氮化稀土合金价格走势_氮化硅铁价格查询

1.稀土是什么东东？别告诉我是少见的化工原料，谁都知道…

2.纯金属的用途是什么？

3.稀土在航空航天方面的应用

碳（C）：

是对钢的性能影响最大的基本元素。不同的碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的，随着钢中碳含量的增加，碳钢在热轧状态下的硬度直线上升，塑性和韧性降低。在亚共析范围内，碳对抗拉强度的影响是，随着碳含量增加，抗拉强度不断提高，超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。

硅（Si）：

硅在碳钢的含量≤0.50％。硅也是钢中的有益元素。在沸腾钢中，含硅量很低，硅是作为脱氧元素加入到钢中。在镇静钢中硅的含量一般为0.12～0.37％。硅增大了钢液的流动性，除了形成非金属夹杂外，硅溶于铁素体中。随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。

锰（Mn）：

在碳钢中，锰是有益元素。锰是作为脱氧除硫的元素加入到钢中的。对于镇静钢来说，锰可以提高硅和铝的脱氧效果，可以同硫形成硫化锰，相当程度上降低硫在钢中的危害。锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。因此，精炼过程中要按照技术要求严格稳定控制各炉次的锰含量。

磷（P）：

一般来说，磷是钢中的有害元素。它来源于矿石和生铁等炼钢原料。磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性（低温变脆）。由于磷的有害影响，同时考虑到磷有较大的偏析，因而对其含量要严格的控制。但是在含碳量比较低的钢种中，磷的冷脆危害比较小。在这种情况下，可以用磷来提高钢的强度，如鞍钢生产的高强度IF钢就需要加入磷。另外，在适当的情况下，还利用磷的其他一些有益作用，如增加钢的抗大气腐蚀能力，如集装箱用钢；提高磁性，如电工硅钢；改善钢材的易切削加工性，减少热轧薄板的粘结等。

硫（S）:

一般来说，硫是有害元素，他主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物，二氧化硫。硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓的热脆。硫能提高钢材的切削加工性，这是硫的有益作用。

氮（N）：

钢中的氮来自炉料，同时，在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气中吸收氮。氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。由于氮的时效作用，钢的硬度、强度固然提高，但是塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著。因此，对于普通低合金钢来说，时效现象是有害的，因而氮是有害元素。但对于一些细晶粒钢以及含钒、铌钢，由于氮化物的强化细化晶粒作用，氮成为有益元素。另外，作为合金元素，氮在不锈耐酸钢中得到应用，此外，氮化处理方法能使机器零件获得极好的综合力学性能，从而使零件的使用寿命延长。

氢（H）：

钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气中吸收的。氢对钢的危害是很大的。一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，在无任何预兆的情况下突然断裂，往往造成灾难性的后果。二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点，在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。

氧（O）及其他非金属夹杂物：

氧在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂形式存在于钢中，如FeO、AL2O3、MnO、CaO、MgO等。除此之外，钢中还存在FeS、MnS、硅酸盐、氮化物及磷化物等。这些夹杂物破坏了钢的基体的连续性，在静载荷和动载荷的情况下往往成为裂纹的起点。这些非金属夹杂物的各种状态不同程度的影响到钢的各种性能，尤其是对于钢的塑性、韧性、疲劳强度和抗腐蚀性等危害很大。因此，对于非金属夹杂物应严格控制。

稀土是什么东东？别告诉我是少见的化工原料，谁都知道…

楼主的问题，是初学热处理者不大容易理清的一个概念性问题，试着简单介绍一下，不对之处，请其它同行指正。 1，硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15～70小时，甚至更长。渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。 2，软氮化：学名‘氮碳共渗’，早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为‘低温氰化’。现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10～20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。 3，‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。 这方面的的知识和内容非常丰富，楼主可以看看有关书籍、报道文章和其它网友的帖子。知识在于积累，慢慢来，不要着急。 查看原帖>>

纯金属的用途是什么？

稀土就是化学元素周期表中镧系元素——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个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。 根据稀土元素间物理化学性质，稀土类元素分为轻、重两组。 1)轻稀土(又称铈组)：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕。 2)重稀土(又称钇组)：钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。 铈(Ce) "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。 铈的广泛应用: (1)铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现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，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨. (2)目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。 (3)硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。 (4)Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。 钇(Y) 1788年，一位以研究化学和矿物学、收集矿石的业余爱好者瑞典军官卡尔·阿雷尼乌斯(Karl Arrhenius)在斯德哥尔摩湾外的伊特必村(Ytterby)，发现了外观象沥青和煤一样的黑色矿物，按当地的地名命名为伊特必矿(Ytterbite)。1794年芬兰化学家约翰·加多林分析了这种伊特必矿样品。发现其中除铍、硅、铁的氧化物外，还含有38%的未知元素的氧化物枣"新土"。1797年，瑞典化学家埃克贝格(Anders Gustaf Ekeberg)确认了这种"新土"，命名为钇土(Yttria,钇的氧化物之意)。 钇是一种用途广泛的金属，主要用途有: (1)钢铁及有色合金的添加剂。FeCr合金通常含0.5-4%钇，钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性；MB2金中添加适量的富钇混合稀土后，合金的综合性能得到明显的改善，可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上；在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土，可提高合金导电率；该合金已为国内大多数电线厂采用；在铜合金中加入钇，提高了导电性和机械强度。 (2)含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料，可用来研制发动机部件。 (3)用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工。 (4)由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏，荧光亮度高，对散射光的吸收低，抗高温和抗机械磨损性能好。 (5)含钇达90%的高钇结构合金，可以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。 (6)目前倍受人们关注的掺钇SrZrO3高温质子传导材料，对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义。此外，钇还用于耐高温喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。

稀土在航空航天方面的应用

金属的用途

“大地之子”-----钛

钛是一种银白色的金属，早在1791年，英国科学家威廉姆·格里戈尔在英国密那汉郊区找到这种神奇的元素时，首先发现了这种新元素。过了4年，德国化学家克拉普洛特又从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中，发现了这种元素，便以希腊神话中的英雄来命名。钛的意思是“地球的儿子”。钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，且体重只有铁的一半。在常温下，钛可以安然无恙地“躺”在各种强酸、强碱中；就连最凶猛的酸------ 王水，也不能腐蚀它。有人曾把一块钛片扔进大海，经过5年以后取出来，仍然闪闪发亮，没有半点锈斑。俗话说:“真金不怕火炼”。可是钛的熔点比黄金还高出 600多摄氏度。正因为钛的本领非凡，所以有着广泛用途。现在，钛是制造飞机、坦克、军舰、潜艇不可缺少的金属。在宇宙飞船和导弹中，也大量用钛代替钢铁。钛与氮、碳结合生成的氮化钛、碳化钛，也是非常坚硬的化合物，它们的耐热本领甚至还比钛高1倍。这样坚硬而耐热的材料，可以代替超级钢，制造高速切削刀具。钛的许多特殊性能，还在化工、超声波和超导技术中得到应用。然而，钛有个最大的缺点，就是提炼比较困难。这主要是因为钛在高温下可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。所以人们曾把钛当作“稀有金属”,其实，钛的含量约占地壳重量的6‰，比铜、锡、锰、锌的总和还要多10多倍。在世界上，我国钛的储藏量最多，四川的攀枝花，钛的储藏量占全国90%以上，是世界上罕见的大钛矿。

铝的外衣

将银白色的铝放在空气中，没有多久，便穿上了一件极薄的、近乎透明的白色外衣——氧化膜。

真使人难以相信，铝的这件外衣，同光彩夺目的红、蓝宝石的主要成分竟是一个东西，都是氧化铝(A1203)。它们的区别，只是晶体的结构不同。然而，你可别瞧不起铝的这件貌不惊人的外衣，它对于铝的使用却作出了杰出的贡献哩!

大家都知道，钢铁是具有多种宝贵性能的材料。将钢铁放在空气中，也会穿上一件外衣——铁锈(主要成分是氧化铁)。可是钢铁的这件外衣结构很疏松，大气中的氧、水蒸气、二氧化碳分子都能穿过这件外衣的无数孔隙，深入到钢铁内部，继续把钢铁变成铁锈，直至整块钢铁都变成无用的“烂铁”为止。所以，为了保护钢铁不被锈蚀，人们常让钢铁制品另外穿上一件保护衣——防锈物质。

铝的外衣与钢铁的外衣不同，它虽然非常薄，但是却“天衣无缝”，非常致密。即使把铝块拉长、压扁、扭转或弯曲，它也不会松掉、脱落，仍能牢牢地裹在铝的表面。氧气、水蒸气、二氧化碳分子对它都无可奈何，钻不过去。

铝的外衣——氧化铝不溶于水，熔点高达2050℃。把铝制品加热到660℃时，金属铝已熔化成为液体，可是氧化铝仍然覆盖在液态铝表面，防止氧气与铝接触。

铝的外衣称得上是一副不怕水浸、火烧，能够保护自己免受大气腐蚀的盔甲。

但是，铝的外衣也有关中不足之处：一是天然形成的这件防护衣太薄了，厚度只有万分之二到万分之四毫米，一张普通的纸也比它厚五百倍，因此经不起机械的损伤；二是怕酸、怕碱。如果这件外衣能够再厚一些，能更坚硬、耐磨损、耐腐蚀，就更好了。

为了使铝的外衣增厚，人们想到，铝的外衣——氧化铝膜，是锅与空气中的氧发生氧化反应生成的。如果用比氧具有更强的氧化性物质来和铝发生氧化反应，那末，生成的氧化铝膜岂不是可以更厚实一些了吗?

于是，人们先用磷酸钠(Na3PO4)、氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)等溶液洗去铝制品表面的油污，再让它在热水中洗个澡，然后浸在铬酸钠(Na2CrO4)、碳酸钠(Na2CO3)及氢氧化钠混和液中进行氧化处理。由于铬酸钠是一种强氧化剂，铝的外衣一—氧化铝膜果然大大增厚了。

在工业上，人们将铝制品浸在电解质溶液中作阳极，通入直流电使铝氧化，也生成了较厚的氧化铝膜。人工加厚的氧化铝膜比天然形成的厚八十多倍，达0．015—0．017毫米。

有趣的是，人工加厚的铝制品外衣，还真象人穿的衣服一样可以染上各种颜色。这样，铝制品就不再是一律穿银白色的外衣了，而是可以穿上金黄、大红、宝蓝、翠绿等五光十色的漂亮衣服。你们看到的逗人喜爱的金**笔套、彩色金属钮扣、打火机等等铝制品，它们穿的就是染了色的氧化铝外衣。

灯泡的化学

当我们轻轻一按开关，亮起书桌上的台灯来温习时，我们又对这个助手有多少认识呢？

想一想 你知道一个普通灯泡怎样发光吗？

灯泡所以能够发光，是因为电流经过钨的金属丝（又称钨丝）时产生高热所引致的。我 们所以选用钨丝，是因为它是熔点最高的金属（其熔点为3422oC），在摄氏1000多度的环境下仍旧保持不变，而其他金属在这环境下早已熔掉了。

钨和很多金属一样，在高温时很快便会被氧化和烧断，所以灯泡里不能存有氧气。但如果抽出所有空气令灯泡真空，高温的钨又很容易蒸发成为气体，缩减了灯泡的寿命。那怎么办呢？为了延长灯泡的寿命，灯泡里会载满氩这种惰性气体，并且加了点压力，以减低蒸发的机会。此外，灯泡里还加点碘，同样是为了减慢钨蒸发的速度。这是因为钨和碘在约1000oC 的环境下会变成碘化钨，但当碘化钨再接触高热的钨丝时，又再变回钨和碘。这样，便可以使灯泡的寿命延长一点了。

水不能扑救哪些物质造成的火灾

当火灾发生时，很多人会习惯的用水去灭火，但事实上有些时候却不能这么做，下面这些着火的情况便不能用水去灭火，否则变成了“火上浇油”。

（1）碱金属不能用水扑救。因为水与碱金属（如金属钾、钠）作用后能使水分解而生成氢气和放出大量热,容易引起爆炸。

（2）碳化碱金属、氢化碱金属不能用水扑救。如碳化钾、碳化钠、碳化铝和碳化钙以及氢化钾、氢化镁等遇水能发生化学反应，发出大量热，可能引着火和爆炸。

（3）密度小于水的和不溶水的易燃液体，原则上不可以用水扑救。

（4）熔化的铁水、钢水不能用于扑救。因为铁水、钢水温度约在1 600 ℃，而水蒸气在1 000 ℃以上时便能分解出氢气和氧气，有引起爆炸危险。

（5）高压电器装置火灾，在没有良好接地设备或没有切断电流的情况下，一般不能用水扑救。

钢铁和合金

钢铁和合金统称为金属材料。金属材料一般利用它们的物理性质，如延展性、硬度、抗拉强度、导热性、导电性等。有时也利用它们的化学性质，如抗氧化、抗酸碱性等。除了作导线、仪器仪表的零部件、厨房用具等外，很少用金属单质，常用的是它们的合金，因为合金的性能和使用价值都比单质高。

通常所指的合金是有色合金的泛称，如铜合金、铝合金等。实际上钢也是合金，普通的钢材是铁和碳的合金，所以也叫碳素钢。钢里除铁、碳外，加入其他的元素，就叫合金钢。另加入一种元素的合金钢，即是三元合金钢。如锰钢、硅钢（也叫矽钢，矽是硅过去的中文名称）等。另外加入两种或两种以上元素的叫多元合金钢。合金钢还常按用途命名，如工具钢、高速钢、不锈钢等。

我国的钢铁工业发展较快，特别是一些大型钢铁厂的建成投产，钢的年产量迅速增加（目前宝钢的年产量为600万吨，到1999年可达1000万吨），1993年已达8688万吨，居世界第三位。

下面介绍一些重要的钢种。

在碳素钢中有一般碳素钢和优质碳素钢。前者含碳量在0.4％以下的用作铁丝、铆钉、钢筋等建筑材料，含碳量0.4～0.5％的用作车轮、钢轨等，含碳量 0.5～0.6％的用来制造工具、弹簧等。后者含硫、磷等杂质比一般碳素钢低，常用作机械零件，在机械制造业中应用最多。

在合金钢中有锰钢、硅钢等。锰钢一般含锰1.4～1.8％，用于制造汽车、柴油机上的连杆螺栓、半轴、进汽阀和机床的齿轮等。硅钢是含硅量高的钢，具有很高的电阻，在电气工业中有广泛应用。例如，变压器用的钢即是含碳量小于0.02％、含硅3.8～4.5％的硅钢。

在按用途命名的钢中，常见的有工具钢、高速钢和不锈钢。

工具钢是用作车刀、刨刀、锉刀、锯条、拉丝工具等的合金钢。常用的有铬铝工具钢（含铬1.2～1.5％、含铝1.0～1.5％）、铬钼钒工具钢（含铬 11～12％、含钼0.4～0.6％、含钒0.15～0.3％）、铬锰钼工具钢（含铬0.6～0.9％、含锰1.2～1.6％、含钼0.15～0.3％）等。

高速钢也叫锋钢，是含钨的合金钢，用于制造高速运转的切削工具。它一般含钨8.5～19％、含铬3.8～4.4％、含钒1～4％。

不锈钢主要指含铬、镍的合金钢，品种很多，常见的有含铬17～20％、含镍8～11％。如果再加入钛（1％左右），钢的耐酸能力更强。

重要的有色金属合金中，铜合金较多，下面介绍其中的5种。铝青铜含铜90～95％、铝5～10％，用作装饰品和用具。

青铜含铜67～89％、锌2～33％、锡0～9％（不含锡的也叫无锡青铜）、铅0～2％，用作制造机械零件。此外还有特种青铜，如磷青铜、铍青铜、硅青铜等，具有耐腐蚀、高导电性能，用于仪表工业。

黄铜含铜66～73％、锌27～34％，常用于制造船舶机械零件。

铝黄铜含铜68～70％、锌27～31％、铝1～3％，用于制造船的推进机翼、舵等。

德国银含铜45～62％、锌20～30％、镍15～18％，呈银色、硬度高、电阻大，用来制作装饰品和电热器。

铝合金中主要有坚铝和铝镁合金。坚铝含铝95.5％、铜3％、锰1％、镁0.5％，坚硬而轻，用于制造汽车和飞机。

铝镁合金含铝90～94％、镁6～10％，可制作仪器及天平梁。

易熔合金有铸字合金、巴比特合金、伍德合金和焊锡等。铸字合金（也称活字金）含铅70％、锑18％、锡10％、铜2％，用于制造铅字。

巴比特合金含锡70～90％、锑7～24％、铜2～22％，它是包含坚硬晶体的过冷液体，受到压力时会自动调整而减少磨损，用于制造机械的轴承。

伍德合金含铋38～50％、铅25～31％、锡12.5～15％、镉12.5～16％，熔点低（60～70℃），用于制作汽锅的安全阀等。

焊锡含铅67％、锡33％，熔点为275℃，用于熔接金属。

此外，含镍60～75％、铁12～26％、铬11～15％、锰1～2％的镍铬合金，电阻大、耐腐蚀，常用作电热丝（镍铬丝）。

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新型金属材料

新型金属材料种类繁多，它们都属合金。

形状记忆合金形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状。形状记忆合金为什么能具有这种不可思议的“记忆力”呢？目前的解释是因这类合金具有马氏体相变。凡是具有马氏体相变的合金，将它加热到相变温度时，就能从马氏体结构转变为奥氏体结构，完全恢复原来的形状。

最早研究成功的形状记忆合金是Ni－Ti合金，称为镍钛脑（Nitanon）。它的优点是可靠性强、功能好，但价格高。铜基形状记忆合金如 Cu－Zn－Al和 Cu－Al－Ni，价格只有Ni－Ti合金的10%，但可靠性差。铁基形状记忆合金刚性好，强度高，易加工，价格低，很有开发前途。表7－3列出一些形状记忆合金及其相变温度。

形状记忆合金由于具有特殊的形状记忆功能，所以被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医药、能源和自动化等方面。

在茫茫无际的太空，一架美国载人宇宙飞船，徐徐降落在静悄悄的月球上。安装在飞船上的一小团天线，在阳光的照射下迅速展开，伸张成半球状，开始了自己的工作。是宇航员发出的指令，还是什么自动化仪器使它展开的呢?都不是。因为这种天线的材料，本身具有奇妙的“记忆能力”，在一定温度下，又恢复了原来的形状。

多年来，人们总认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。可是，美国科学家在五十年代初期偶然发现，某些金属及其合金也具有一种所谓“形状记忆”的能力。这种新发现，立即引起许多国家科学家的重视。研制出一些形状记忆合金，广泛应用于航天、机械、电子仪表和医疗器械上。

为什么这些合金不“忘记”自己的“原形”呢?原来，这些合金都有一个转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，面在转变温度之下，它又具有另一种组织结构。结构不同性能不同，上面提及美国登月宇宙飞船上的自展天线，就是用镍钛型合金作成的，它具有形状记忆的能力。这种合金在转变温度之上时，坚硬结实，强度很大;而低于转变温度时，它却十分柔软，易于冷加工。科学家先把这种合金做成所需的大半球形展开天线，然后冷却到一定温度下，使它变软，再施加压力，把它弯曲成一个小球，使之在飞船上只占很小的空间。登上月球后，利用阳光照射的温度，使天线重新展开，恢复到大半球的形状。

形状记忆合金问世以来，引起人们极大的兴趣和关注，近年来发现在高分子材料、铁磁材料和超导材料中也存在形状记忆效应。对这类形状记忆材料的研究和开发，将促进机械、电子、自动控制、仪器仪表和机器人等相关学科的发展。

高温合金涡轮叶片是飞机和航天飞机涡轮喷气发动机的关键部件，它在非常严酷的环境下运转。涡轮喷气发动机工作时，从大气中吸入空气，经压缩后在燃烧室与燃料混合燃烧，然后被压向涡轮。涡轮叶片和涡轮盘以每分钟上万转的速度高速旋转，燃气被喷向尾部并由喷筒喷出，从而产生强大的推力。在组成涡轮的零件中，叶片的工作温度最高，受力最复杂，也最容易损坏。因此极需新型高温合金材料来制造叶片。

贮氢合金氢是21世纪要开发的新能源之一。氢能源的优点是发热值高、没有污染和资源丰富。贮氢合金是利用金属或合金与氢形成氢化物而把氢贮存起来。金属都是密堆积的结构，结构中存在许多四面体和八面体空隙，可以容纳半径较小的氢原子。如镁系贮氢合金如MgH2，Mg2Ni等；稀土系贮氢合金如LaNi5，为了降低成本，用混合稀土 Mm代替La，推出了MmNiMn， MmNiAl等贮氢合金；钛系贮氢合金如TiH2，TiMn1.5。贮氢合金用于氢动力汽车的试验已获得成功。随着石油资源逐渐枯竭，氢能源终将代替汽油、柴油驱动汽车，并一劳永逸消除燃烧汽油、柴油产生的污染。

非晶态合金非晶态合金又称为金属玻璃，具有拉伸强度大，强度、硬度高，高电阻率、高导磁率、高抗腐蚀性等优异性能。适合做变压器和电动机的铁芯材料。采用非晶态合金做铁芯，效率为97%，比用硅钢高出10%左右，所以得到推广应用。此外，非晶态合金在脉冲变压器、磁放大器、电源变压器、漏电开关、光磁记录材料、高速磁泡头存储器、磁头和超大规模集成电路基板等方面均获得应用。

稀土在航空工业中的应用现状与发展趋势

1 前言

早在50年代我国仿制的飞机和导弹的蒙皮、框架及发动机机匣已采用稀土镁合金，70年代后，随着我国稀土工业的迅速发展，航空稀土开发应用跨入了自行研制的新阶段。新型稀土镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、非金属材料、功能材料及稀土电机产品也在歼击机、强击机、直升机、无人驾驶机、民航机以及导弹卫星等产品上逐步得到推广和应用。

2 稀土材料及其在航空工业中的应用

2.1 稀土镁合全

稀土镁合金比强度较高，对减轻飞机重量，提高战术性能具有广泛的应用前景。中国航空工业总公司(简称：中航总)研制的稀土镁合金包括铸造镁合金及变形镁合金约有10多个牌号，很多牌号已用于生产，质量稳定。例如：以稀土金属钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已扩大用于直升机后减速机匣、歼击机翼肋及30KW发电机的转子引线压板等重要零件。中航总与有色金属总公司联合研制的稀土高强镁合金BM25已代替部分中强铝合金，在强击机上获得应用。 “八、五”期间，为了扩大稀土镁合金的推广应用，还开展了稀土镁合金在医学工程上的应用。目前该材料正在做医学生物实验，有望稀土镁合金作为人工骨接材料代替现用金属夹具，减少病人第二次取出夹具的手术，又将开辟了一个新的广阔的应用天地。

稀土铸造镁合金主要用作200～300℃以下长期使用，它具有好的高温强度和长期抗蠕变性能。各种稀土元素在镁中的溶解度不同，增加的顺序为镧、混合稀土、铈、镨、钕。它对常温、高温力学性能的良好影响也随之增加。中航总研制的以钕为主要添加元素的ZM金在热处理后不但具有高的室温力学性能，而且还有良好的高温瞬时力学性能和抗蠕变性能，可在室温下使用，也可在250℃下长期使用。随着含钇抗蚀新型铸造镁合金的出现，近年来铸造镁合金重新受到国外航空工业的青眯。

在镁合金中添加适量的稀土金属以后，可以增加合金的流动性，降低微孔率，提高气密性，显著改善热裂和疏松现象，使合金在200～300℃高温下仍具有高的强度和抗蠕变性能。 2.2稀土钛合金

70年代初，北京航空材料研究院(简称：航材院)在Ti-A1-Mo系钛合金中用稀土金属铈(Ce)取代部分铝、硅，限制了脆性相的析出，使合金在提高耐热强度的同时，也改善热稳定性能。以此基础上，又研制出了性能良好的含铈的铸造高温钛合金ZT3。它与国际同类合金相比，在耐热强度及工艺性能方面均具有一定的优势。用它制造的压气机匣用于WPI3Ⅱ发动机，每架飞机减重达39公斤，提高推重比1.5%，此外减少加工工序约30%，取得了明显的技术经济效益，填补了我国航空发动机在500℃条件下使用铸钛机匣的空白。研究表明，含铈的ZT3合金组织中存在着细小的氧化铈质点。铈化合了合金中的一部分氧，形成了难熔的、高硬度的稀土氧化物质点Ce203。这些质点在合金形变过程中阻碍了位错运动，提高了合金高温性能，铈夺取了一部分气体杂质(尤其是在晶界上的)，就有可能在使合金强化的同时，保持良好的热稳定性能。这是在铸造钛合金中应用难溶质点强化理论的首次尝试。

此外航材院在钛合金溶模精密铸造工艺中，经多年研究，采用了特殊的矿化处理技术，研制出了稳定廉价的氧化钇砂料与粉料，它在比重、硬度和对钛液的稳定性上，都达到了较好的水平，而在调节控制壳料浆性能上，表现出更大的优越性。用氧化钇型壳制造钛铸件的突出优点是：在铸件质量和工艺水平与钨面层工艺相当的条件下，能制造比钨面层工艺更薄的钛合金铸件。目前，该工艺已广泛用于制造各种飞机、发动机及民品铸件。

2.3 稀土铝合金

中航总研制的含稀土耐热铸造铝合金HZL206，与国外含镍的合金比较，具有优越的高温和常温力学性能，并已达到国外同类合金的先进水平。现已用于直升机和歼击机工作温度达300℃的耐压阀门，取代了钢和钛合金。减轻了结构重量，已投入批量生产。稀土铝硅过共晶ZL117合金在200～300℃ 下的拉伸强度超过西德活塞合金KS280和KS282，耐磨性能比常用活塞合金ZL108提高 4～5倍，线膨胀系数小，尺寸稳定性好，已用于航空附件KY-5，KY-7空压机和航模发动机活塞。稀土元素加入铝合金中，明显改善显微组织和机械性能。稀土元素在铝合金中的作用机制为：形成分散分布，细小的铝化合物起着显著的第二相强化作用;稀土元素的加入起到了除气净化作用，从而减少合金中气孔的数量，提高合金的性能;稀土铝化合物作为异质晶核细化晶粒和共晶相，也是一种变质剂;稀土元素促进了富铁相的形成和细化，减少了富铁相的有害作用。α-A1 中Fe的固溶量随稀土加入量的增加而减少。也对提高强度和塑性有利。

2.4 稀土非全属材料

稀土有机灌注料XZ-1已用于高性能发动机控油系统的燃油电磁开关，液压电磁开关等八种电磁铁产品，由于成本低，施工简便，因此可以大量取代环氧灌注料，具有很好的经济效益。系统防老化橡胶涂料KF-1的研制成功，解决了长期以来飞机油箱使用寿命短的难题，KF-1的投入使用，使得飞机油箱使用寿命由原来的3～5年延长到15～20年，并提高了使用性能，取得了显著的技术经济效益。含Y2O3的MCrAIY 涂层是发动机涡轮叶片、导向叶片等发动机热端部件用的可设计成分的第三代涂层，已在国外高性能、长寿命发动机上得到应用。航材院采用磁控溅射沉积工艺和多弧离子镀技术已研制成功这种涂层系列，其抗热腐蚀及综合性能已达到国外同类涂层的先进水平。该涂层系列已被高温合金、定向凝固合金、单晶合金和Ni-A1 基合金涡轮叶片、导向叶片选用，作为高温抗氧化涂层已在先进发动机和地面燃气涡轮机上使用。Y2O3在该系列涂层中起着涂层与基体合金的“钉扎”作用，显著提高了涂层与基体的结合力。

稀土添加剂在化学热处理方面也起到了重要的作用，由于稀土元素具有特定的电子结构和很高的化学活性，在化学热处理中有显著的活化作用，对改善渗层的组织和性能及提高渗层速度有明显的效果。中航总310厂将常规渗碳、氮和碳氮共渗与加入稀土添加剂工艺进行比较，渗剂中加入稀土元素，初步试验研究表明渗速可提高30%。加入稀土的高速钢氮碳共渗硬度Hv从933～946可提高1350～1478。稀土元素用于化学热处理的方法简便易行，对设备无特殊要求，对提高产品重量和节省能源都具有重要意义，有很好的推广应用价值。

2.5 稀土永磁材料

稀土永磁材料发展十分迅速，现已在许多领域里得到了广泛的应用，成为当代新技术的重要物资基础。自80年代以来利用钐钴合金做稀土永磁电机。产品类型包括伺服电动机、驱动电动机、汽车启动机、地面军用电机、航空电机等，部分产品出口，钐钴永磁合金的主要特点是：(1)退磁曲线基本上是一条直线，其斜率接近于逆磁导率，即回复直线近似与去磁曲线重合;(2)具有极大的矫顽力，有很强的抗去磁能力;(3)具有很高的最大磁能积;(4)可逆温度系数很小，磁性的温度稳定性较好，由于以上特点，稀土钐钴永磁合金特别适合在开路状态、压力场合、退磁场情况或动态情况下运用，并适合制造体积的小的元件。

中航总125厂生产的160LY?.2永磁直流力矩电机使用钕铁硼(NTP200/64)磁钢。用钕铁硼永磁代替钐钴永磁成本降低，性能提高。该厂生产的QZDM01-H稀土永磁浅车启动机，使用了钕铁硼磁钢，该产品为稀土减速启动机。使用稀土磁钢，使启动机体积小、效率高、输出力矩大、启动速度快。国内SmCo系永磁材料的温度系数待改进，NdFeB系永磁材料的高温稳定性和耐腐蚀性需要进一步提高，粘结NdFeB系永磁材料还处于研制开发阶段。

永磁材料的发展先后经历了铁氧体阶段(磁能积4.6MGOe)，AINiCo合金阶段(磁能积11.5MGOe)，SmCo阶段(磁能积 31.0MGOe)，NdFeB阶段(磁能积43MGOe)。钛铁硼稀土永磁材料的研制成功，使耳机、扬声器、步进电机、无芯电机等实现了超小型化。美国通用汽车公司在1000cc汽车发动机上采用NdFeB永磁体，使发动机重量减少40～50%，尺寸减少45%。若能提高该材料的使用温度，将开辟该材料更为广泛的应用前景。

3 稀土元素在航空材料发展中的作用

稀土元素在航空材料发展中的作有是由稀土元素的性质决定的。稀土元素的原子半径大于常见金属如Al、Mg等，因此稀土元素在这些金属中的固溶度极低，几乎不能形成固溶体;由于稀土元素具有很高的化学活性，稀土元素在化学反应中异常活泼，极易与气体(如氧)、非金属(如硫)及金属作用，生成相应稳定的化合物;这些新形成的化合物多数是溶点高、密度小、化学性质稳定，稀土元素在金属中的作用大体可归纳为如下几个方面：

(1)减轻非金属杂质的有害影响。氢是钢和铝合金的有害杂质，溶入液态金属的氢凝固时以原子态析出，聚集成分子，导致出现晶间裂纹、疏松和针孔等氢致缺陷，给铸造、塑性加工和性能带来严重危害，实验表明铝及其合金中加入适量稀土(0.1～0.3%)将明显的降低氢的含量，起到减少氢的危害作用提高合金的性能，此外稀土金属也有降低铝中硫和氧含量的效果。其化学反应式如下：

4/3[RE]+2[O]→2/3RE203(固)

[RE]十[H]→REH(固)

RE(瓶)十MnS(固)→RES(固)+ Mn(瓶)

反应生成的稀土化合物，熔点高、比重轻，上浮成渣。而它们的微小的质点则成为铝结晶过程的异质晶核。

(2)细化晶粒和枝晶组织，提高热塑性。稀土可细化合金的铸态组织，使枝晶网络更为清晰，从而改善合金的热塑性。稀土化合物微小的固态质点提供了异质晶核或在结晶界面上偏聚阻碍晶胞的长大，为钢液结晶细化提供了较好的热力条件。

(3)改变夹杂物的形态和分布。稀土与杂质形成化合物，在晶界析出，改变了原来的固溶存在方式，使夹杂物量降低。

(4)产生强化作用，稀土加入合金中使氢氧和夹杂物量降低，又细化了晶粒和枝晶网络，稀土与非金属元素作用产生高溶点的化合物弥散于基体中，稀土与金属元素生成高溶点的金属问化合物，即消除粗大块状组织，又稳定晶界，这些都起到了提高材料强度的作用。(5)稀土的引入提高了含稀土合金材料的耐腐蚀性和抗高温氧化性能。稀土元素的加入在铸造、锻造、焊接、热处理及表面涂层技术中也作了一些研究，许多都取得了正的效应，但稀土元素在这些热工艺过程中及制件中所超的作用机理有待进一步开发研究。

4 稀土在航空材料上的应用展望

由于稀土金属的原子半径大，极易失掉最外层2个s电子和次层的5d一个电子或4f的一个电子，而成三价离子。因此稀土金属在化学反应中异常活泼，极易与其它物质反应。又由于稀土元素具有电子未完全充满4f层的特性，而引导出各种磁、电和光的特性效应以及其它特殊性能。稀土元素的这些有吸引力的性能及广阔的潜在用途，引起了航空材料科学家的极大重视及广泛的研究，近期的研究重点：

4.1 稀土陶瓷材料

稀土材料在高推比航空发动机上的应用出现新进展。近年来中航总公司开展了稀土在结构陶瓷方面的应用研究。氮化硅陶瓷具有高温下强度高、抗热震性能好、高温蠕变小等优良的性能，是一种最有希望用于高推重比发动机的新型结构陶瓷材料。氮化硅陶瓷仍遵循着液相烧结机理，需加入一些氧化物添加剂与Si3N4，颗粒表面的出SiO2层反应，生成液相以促进烧结。引入A1203，、MgO等氧化物为烧结助剂后，氮化硅陶瓷的断裂韧性和强度并不高，但引人稀土氧化物Y2O3即Y203一A1203，或Y2O3一MgO为烧结助剂，氮化硅陶瓷的常温断裂韧性和强度得到明显的改善，但高温性能并不好。近年来的研究发现以稀土氧化物Y203和La203为添加剂，材料的力学性能大幅度提高，尤其是高温断裂韧性得到明显改善。研究表明：Y2O3和La203的引入对氮化硅陶瓷中β一Si3N4，晶粒的生长行为有重要影响，从而影响了氮化硅陶瓷的结构和性能。选适当比例和含量的Y203和La2O3作添加剂，可得到轴比较大的β一Si3N4晶粒，这样使氮化硅陶瓷产生了自增韧的效果。陶瓷属脆性材料，一般不能用于结构件。为了克服其脆性。通常引入纤维、晶须等增强组份，但这就产生了不同形态的组份难以均匀分散，给制造工艺带来困难。目前这一问题正是限制陶瓷料在高技术领域里应用的关健。将稀土氧化物引入陶瓷粉未中，能够在陶瓷烧结过程中产生原位增韧即自增韧的效果，恰好克服了上述引入纤维、晶须等带来的制造上的困难。因此在陶瓷材料中引入稀土氧化物，将为陶瓷材料在高新技术领域里开阔一个更为广阔的应用前景。专用集成电路为适应作战需要，必须抗辐射加固，提高可靠性，同时集成电路和计算机技术向更高电路密度和更快运算速度发展，均推动陶瓷材料基片及其封装向更高性能和更精细工艺方向发展。作为基片材料，必须满足低介电常数，高热导率，高机械强度，与半导体芯片相匹配的热膨胀系数。氮化铝(AIN)多层基片与传统的氧化铝(A1203)基片相比，有较高的导热率，适用于高功耗、高引线数和大尺寸芯片，成为近年来航空及军工行业开发的重点。采用稀土氧化钇(Y203，)和氧化钙混合添加剂，可以降低氮化铝的烧结温度，促进烧结。这种掺杂后的氮化铝(AIN)陶瓷，导热率260W/(m.K)，适于高密度布线，热阻仅为同样结构和相同引线数的氧化铝封装的1/4,这种基片已用于含1800个输入/输出头的计算机系统的多层布线阵列的封装。

4.2 稀土永磁材料

稀土永磁材料是制备高性能微波功率管一行波管的关键材料。现代军事通讯、雷达、导弹制导和电子战都需要各种行波管，其特点是工作频带宽(2～18GHz)，效率高(达50%)。海湾战争中美国使用的电子干扰设备、预警飞机、火控雷达、精密制导系统，都用了大量高性能宽带大功率行波管，制造这些高功率行波管的关键是高磁能积、低温度系数的稀土永磁材料。这材料对实现军用电机的高效率、小型化和轻质化，以及促进军用计算机性能的提高也是十分重要的。根据我国目前稀土永磁材料发展的实际情况，今后在航空航天领域里稀土永磁材料研制开发的主要方向有：(1)高稳一性SmCo系永磁材料;(2)高工作温度NdFeB系永磁材料;(3)快淬 NdFeB磁粉及粘结NdFeB系永磁材料;(4)新型SmFeN系永磁材料;(5)低成本、高性能第四代稀土永磁材料。 4.3稀土铝合金航空用A1-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热铝合金LD7和LD8的工作温度不能超过270℃，Al-Cu-Mn系的LYI6或2021的工作温度不能超过 300℃，除了烧结铝粉末外，还没有可在350～400℃下工作的铝合金。Sc能将铝合金的再结晶温度提高到450～550℃，共格沉淀相A13Sc特别是与Zr复合形成的A13(ScZr)的热稳定性极高，在350℃或450℃长时间加热时质点尺寸长大速度极慢，而且能长期保持共格性不破坏，是开发工作温度大于350℃的耐热铝合金最有希望的合金元素。目前，航空用综合性能最好的高强高韧铝合金是A1-Zn-Mg-Cu-Zr系的7075、7150和7010，它用Zr代替了Mn和Cr，显著提高了合金的淬透性，适于生产厚板(≥75mm)。但是，这类合金的铸造性能极差，厚向强韧性还不够高。若加入0.1～0.2%Sr与Zr形成共格沉淀相A13(ScZr)，除了增加强度外，还能使再结晶温度提高。A13Sc质点抑制合金的再结晶，得到未再结晶组织，起到亚结构强化的作用，能改善板材厚向的强韧性。经过充分时效，疲劳强度、断裂韧性(K1c。)和抗应力腐蚀能力(SCR)得到明显的提高，为火箭和飞行器开发出新一代超高强高韧铝合金是完全有可能的。

4.4 稀土高温合全

稀土元素对改善高温合金的性能作用显著。高温合金用于航空发动机的热端部件，但由于在高温下抗氧化、耐腐蚀及强度的下降，使得航空发动机性能的进一步提高受到限制。近期的研究表明：镍基合金中添加少量稀土后，提高了抗硫化性能及高温强度和热塑性。钴基合金中加入0.1～0.2%钇、镍基合金中加入铜或铈，能使材料的耐腐蚀性能提高10倍。在镍铬合金中，稀土对提高合金的抗氧化性能有明显的作用，如在Ni-30Cr合金中加0.3%Y;0.05% La和Ce，合金在1200℃和1300℃下的寿命分别为2970小时和613小时，而未加稀土同一镍铬合金，在上述温度下，其寿命仅为1518小时和 270小时。稀土元素对高技术新材料研究与发展有密切的关系，更深入地研究稀土元素在航空材料中的作用及其机理，稀土元素对性能变化的影响规律，从而更广泛地探求新的航空材料，开发高技术产品乃是稀土材料研究者的历史使命。近年来偏重于研究稀土对改善材料性能的作用，而对稀土的作用机理研究得不够，为使稀土在材料中的应用建立在扎实的科学基础上，为了开发更多更好的稀土金属及非金属新材料，必须就稀土对材料的改性机理进行系统深入的研究。结合我国丰富的稀土元素(La、Ce、Nd、Yb、Dy、Sc等)，开展这些稀土与材料学的系统深入研究，旨在为有效合理利用各个稀土的特性开拓新的应用途径，取得更多的稀土一材料专利，将我国稀土材料建立在自己的知识产权上。

航空稀土开发应用在“七五”、“八五”期间，通过稀土元素对新材料的作用及提高材料的应用功能，延长其使用寿命，提高经济效益等方面做了许多工作。但在稀土材料的开发应用方面，在更好发挥航空稀土材料功能方面还远没有挖掘出巨大的潜力，仍需要我们继续不懈的努力开发，更进一步的深入研究与应用。稀土作为我国在国际上的优势产业，其国际市场的占有率逐年提高，其地位也越来越重要。我们应该抓住机遇，加速稀土在航空工业的开发和应用。综上所述，稀土元素有强化金属材料，减少其杂质的有害影响、改变夹杂物的形态和分布、提高抗腐蚀和抗氧化性能等作用。已经发展了许多航空用稀土镁合金、铝合金、钛合金、高温合金及功能材料，并在应用中取得了良好的技术经济效益，但这些已取得的成就与稀土在航空材料发展中特殊作用及其潜在的用途相比，只能说是开发稀土的一个良好开端，这点成绩与我们稀土大国的地位也极不相称。为充分满足国民经济和高技术发展的需求，今后应该在航空稀土材料应用基础理论和科研究成果的工程应用两个方面加强研究，并加大投资力度，为稀土的深入开发，加速我国稀土材料发展，建立具有中国特色的材料科学及其工程应用体系，充分发挥我国稀土资源优势。