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稀土合金 版权信息
- ISBN：9787030734914
- 条形码：9787030734914 ; 978-7-03-073491-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
稀土合金 本书特色
本书适合稀土及其合金、熔盐电解、乏燃料干法后处理等领域的高校教师、研究生以及科研人员和工程技术人员阅读。
稀土合金 内容简介
稀土是化学元素周期表中镧系元素和钪、钇共17种元素的总称。目前已知自然界中约有250种稀土矿。稀土被发现距今已经230多年，为了总结稀土研究的成就，本书以稀土在合金中的应用为主线，重点介绍稀土的历史、稀土合金电解制备、镧系元素合金电解的递变规律、稀土二元合金电解电位基本规律、稀土镁锂合金、稀土镁合金、稀土合金膜、稀土钢和稀土铸铁、稀土储氢合金、稀土永磁合金。目前，稀土合金电解电位递变规律的相关书籍较少，本书对此进行重点介绍，并给出著者近期新的研究成果，同时总结和梳理该领域的近期新进展。 本书适合稀土及其合金、熔盐电解、乏燃料干法后处理等领域的高校教师、研究生以及科研人员和工程技术人员阅读。
稀土合金 目录
目录
前言
第1章 稀土概论 1
1.1 稀土的历史 1
1.2 稀土命名及用途 2
1.3 稀土科技的发展历程 10
1.3.1 摇篮时代 10
1.3.2 启蒙时代 12
1.3.3 黄金时代 14
1.3.4 未来前景 16
参考文献 17
第2章 稀土合金电解制备 18
2.1 稀土金属的熔盐电解法制备 18
2.1.1 氯化物熔盐电解体系 19
2.1.2 氟化物熔盐电解体系 20
2.2 熔盐电解法制备稀土合金 21
2.2.1 熔盐体系中电解共沉积合金理论 22
2.2.2 电解共沉积原理 22
2.2.3 标准析出电位 23
2.2.4 过电位 25
2.2.5 去极化作用 28
2.3 稀土镁锂合金电解 35
2.3.1 镁-锂-镝合金电解 35
2.3.2 镁-锂-镨合金电解 38
2.3.3 镁-锂-钬合金电解 39
2.3.4 镁-锂-钇合金电解 41
参考文献 48
第3章 镧系元素合金电解的递变规律 49
3.1 镧系元素的价电子层结构 49
3.2 镧系元素化合物的热力学性质规律 50
3.3 镧系元素在铜电极上电解的电化学行为 56
3.3.1 镧系元素在铜电极上的开路计时电位曲线 57
3.3.2 镧系元素在铜电极上析出电位的递变规律 60
3.3.3 镧系元素半径与析出电位间关系的数学方程 60
3.4 镧系元素在镍电极上电解的电化学行为 62
3.4.1 镧系元素在镍电极上的开路计时电位曲线 62
3.4.2 镧系元素在镍电极上析出电位的递变规律 65
3.4.3 镧系元素半径与析出电位间关系的数学方程 66
3.5 镧系元素在铝电极上电解的电化学行为 67
3.5.1 镧系元素在铝电极上的开路计时电位曲线 67
3.5.2 镧系元素在铝电极上析出电位的递变规律 69
3.5.3 镧系元素半径与析出电位间关系的数学方程 69
3.6 镧系元素在锌电极上电解的电化学行为 71
3.6.1 镧系元素在锌电极上的开路计时电位曲线 71
3.6.2 镧系元素在锌电极上析出电位的递变规律 73
3.6.3 镧系元素半径与析出电位间关系的数学方程 73
3.7 镧系元素在锡电极上电解的电化学行为 74
3.7.1 镧系元素在锡电极上的开路计时电位曲线 75
3.7.2 镧系元素半径与析出电位间关系的数学方程 77
3.8 镧系元素在铅电极上电解的电化学行为 78
3.8.1 镧系元素在铅电极上的开路计时电位曲线 78
3.8.2 镧系元素半径与析出电位间关系的数学方程 80
3.9 考虑析出电位和电负性的回归方程 81
参考文献 84
第4章 稀土二元合金电解电位基本规律 86
4.1 金属间化合物相的特性 86
4.2 金属间化合物相的分类 87
4.3 Ni-Ln合金电解析出电位规律 88
参考文献 97
第5章 稀土镁锂合金 98
5.1 稀土镁锂合金中的主要合金元素 98
5.2 稀土元素对镁锂合金的影响 99
5.2.1 钕在镁锂合金中的作用 99
5.2.2 铈在镁锂合金中的作用 100
5.2.3 钇在镁锂合金中的作用 101
5.2.4 钪在镁锂合金中的作用 101
5.2.5 混合稀土在镁锂合金中的作用 102
5.3 稀土镁锂合金的组织和性能 104
5.3.1 LAZ532合金 104
5.3.2 LA81和LA83合金 109
5.3.3 Mg-8.5Li-xCe合金 114
5.3.4 Mg-5.6Li-3.37Al-1.68Zn-1.14Ce合金 116
5.3.5 Mg-5.5Li-3.0Al-1.2Zn-1.0Ce合金 118
5.3.6 Mg-16Li-5Al-xCe合金 119
5.3.7 LA141-xNd合金 124
参考文献 127
第6章 稀土镁合金 130
6.1 稀土镁合金发展历程 130
6.2 稀土在镁合金中的作用 133
6.2.1 稀土对镁合金除气除杂的净化作用 134
6.2.2 稀土对镁合金的强化作用 134
6.3 稀土镁合金研究进展 138
6.4 稀土铸造镁合金 142
6.4.1 Mg-Al-RE系 142
6.4.2 Mg-Zn-RE系 143
6.4.3 Mg-RE系 143
6.5 LPSO增强稀土镁合金 144
6.5.1 LPSO增强相在稀土镁合金中的形成 145
6.5.2 LPSO增强相的类型 146
6.5.3 LPSO结构增强的镁合金 153
6.5.4 稀土耐热镁合金 155
参考文献 156
第7章 稀土合金膜 162
7.1 合金膜的制备方法 162
7.2 合金膜生成的基本理论 163
7.3 电沉积制备稀土合金膜 163
7.3.1 水溶液电沉积稀土合金膜 164
7.3.2 非水溶液电沉积稀土合金膜 167
7.4 物理气相沉积制备稀土合金膜 167
7.5 稀土永磁薄膜 168
7.5.1 永磁薄膜的制备技术 170
7.5.2 稀土-过渡金属永磁薄膜的制备 171
7.5.3 稀土-过渡金属-第三组元永磁薄膜的制备 171
7.5.4 双相复合稀土永磁薄膜的制备 172
7.6 磁泡稀土合金薄膜 173
7.7 稀土超磁致伸缩薄膜 174
参考文献 174
第8章 稀土钢和稀土铸铁 178
8.1 稀土在钢中的作用机理 179
8.1.1 稀土对钢的净化作用 179
8.1.2 稀土对钢的变质作用 179
8.1.3 稀土对钢的微合金化作用 180
8.2 稀土钢的缺点 182
8.3 稀土在各类钢中的应用 182
8.4 稀土在铸铁中的作用 186
8.4.1 稀土在球墨铸铁中的应用 190
8.4.2 稀土在蠕墨铸铁中的应用 190
8.4.3 稀土在可锻铸铁中的应用 190
8.4.4 稀土在白口铸铁中的应用 191
参考文献 191
第9章 稀土储氢合金 194
9.1 氢能 194
9.2 氢能利用 195
9.3 化学制氢方法 196
9.4 氢的储存方法 198
9.5 储氢合金的吸放氢原理 200
9.5.1 储氢合金的固-气吸放氢原理 200
9.5.2 储氢合金的电化学吸放氢原理 201
9.5.3 储氢合金电极电化学反应机理 201
9.6 稀土储氢合金的制备方法 202
9.6.1 真空感应熔炼法 202
9.6.2 机械合金化法 203
9.6.3 化学还原法 204
9.6.4 置换-扩散法 205
9.6.5 燃烧合成法 205
9.6.6 熔体快淬法 205
9.7 主要稀土储氢合金 206
9.7.1 稀土镁系储氢合金 206
9.7.2 稀土镍铝系储氢合金 207
9.7.3 稀土镍系储氢合金 208
9.7.4 稀土镁镍系储氢合金 212
9.8 稀土储氢合金的处理方法 217
9.8.1 热处理 217
9.8.2 表面处理 219
9.9 金属氢化物 219
参考文献 222
第10章 稀土永磁合金 225
10.1 永磁材料发展简史 225
10.2 磁性参数 231
10.3 Al-Ni-Co永磁合金 235
10.4 稀土钴永磁合金 236
10.4.1 RECo5永磁合金 239
10.4.2 RE2Co17永磁合金 241
10.4.3 稀土钴永磁合金矫顽力机制 244
10.5 Nd-Fe-B永磁合金 247
10.5.1 Nd-Fe-B永磁合金的结构 248
10.5.2 Nd-Fe-B永磁合金的应用领域和性能 249
10.5.3 烧结Nd-Fe-B永磁体 251
10.5.4 黏结Nd-Fe-B永磁体 251
10.5.5 快淬Nd-Fe-B永磁合金 252
10.5.6 快淬-黏结Nd-Fe-B永磁合金 253
10.5.7 晶界扩散Nd-Fe-B永磁合金 254
10.6 稀土-铁-氮永磁合金 256
10.7 交换耦合永磁合金 257
参考文献 258
展开全部
稀土合金 节选
稀土有如下3种共性：①原子结构相似；②离子半径相近（RE3+半径为1.06×10?10～0.84×10?10m，Y3+半径为0.89×10?10m）；③在自然界中的存在形式往往是密切共生。 为了方便稀土的研究，人们对稀土进行了分组。稀土有多种分组方法，目前*常用的有两种。 （1）两分法。铈族稀土，即La～Eu，亦称为轻稀土；钇族稀土，即Gd～Lu + Y + Sc，亦称为重稀土。重稀土包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，它们具有较高的原子序数和较大的质量。有人将化学性质与重稀土相近的钇也列入重稀土亚族，所以重稀土亦称为钇族稀土。两分法分组以Gd划界的原因是从Gd开始在4f亚层上新增加电子的自旋方向改变了。Y归入重稀土主要是由于其离子半径、化学性质与重稀土相似，在自然界中多数与重稀土密切共生。 （2）三分法。根据稀土物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外（有人将钪划归稀散元素），将其划分成三组[1]，即将镧、铈、镨、钕称为轻稀土，将钷、钐、铕、钆、铽、镝称为中稀土，将钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土。三分法中，轻稀土为La～Nd，中稀土为Pm～Dy，重稀土为Ho～Lu + Y。 实际上*先被发现的稀土元素是钇，Arrhenius在瑞典小镇附近的一个采石场里发现了一种黑色的矿石（该矿石含有铍和钇，因此称为铍钇矿石），从此揭开了稀土研究的历史序幕。1794年，**个从矿石中分离出来的单一物质是以不纯的氧化物形式存在的钇，其与镧系元素的性质特别相近，在当时被认为是一种新发现的元素。后来的研究发现它是含有六种稀土元素的化合物或混合物，而且所发现的元素是这个系列元素的成员组合，而不是单一元素。这一发现激发了稀土科学家实现分离这些元素的强烈愿望。在随后的若干年研究中，人们探索了诸多分离鉴定稀土的方法和技术，其中*有代表性的是1859年Bansen利用摄谱仪测定了有关元素的性质，奠定了分离稀土的基础，带动了分离稀土的技术进步。1912年，Moseley展开了相对原子质量和X射线谱之间关系的实验研究，这一开创性的工作确定了稀土元素的个数，同时为原子结构理论奠定了基础，*终确定了镧以及除镧以外的14个元素。这一系列研究是极为重要的成果，每个元素的发现都是稀土研究的里程碑[2]。 1.2 稀土命名及用途 从1794年人类发现**个稀土元素钇，至今已有200余年了。但17个稀土元素并不是一下子就被全部发现的，到1947年找到*后一个稀土元素钷，整整经历了153年的艰苦历程。在这极其漫长的进程里充满了历史性的误会，也倾注了世界范围内诸多科学家的心血，这里有成功者，当然也有失败者，这些人都值得我们尊重，同时值得我们纪念和钦佩。在众多化学元素命名的历史中有许多有趣的故事，这些故事带给人们很多欢乐，这也许就是科学对世界的有益贡献之一吧。对于稀土元素来说更是如此。下面根据资料简单介绍稀土的命名及用途。 1. 镧 镧是1839～1842年Mosander从铈硅石中分离出来的，当时他认为分离出了两个新的元素，并把其中一个命名为镧（lanthanum，源自希腊词lauthano，意思是我被藏起来）。从此，镧便开始出现在历史舞台上，并且在材料和其他领域发挥了巨大的作用。 镧的应用非常广泛，在压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料、储氢材料、光学玻璃、激光材料、各种有色和黑色金属合金材料等领域都有镧的身影。有机化工产品的催化剂和光转换农用薄膜等也时常用到镧，国外科学家基于镧对作物的突出作用而赋予其“超级钙”的美誉。 2. 铈 铈（cerium）是1803年由瑞典化学家Berzelius和瑞典矿物学家Hisinger发现的，同年德国化学家Klaproth也独立地发现了铈。为纪念1801年发现的小行星谷神（Ceres），将铈元素命名为cerium。 铈的应用领域也非常广泛，几乎所有的稀土应用领域都有铈的身影。铈的主要应用如下：①铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已在商业上被大量应用于汽车玻璃，它不仅能防紫外线，而且可降低车内温度、节约空调用电。从1990年起，日本的汽车玻璃几乎全部加入氧化铈，1996年全世界汽车玻璃至少消费2000t氧化铈，仅美国汽车玻璃就需要1000多t氧化铈。②在汽车尾气净化催化剂中应用铈，可有效地防止大量的汽车废气排放到空气中。美国在这方面的消费量占世界稀土消费总量的1/3还多。③硫化铈可以取代铅、镉等对塑料、涂料、油墨和纸张进行着色。④Ce:LiSAF激光系统通过监测色氨酸浓度来探查生物武器。铈在抛光粉、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合金等领域均有广泛的应用。 3. 镨 1841年，瑞典化学家Mosander从含镧的矿物中分离出一个极为稀有的元素，称为didymium土。1874年，瑞典地质学家Cleve证实了didymium土实际上是两种元素的混合物。自发现镧、铒和铽以后，Mosander又从含镧矿石中发现了一个“新的元素”（实际上这不是单一元素，而是两个新元素的氧化物）。Mosander发现这种“元素”的性质与镧非常相似，便将其定名为镨钕（didymium，源自希腊词didymos，意思是孪生）。这时各国化学家特别注意从已发现的稀土元素中分离新的元素。在发现钐和钆的同一时期里，1885年，奥地利化学家Welsbach成功地从didymium土中分离出两个元素：一个命名为钕（neodidymium，希腊词的意思是新的一个，后来简化为neodymium），元素符号定为Nd；另一个命名为镨（praseodidymium，源自希腊词prason，意思是韭葱绿，后来简化为praseodymium），元素符号定为Pr。镨和钕两个元素的金属盐及其颜色有很大的差别。从此这对“双生子”就被彻底分开了，镨也有了独立施展才华的广阔空间。 镨在石油化工方面可用作催化剂。镨作为用量较大的稀土元素，很大一部分以混合稀土的形式被利用，如用作金属材料的净化变质剂、催化剂及农用等。例如，以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。 稀土永磁材料是当今*热门的稀土应用领域。镨也可单独用作永磁材料，虽然其性能并不突出，但是它可以起到改善磁性能的良好协同作用。无论是**代稀土永磁材料Sm-Co合金，还是第三代稀土永磁材料Nd-Fe-B合金，加入适量的镨就能够有效地改善稀土永磁材料的性能。例如，在SmCo5中加入部分Pr取代Sm可以提高稀土永磁材料的磁能积，两者的比例一般为80%Sm-20%Pr，镨加入量过多反而会降低稀土永磁材料的矫顽力和稳定性。在第三代稀土永磁材料Nd-Fe-B合金中，添加镨可以提高稀土永磁材料的矫顽力，德国、日本等国在生产高矫顽力Nd-Fe-B合金时均加入5%～10%的镨，能够取代1/3的钕。稀土永磁材料对镨的纯度要求较高，至少应该达到钕的纯度。 镨还可用于研磨和抛光材料，现已取代抛光效率低且污染生产环境的氧化铁红粉。镨还可用作新型磨削材料，制成含镨刚玉砂轮。 镨在光纤领域的用途也越来越广，已开发出在1300～1360nm谱区的掺镨光纤放大器。镨应用于建筑陶瓷颜料，使颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。 4. 钕 钕（neodymium）的元素符号为Nd。钕伴随着镨的发现而生，钕与镨的成功分离并获得纯的钕明显活跃了稀土领域的研究与发展。钕在稀土领域扮演着非常重要的角色，尤其在磁性材料领域起着巨大的作用。钕在很大程度上左右着稀土的市场，这一点得到了工业界和科学界的共识。 钕凭借其在稀土应用领域的独*地位，多年来成为国内外市场关注的热点。钕的*大用途是制作Nd-Fe-B合金。Nd-Fe-B合金的问世为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。Nd-Fe-B合金的磁能积大，被誉为当代“永磁之王”，并以其优异的性能广泛用于电子、机械、动力能源等行业。在镁或铝合金中添加1.5%～2.5%的钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐蚀性能，广泛用作航空航天材料。在钇铝石榴石晶体中掺杂钕会产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤伤口。随着科学技术的发展，以及稀土科技领域的拓展和延伸，钕还会有更广阔的利用空间。 5. 钷 钷是稀土中唯一的人造放射性元素。1947年，Marinsky、Glendenin和Coryell从原子能反应堆废燃料中成功地分离出61号元素，命名为钷（promethium）。钷的用途如下：①钷可用作同位素热源，为真空探测和人造卫星提供辅助能量。②147Pm放出能量低的β射线，用于制造钷电池，作为导弹制导仪器及钟表、便携式X射线仪、航标灯等的电源，体积小、能连续使用数年之久。③钷掺入硫化锌中可以制作夜光粉。④钷作为射线源用在测厚仪中。⑤电子捕获鉴定器、静电消除器等器件中用钷作为电离源。 6. 钐 1879年，俄国的采矿官员Samarsky从铌钇矿（samarskite）的矿石中发现了钐，并据此将其命名为钐（samarium），元素符号为Sm。同年，Boisbaudran也独立地从铌钇矿的didymium土中分离得到了钐。 钐呈浅黄色，是制备Sm-Co永磁体的主要原料。Sm-Co永磁体是*早得到工业应用的稀土永磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。20世纪70年代前期发明了SmCo5系，后来又发明了Sm2Co17系，目前以后者的需求为主。Sm-Co永磁体用钐的纯度一般在95%左右。钐是变价元素，直接电解很难得到钐，一般用镧等稀土还原获得钐。
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