al熱鍍合金(Galfan)比鍍鋅具有更好的加工成形性和耐腐蝕性,但鋅耗較高,耐蝕性也有待改善。近年Zn-Al-Mg-RE熱鍍合金開發(fā)成功并投入生產(chǎn)。這種稀土熱鍍合金的流動(dòng)性、耐蝕性、鍍層的形成性能都優(yōu)于鋅和Zn-Al合金。
4、稀土銅耐磨合金
一般軸瓦材料用錫青銅(即巴氏合金),但價(jià)格較貴。稀土耐磨鉛青銅合金(RPH)的使用壽命是巴氏合金的1.5倍,而噸成本比后者又降低了5000~6000元。目前已在紡織機(jī)械中使用。
5、稀土硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金用于金屬切削、鉆頭、模具等方面,其硬度大、強(qiáng)度高,但抗彎性差、易打損。稀土添加劑同粘結(jié)劑與硬質(zhì)相WC、TiC一起球磨鈦,制備硬質(zhì)合金原料粉,再經(jīng)壓型燒結(jié)工藝過程生產(chǎn)的硬質(zhì)合金,抗彎強(qiáng)度提高約15%,硬度提高0.5RHA,使用壽命提高一倍以上。
6、稀土鎂合金
稀土鎂合金比強(qiáng)度高,對(duì)減輕飛機(jī)重量,提高戰(zhàn)術(shù)性能具有廣泛的應(yīng)用前景。中國(guó)航空工業(yè)總公司研制的稀土鎂合金包括鑄造鎂合金及變形鎂合金約有10個(gè)牌號(hào),很多牌號(hào)已用于生產(chǎn),質(zhì)量穩(wěn)定。稀土元素在鎂合金中溶解度大,因而有明顯的熱處理強(qiáng)化作用。在鑄造和變型鎂合金中加入金屬釹、釔顯著地提高強(qiáng)度和工藝性能。目前已工業(yè)生產(chǎn)的鑄造鎂合金有ZM2、ZM4、ZM6;變型稀土鎂合金有BM6、BM25。另外稀土鎂合金在醫(yī)學(xué)工程上的應(yīng)用也在研究中,目前該材料正在做醫(yī)學(xué)生物實(shí)驗(yàn),有望用稀土鎂合金作為人工骨接材料代替現(xiàn)用金屬夾具,減少病人第二次取出夾具的手術(shù),這又將開辟稀土鎂合金一個(gè)新的廣闊的應(yīng)用天地。
稀土在有色金屬中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀
稀土在有色金屬及合金中應(yīng)用開發(fā)潛力大,但開發(fā)的深度和廣度不夠。目前稀土在有色金屬及其合金中應(yīng)用研究表明,對(duì)加入稀土元素有明顯效果的有鋁、銅、鎂、鈦、鉬、鎳、鈷、鉭、鈮及鉑族金屬等,稀土金屬在這些有色金屬及合金中的添加量通常不少于0.5%,但產(chǎn)生的效果極為顯著。
目前除稀土在鋁導(dǎo)線和少部分鋁合金上的應(yīng)用開發(fā)達(dá)到工業(yè)化規(guī)模外,在其它有色金屬及合金中的應(yīng)用,還未達(dá)到工業(yè)規(guī)模。我國(guó)生產(chǎn)的稀土鋁電纜年產(chǎn)約30萬(wàn)噸,稀土在有色金屬中的用量呈逐年遞增的趨勢(shì)。
(鋼訊)