综合评述

  • 等离子体在提纯金属过程中微痕量杂质元素迁移机制的影响规律

    李国玲;李吉刚;傅凯;李星国;

    等离子体属于物质第四态,等离子体的温度高,能提供高焓值的工作介质,加之工作气氛可控,可特异性用于高纯金属中微痕量杂质元素的脱除工作。介绍了各类等离子体电弧的基本工作原理及应用特点,尤其归纳了对镧系稀土金属的纯化效果,并讨论了它们的纯化原理及杂质的迁移机制。高温等离子体用于稀土金属纯化制备效果显著,并且其高温电离气流对稀土金属纯化过程起着保护作用,氢等离子体可以进一步脱除微痕量杂质元素,提高纯化效果。

    2019年06期 v.37;No.182 647-654页 [查看摘要][在线阅读][下载 985K]

磁学和磁性材料

  • 晶界扩散铈磁体的组织结构与磁性能

    谭敏;冯海波;李安华;陈鑫烁;

    采用涂覆重稀土氢化物为扩散源,制备晶界扩散铈磁体,研究了磁性能和组织结构特点,并对其温度稳定性进行了分析评价。晶界扩散铈磁体的矫顽力从12.07 kOe提高至18.49 kOe,矫顽力和剩磁温度系数分别优化到-0.502%·℃~(-1)和-0.184%·℃~(-1)。采用EPMA和WDS成分分析表明,在磁体表层附近,大量Tb元素扩散到主相晶粒内部;扩散深度大于60μm时, Tb元素主要分布在晶界,并且在主相晶粒边缘形成(RE,Tb)_2Fe_(14)B壳层。由于Tb_2Fe_(14)B相和Ce_2Fe_(14)B相的各向异性场均具有较好的温度稳定性,因此,晶界扩散铈磁体可以获得与烧结钕铁硼磁体相当的矫顽力温度系数。

    2019年06期 v.37;No.182 655-660页 [查看摘要][在线阅读][下载 1138K]
  • 氧含量对烧结NdFeB磁体晶界调控的影响

    丁勇;王春国;吕向科;张民;毛应才;

    晶界扩散技术经过近些年的发展,研究人员对晶界扩散技术的涂覆化合物种类、涂覆方式、热处理工艺等进行了系统的研究。O元素是烧结NdFeB磁体生产环节中重要的影响因素,但对晶界扩散的影响却很少被研究。通过调节磁体制备工艺,获得不同O含量的NdFeB磁体,并对磁体分别进行Tb_4O_7和TbH_x晶界扩散。得出当涂覆增重小于7 mg·cm~(-2)时,两种化合物对磁体矫顽力的提升幅度基本一致。当涂覆增重为11 mg·cm~(-2)时,随着基体中O含量的增加,两种化合物对矫顽力的提升都有不同程度的减弱。EPMA结果显示:Tb_4O_7晶界扩散后O, Tb元素主要分布于三角晶界处,呈团聚状态。TbH_x晶界扩散后Tb元素分布相对弥散,浓度梯度不明显。在高O基体中,相同涂覆量条件下, TbH_x晶界扩散后对矫顽力提升幅度比Tb_4O_7晶界扩散后高1.6 kOe。

    2019年06期 v.37;No.182 661-666页 [查看摘要][在线阅读][下载 2475K]
  • 添加镝对钕铁硼磁体力学性能与晶界改性研究

    刘祚时;钟尚江;袁大伟;周头军;

    由于NdFeB磁体热稳定性和力学性能较差,在服役过程中容易失效,限制了磁体的应用范围。通过探究Dy添加对磁体的力学性能和微观结构的影响,发现添加重稀土Dy后,磁体的磁性能和力学性能得到提升,晶界分布更加连续,厚度变宽,能有效阻碍裂纹的扩展。对主相和晶界相成分分析发现:Dy更容易进入主相,在晶界位置处发现富钕相有些呈现灰色,该位置处Dy, Fe明显增多,使晶界强度得到增强;对今后工业应用的设计,有一定的指导意义。

    2019年06期 v.37;No.182 667-672页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]

稀土新材料

  • Er~(3+)/Nd~(3+), Nd~(3+)/Gd~(3+)掺杂PZN-9PT晶体的光学及电学性能

    张玉涛;龙翔宇;惠增哲;李晓娟;方频阳;龙伟;何爱国;

    采用高温溶液法生长了钙钛矿结构PZN-9PT:Er~(3+)/Nd~(3+)和PZN-9PT:Nd~(3+)/Gd~(3+)晶体,晶体最大尺寸可达5 mm×4 mm×4 mm。PZN-9PT:Er~(3+)/Nd~(3+)和PZN-9PT:Nd~(3+)/Gd~(3+)晶体表现出较高的铁电-顺电相变温度(174.3和165.2℃)、大的剩余极化强度(23和40μC·cm~(-2))以及大的矫顽场(22和20 kV·cm~(-1)),这些优异的电学性能有望使其应用于大功率超声换能器和水声换能器。在800 nm波长激光激发下,两种晶体均表现出从近红外光到蓝光和绿光的发射带,蓝光和绿光的发射带分别对应于Nd~(3+)从~4G_(9/2),~2G_(7/2)能级到基态~4I_(9/2)级的跃迁以及Er~(3+2)H_(11/2)→~4I_(15/2)能级的跃迁发射(绿光)。

    2019年06期 v.37;No.182 673-679页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K]
  • 载流条件下镧对Cu-Al_2O_3复合材料电弧烧蚀性能的影响

    杜林飞;刘贵民;闫涛;惠阳;

    采用高能球磨、放电等离子烧结的方法制备Cu-Al_2O_3-La复合材料,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备研究了La含量对复合材料组织、致密度、硬度、导电率、耐电弧烧蚀性能的影响,并探究稀土元素对复合材料载流摩擦中电弧烧蚀现象的影响。结果表明:La元素可以促进Al_2O_3颗粒的弥散分布,有效防止颗粒团聚,当La含量为0.03%时,颗粒分布状态最佳。与Cu-Al_2O_3复合材料相比, Cu-Al_2O_3-0.01La复合材料的致密度、硬度与导电率分别从97.2%, HV174, 58.37%IACS提升至97.6%, HV181, 64.51%IACS。但随着La含量的增加,复合材料性能不再有明显的提升, La含量为0.02%时,导电率还有一定程度的下降。实验结果显示稀土含量为0.02%时,复合材料的综合性能最佳。电弧烧蚀与载流摩擦试验结果表明:La元素一方面减少了材料表面电弧易击穿区域的相对数量,分散电弧能量,使阴极斑点连续又迅速的运动,提高了复合材料的耐电弧烧蚀性能;另一方面增强材料的力学性能,削弱了磨损表面的片状剥落现象,使摩擦副的接触更加紧密,有效抑制了复合材料载流摩擦磨损过程中的电弧烧蚀现象,提高耐磨性能。

    2019年06期 v.37;No.182 680-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 2024K]

稀土化学与湿法冶金

  • 稀土2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉配合物的合成、表征及荧光性质

    孙若愚;吕妍;张敏芝;赵国良;

    在甲醇体系中,用常规溶液法由自行设计合成的配体2-[2-(4-苯甲酸甲酯)乙烯基]-8-羟基喹啉(C_(19)H_(15)NO_3, HL)和稀土硝酸盐(Ln(NO_3)_3·nH_2O)反应合成了6个相应的配合物[Ln(NO_3)(L)_2](Ln=Nd,1; Sm,2; Eu,3; Gd,4; Tb,5; Dy,6);配体用红外光谱、核磁共振、单晶X射线衍射进行表征和结构测定;配合物用元素分析、红外光谱、摩尔电导、热重分析进行表征。室温下,测定了配体和配合物的荧光光谱及配合物的荧光寿命,结果表明:配体本身在575 nm处有较强的荧光发射,当形成配合物后,仍然表现为配体的发光而没有出现稀土中心离子的特征发光;与此同时,依中心离子的不同出现了不同程度的荧光增强或减弱现象,并伴随一定程度的红移或蓝移现象。

    2019年06期 v.37;No.182 689-696页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
  • 两步酸浸法提高铈和铽浸出率的工艺研究

    何玲;尹延纬;孙福海;孙卫民;李文生;

    为了提高废弃荧光粉中Ce~(4+)和Tb~(3+)的浸出率,采用两步酸浸法。研究了助浸剂对蓝粉和绿粉的镁铝尖晶石结构的破坏作用,不同酸浸工艺参数对Ce和Tb浸出率的影响;对添加助浸剂后的酸浸反应动力学进行研究,并采用阿伦尼乌斯方程计算酸浸反应活化能。结果表明:不同助浸剂对尖晶石结构破坏作用不同,质量比为1∶0.8的柠檬酸钠作为助浸剂效果最优。酸浸工艺参数对Ce~(4+)和Tb~(3+)的浸出率具有重要的影响,最优工艺:HNO_3的浓度为2 mol·L~(-1),浸出温度60℃,浸出时间为2 h,反应转速300 r·min~(-1)。在最优工艺和质量比为1∶0.8的柠檬酸钠作为助浸剂的条件下,Ce~(4+)和Tb~(3+)浸出率分别达到了98.88%和97.12%。通过建立酸浸反应动力学模型和计算酸浸反应活化能,得到了加入助浸剂的浸出过程受扩散控制。

    2019年06期 v.37;No.182 697-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 983K]
  • 植物提取液沉淀CeCl_3工艺试验

    张文娟;马莹;丁艳蓉;赵拓;候少春;赵永志;

    创造性地采用速生植物提取液沉淀CeCl_3料液,分析研究了植物提取液沉淀CeCl_3的反应机制,考察了CeCl_3浓度、反应温度、反应时间、晶种加入量、陈化时间等因素对沉淀产品稀土总量的影响,并对制得的稀土沉淀物进行了化学成分分析以及X射线衍射、差热-热重、扫描电镜和粒度检测。结果表明:植物提取液主要成分为Na_2CO_3, NaHCO_3等碳酸盐类物质,用植物提取液沉淀CeCl_3,得到的沉淀产品为Ce_2(CO_3)_3。沉淀反应的最佳CeCl_3浓度为180 g·L~(-1)(以稀土氧化物计即以REO计),反应温度为30℃,晶种量为5%,反应时间为120 min,陈化时间为2 h,沉淀制得Ce_2(CO_3)_3稀土总量达46.67%,且粒度较大,各项质量指标均优于Ce_2(CO_3)_3产品国家质量标准。

    2019年06期 v.37;No.182 704-712页 [查看摘要][在线阅读][下载 1095K]
  • 蒙脱石对Y~(3+)的吸附特性及机制研究

    钟宜航;彭陈亮;王观石;秦磊;罗嗣海;胡世丽;

    研究了提纯后蒙脱石对Y~(3+)的吸附行为,考察接触时间、固液比、初始浓度、 pH、离子强度、共存NH~+_4和温度对吸附过程的影响,并进行吸附等温模型拟合和热力学计算。研究结果表明:蒙脱石对Y~(3+)的吸附在1.5 min内可以达到平衡。固液比和Y~(3+)初始浓度的增大会减小Y~(3+)吸附量而增大吸附率;溶液pH的增大和离子强度的减小会促进Y~(3+)的吸附。离子交换是Y~(3+)吸附过程中存在的一种作用方式,随着pH增大,离子交换作用减弱,表面配位作用增强。Y~(3+)在蒙脱石上的吸附较好地符合Langmuir, Freundlich和Dubinin-Radushkevich吸附等温模型。根据吸附热力学参数, Y~(3+)在蒙脱石上的吸附自发进行,提高温度会促进Y~(3+)的吸附。

    2019年06期 v.37;No.182 713-723页 [查看摘要][在线阅读][下载 1022K]
  • 白云鄂博选铌尾矿浸出液制备高纯Sc_2O_3的工艺研究

    马升峰;徐惠;许延辉;王荣;刘铃声;王永利;刘存良;

    白云鄂博矿经过选稀土、萤石和铌的工艺流程后,近400×10~(-6)的钪富集到选铌尾矿中。选铌尾矿的HCl浸出液中钪含量非常低,其他杂质含量高,采用除杂-富集-提纯-沉淀-焙烧工艺提取高纯Sc_2O_3。首先采用TBP萃取先将铁去除,铁的去除率可达97%以上,然后采用P507对钪进行萃取富集,萃取率在99%以上, NaOH溶液反萃得到钪富集物, HCl溶解后得到ScCl_3溶液,再用P350进一步萃取提纯,得到99.99%的ScCl_3溶液,草酸沉淀去除非稀土杂质,经过焙烧最终得到纯度为99.99%的Sc_2O_3。

    2019年06期 v.37;No.182 724-729页 [查看摘要][在线阅读][下载 854K]

稀土金属学与火法冶金

  • 钪对Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr合金力学性能的影响

    左鹏;李锋;王莹;张浩宇;张思倩;陈立佳;

    通过进行拉伸实验和低周疲劳实验以及利用扫描电子显微镜(SEM)进行观察与分析,研究了Sc对T6态轧制变形Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr合金力学性能的影响。拉伸实验结果表明:Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr-0.2Sc合金的抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率均高于Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr合金。低周疲劳实验结果表明:Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr(-0.2Sc)合金在0.4%~0.8%的外加总应变幅加载下均表现为循环稳定; Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr(-0.2Sc)合金的塑性应变幅和弹性应变幅与载荷反向周次之间均呈线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式; Al-6.5Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.2Ce-0.1Zr(-0.2Sc)合金的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳试样的自由表面,并以穿晶方式扩展。

    2019年06期 v.37;No.182 730-738页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K]
  • 锌对稀土镁合金组织与力学性能的影响

    申广鑫;张代东;张晓茹;房大庆;刘宝胜;柴跃生;

    采用OM, XRD, SEM和EDS等试验手段研究了Zn对稀土镁合金Mg-4Y-1Ca(%,质量分数)微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着Zn (x=1%, 3%, 5%)的加入, Mg-4Y-1Ca合金中生成的Mg_(24)Y_5二元相逐步转变为Mg_3Y_2Zn_3(W相)+Mg_(12)YZn(X相)三元相,铸态组织细化,第二相沿晶界成网状分布;经热挤压变形后,合金再结晶后晶粒细化明显,第二相弥散分布于基体和晶界上,强度提高的同时伸长率也获得较大提升,其中Mg-4Y-1Ca-5Zn合金表现最为显著。得益于Zn添加对再结晶晶粒细化和W相、 X相弥散强化的共同作用, Mg-4Y-1Ca-5Zn合金经热挤压处理后具有较佳的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到198 MPa, 271 MPa和24.6%。

    2019年06期 v.37;No.182 739-745页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K]

稀土应用

  • 山梨酸镧复合热稳定剂的制备及协同性能研究

    于静;李敏贤;

    以山梨酸, NaOH, La(NO_3)_3, Ca(NO_3)_2, Zn(NO_3)_2为原料,制备山梨酸镧、山梨酸钙和山梨酸锌热稳定剂,并通过机械共混,制备了复合稀土热稳定剂。采用刚果红试纸法和转矩流变法考察其协同效应,从中筛选出协同效果最好的复合稀土热稳定剂。通过红外光谱法探讨了复合稀土热稳定剂的热稳定机制。研究表明:山梨酸镧-硬脂酸钙的协同效果最好,最佳复配比例为1∶1,静态热稳定时间为56.25 min,动态热稳定时间为1709 s。山梨酸镧复合稀土热稳定剂主要通过吸收中和HCl和与不稳定的氯原子络合以抑制聚氯乙烯(PVC)脱HCl,从而起到稳定作用。

    2019年06期 v.37;No.182 746-751页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
  • 气膜孔冷却气流量对等离子喷涂涂层堵孔率及YSZ涂层性能的影响

    霍攀杰;邓龙辉;王进双;蒋佳宁;周鑫;曹学强;

    在等离子喷涂制备涂层的过程中,涂层对气膜孔造成堵塞,影响冷却效果和热障涂层的寿命。通过向带气孔的高温合金基体的背部通入压缩空气,来降低涂层对气膜孔的堵塞作用。采用扫描电镜和X射线衍射对气膜孔的堵塞率和气膜孔周围YSZ涂层的相组成进行了分析,同时研究了气膜孔冷却气流量对涂层热循环寿命的影响。结果表明:随着气膜孔冷却气流量的增加,气膜孔堵塞率明显降低,涂层孔隙率、 t′相以及热循环寿命逐渐增加。然而,当气膜孔冷却气流量过大时(≥8.0m~3·h~(-1)),涂层的热震寿命降低。气膜孔冷却气流量为6.5 m~3·h~(-1),可制备出t′相含量高、孔隙率较大、堵孔率较低和热循环寿命长的涂层。

    2019年06期 v.37;No.182 752-762页 [查看摘要][在线阅读][下载 4354K]
  • 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定SmFe合金中钐、铁

    宋春燕;程世伟;王书桓;赵定国;胡利光;

    采用美国赛默飞世尔科技公司的iCAP6300型感耦等离子体原子发射光谱仪和ICP-AES法多次重复直接测定了6种2∶17型SmFe合金中Sm, Fe元素含量。通过选择合适的工作条件和硝酸溶液作为溶解样品的介质溶液,计算取得实验的测定结果和已知样品含量的结果偏差可忽略不计,加标回收率在94%~102%之间,符合仪器加标回收率要求。与XRF法和滴定法的测定结果对比,其6种合金的相对误差均在1%以内,满足科研测试误差的要求。本法测定元素含量操作简便,测定结果准确稳定,可靠性好;实验证明可适用于SmFe合金中Sm, Fe元素含量的测定。

    2019年06期 v.37;No.182 763-768页 [查看摘要][在线阅读][下载 129K]

稀土地矿

  • 白云鄂博主矿霓石型稀土铁矿石中稀土元素在独立矿物中的富集状况研究

    杨占峰;朱智慧;王振江;李强;黄小宾;王绍华;

    对白云鄂博主矿霓石型稀土铁矿石进行多元素分析,化验其元素组成及含量,并结合场发射电镜、能谱仪和自动矿物分析系统对其稀土富集状况进行了研究。结果表明:主矿霓石型稀土铁矿石稀土品位高达9.1%,轻稀土含量占稀土总量的97.91%,中重稀土含量占稀土总量的2.09%;稀土氧化物含量在氟碳钙铈矿中占元素总量的68.52%,在氟碳铈矿中占67.94%,在独居石中占61.66%,在黄河矿中占37.11%,在易解石中占28.33%;该类型矿石中稀土氧化物48.01%赋存于氟碳铈矿中, 21.21%赋存于独居石中, 7.34%赋存于黄河矿中, 5.87%赋存于氟碳钙铈矿中, 0.93%赋存于易解石中,这五种矿物稀土氧化物含量之和共占矿石中稀土总量的83.36%。

    2019年06期 v.37;No.182 769-776页 [查看摘要][在线阅读][下载 1111K]