稀土元素

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稀土元素范文第1篇

关键词:普洱茶；稀土；广州

普洱茶是以地理标志保护范围内的云南大叶种晒青毛茶为原料，采用特定加工工艺制成，具有独特品质的茶叶。广州是普洱茶重要消费地，也是普洱茶最大的集散中心和贸易场所。茶叶中稀土残留问题是当前社会关注的焦点，稀土可通过食物链富集后被人体吸收，进而影响消费者健康。为掌握广州市售普洱茶稀土元素残留现状，了解不同工艺、形态、年份等因素下普洱茶稀土元素残留差异，本研究于2013—2015年对广州市售普洱茶样品稀土元素残留情况开展了系统性监测。现将结果报告如下。

1材料与方法

1.1样品来源

采集超市、批发市场、零售店、餐饮单位、网店五类场所的普洱茶样品，包括不同工艺(生茶和熟茶)、不同形态(饼茶、散茶、沱茶、砖茶)、不同年份的普洱茶样品。

1.2采样方法

以顾客购买方式在广州市8个辖区采集418份普洱茶样品。其中超市采集58份，批发市场采集156份，零售店采集88份，餐饮单位采集61份，网店采集55份。

1.3检验方法

使用Agilent7700Series电感耦合等离子体质谱仪，依据GB500994－2012«食品安全国家标准植物性食品中稀土元素的测定»，采用微波消解－电感耦合等离子体质谱法(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，ICP￣MS)对普洱茶进行稀土元素(以总氧化物计)检测。样品经微波消解处理为样品溶液，样品溶液经雾化、蒸发、解离、原子化和离子化等一系列过程，最后通过测量质谱的信号强度来测定试样溶液的元素浓度，进行换算后获得稀土总氧化物检测结果。

1.4评价方法

依据GB2762－2005«食品中污染物限量»，GB/T22111－2008«地理标志产品－普洱茶»标准进行评定，检测结果>20mg/kg判定为超标。

1.5实验室质量控制

检验方法参照相应的国家标准，样品测定时附带测定国家一级标准物质，测定结果应在允许值范围内，要求实验室人员达到检测成分的加标回收率在80％~120％之间后再开始检验。每一个检测样品均需进行平行测定，平行测定结果应满足分析方法的误差要求，报告检测结果平均值，所有超标样品均需复测。

1.6统计分析

通过MicrosoftExcel表汇总数据，采用SPSSDataDocument建立分析数据库，使用SPSS130统计软件进行数据处理，判断不同类别、形态、年份样品之间稀土元素残留差异是否有统计学意义。在分析普洱茶样品稀土残留值的分布特征时，根据监测结果将稀土元素残留范围划分为≤10、10~20、30~40、40~50、50~100mg/kg共6个区间进行描述。

2结果

2.1广州市售普洱茶稀土元素残留现状

对418份样品进行监测，超标169份，超标率为4043％，检测结果范围033~670mg/kg，中位数为175mg/kg，均值为195mg/kg，P95为374mg/kg。不同类别、形态、采样场所、年份的普洱茶样品稀土元素残留情况差异均有统计学意义(P<005)其中，熟茶样品中稀土元素超标率高于生茶ꎻ饼茶的超标率最低ꎻ餐饮单位来源样品超标率高于超市来源样品ꎻ年份>5年的样品超标率较低。

2.2广州市售普洱茶中稀土残留量分布范围

稀土元素残留量≤10mg/kg的占1388％，介于10~20mg/kg的占4569％。在超标样品中，介于20~30mg/kg的占2823％，介于30~40mg/kg的占838％，介于40~50mg/kg的占191％，介于50~100mg/kg的占191％。其中，残留量范围介于10~30mg/kg的占7392％。

3讨论

本研究对广州市418份普洱茶样品监测结果表明，广州市售普洱茶稀土残留情况比较严重，稀土元素超标率达到4043％。有研究显示，稀土元素吸收进入人体后经血液循环途径通过血－脑屏障进入脑部，并在脑中具有明显的蓄积性，一定剂量下可诱发神经毒性效应，抑制中枢神经系统，干扰神经内分泌功能。自然人群通过食物链长时间暴露于低剂量稀土下可干扰儿童正常生长发育与智商形成，对成人血压、脉搏、神经反射、血细胞、血钙、血糖等产生不良影响[7－8]。因此，对茶叶中稀土元素残留情况开展监测与评估具有重要意义。造成普洱茶稀土元素残留量较高的主要原因:

(1)茶树对土壤中稀土元素具有强富集性。普洱茶传统产区云南省属于稀土矿区，土壤中稀土本底含量较高，加上茶树的强富集属性，导致普洱茶叶中稀土含量普遍较高。

(2)稀土微肥与农药在茶叶种植过程中大量使用。汪东风等研究发现，稀土可以增加茶叶产量、提高茶叶品质、增强茶树抗性。由于稀土的增产助长效应，部分茶农出于经济利益考虑，在茶叶生长过程超量使用稀土化肥与农药。骆和东等研究后认为，在茶树生长过程中使用稀土微肥，是茶叶中稀土残留主要来源之一。

(3)茶叶稀土元素检测方法变更。2012年实施的«植物性食品中稀土元素的测定»采用电感耦合等离子体质谱法，检测精度进一步提升，检测标的总稀土氧化物所包含的稀土元素增加至16个(旧版检测方法仅包含5个)，导致检测结果和超标率均升高。

(4)环境污染。环境污染使普洱茶种植区域范围内土壤中稀土含量人为增加，导致茶树通过根系富集的稀土含量也相应增加。广州市售普洱茶稀土元素残留在熟茶、砖茶和餐饮单位来源茶中较严重，相关部门可据此确定监管重点方向。稀土元素在茶叶中残留多少与叶片位置呈良好的线性相关，茶树新梢中芽部的稀土含量最低，根茎和老叶稀土含量均高于芽部。生

茶对原料要求较高，以茶尖嫩芽为主，而熟茶的原料以根茎老叶为主，导致生熟普洱茶稀土元素残留存在差异。不同冲泡方式下普洱茶稀土元素浸出实验结果表明，稀土元素在普洱茶冲泡过程中析出比例介于573％~701％之间，结合膳食调查、茶叶消费、不同食品稀土摄入贡献率、ADI值等数据进行初步评估，广州市居民人群经普洱茶摄入稀土元素风险较低。

参考文献

[1]骆和东，王文伟，王婷婷，等.我国茶叶中稀土元素残留现状及限量标准的探讨[J].中国食品卫生杂志，2014，26(5):481－485.

[2]中华人民共和国卫生部.GB5009.94－2012植物性食品中稀土元素的测定[S].北京:中国标准出版社，2012.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T22111－2008地理标志产品普洱茶[S].北京:中国标准出版社，2008.

[4]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.GB2762－2005食品中污染物限量[S].北京:中国标准出版社，2005.

[6]范广勤，郑辉烈，刘勇，等.稀土暴露与儿童生长发育的相关性研究[J].中国公共卫生，2003，19(11):1283－1284.

[8]袁兆康，刘勇，俞慧强，等.血稀土负荷水平与居民健康状况关系的研究[J].中国公共卫生，2003，19(2):133－135.

[9]郭俊明，杜瑛.植物体中稀土元素的含量分布及其某些影响因素(续完)[J].四川稀土，1996，(1):10－12.

[10]汪东风，邵学广，王常红，等.稀土对茶园增产及品质影响的风险[J].作物学报，2000，4:455－461.

稀土元素范文第2篇

关键词：稀土 化学热处理 影响机理

中图分类号：TG156.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0103-01

常规化学热处理时，处理温度较高、时间较长，能耗高，工件处理后变形大，渗层性能不理想，如齿轮表面存在黑色组织，外表层残余奥氏体过多，硬度偏低，齿面常出现麻点剥落等。相关研究表明，稀土元素的添加可使化学热处理过程明显加快，改善渗层组织性能。我国稀土矿藏储量丰富，稀土催渗剂在化学热处理领域中的应用前景广阔，探讨其在化学热处理中的活化催渗机理，是一项颇具意义的工作。为此，本文就稀土在化学热处理中的机理进行总结探讨。

1 稀土化学热处理的基本过程

稀土化学热处理就是将零件放在含有稀土的介质中加热，使其吸收某些化学元素的离子或原子，并由表向里扩散，通过改变零件表面化学成分、组织结构，达到改变其性能的热处理工艺。一般由5个分过程构成[1]：（1）渗剂中的活化反应，（2）外扩散，（3）表面吸附和界面反应，（4）内扩散，（5）相内反应。

2 稀土可渗入特性

稀土化学热处理所采用的渗剂主要有供稀土剂和活化剂（或还原剂），若需要，可加入填充剂等[2]。供稀土剂常见的有稀土合金、混合稀土化合物等。通常将供稀土剂按一定比例加入其它相应渗剂中进行复合渗，也可根据欲渗元素配制相应的渗剂进行单渗稀土。当前常用稀土渗剂有固体渗剂和液体渗剂两大类。

刘志儒[3]教授认为，由于铁原子半径要比稀土的原子半径小40%左右，稀土只能沿晶界、相界面、错位线等缺陷渗入，且受到微区弹性应力场限制，多以双原子或单原子方式存在。稀土原子的渗入会引起铁点阵的畸变，它会产生新的更多的缺陷，即缺陷密度增殖。

3 稀土的影响机理

3.1 裂解催化

某些稀土化合物在还原性气氛中对有机物会显示强烈的裂解催化作用，化学热处理正处在还原性气氛中，稀土对渗剂也具有催化裂解作用。普遍认为，稀土对渗碳剂如煤油、丙酮等有机物有着较强的催化裂解作用，可促进渗碳剂的裂解。煤油是有机化合物，在高温下裂解，必须首先使键链破坏，或者先裂解为一氧化碳，之后分解出活性碳原子。加入催化剂可以使动力学过程加速。稀土元素有很低的电负性，很容易与氧、氢发生强烈的化学反应，特别是与氧的亲和力非常强。因此，当含有稀土时，将有利于丙烷等的高分子键断裂，炉气便可得到活化。

3.2 对电子结构的影响

稀土元素活化催渗作用受其与反应物原子或分子间的电子交互作用的影响。稀土的高活性加强其对吸附分子间的原子轨道交互作用，而稀土元素与反应物之间原子结构性质相差很大，可能会形成类似“反键”轨道状态，其中电子的占据使轨道能量增大，破坏了二者间的结合，也削弱了反应物分子的结合，从而降低反应的活化能，加速了[C]、[N]等原子的产生，起到了活化催渗作用。

3.3 界面反应

稀土元素的电负性较低的，活性较高，在特定条件下能够还原电负性相对高的元素。渗碳或渗氮，都要经过吸附、反应、渗入过程。在此过程中，零件都会进行预热处理，此时钢的表面都会出现一定程度的预氧化。稀土催渗剂可加速还原氧化层，零件表面得到净化活化，产生新生态Fe和更多的[C]，加速渗入过程。

稀土在炉气中与被渗元素作用所形成的大分子在炉气中流动，可在被渗零件表面吸附，还可以破坏被渗零件表面的层流层，增加了原子与零件表面的接触碰撞机会，从而提高界面反应速度[4]。当稀土元素渗入到表层，可以使基体内部的缺陷密度增殖，这种增殖伴随着稀土原子的渗人量而增加，但随着时间的延长以及深度的增加而减弱。稀土元素多存在于表面大尺寸缺陷处，如点、线、面缺陷等，其畸变能较高。稀土元素原子半径较大，一旦嵌入就较难迁移，稳定性较好，同时其周围的点阵也受到畸变影响，为活性原子提供了较多的扩散通道。由于渗入的稀土原子以单原子或双原子方式存在，所以稀土的渗入量尽管很少，产生的作用却很大。同时，稀土原子的渗入增大了表层铁原子畸变，增高了表面能，零件表面更容易被吸附和固溶这些原子。

3.4 畸变区的影响

根据金属学中刚性球模型理论，稀土的原子半径比铁约大40%，但从电子论和结构物理化学的来看，原子半径与原子存在的温度、压力、配位数、结合键的形式等有关。高温高压渗碳时，稀土原子的存在会引起铁原子点阵的畸变。一方面，间隙碳原子在畸变区的偏聚可能导致钢的表面碳浓度增高，有助于形成碳化物核心，促使工件表面碳化物的出现，且分布弥散化。另一方面，畸变区可作为间隙原子扩散的通道，有利于加速扩散过程。稀土若固溶于零件的表面，因其原子半径差引起的畸变区将促进碳原子扩散，但由于扩散困难，使其扩散距离有限，对扩散初期的作用可能较大，时间延长会减弱。

4 结论

稀土可通过改善渗剂的裂解、界面反应、扩散过程及内部原子结构，从而提高催渗效果，起到微合金化作用，改变渗层组织结构并细化组织，在提高渗层强度和硬度的同时，韧性也得到一定程度的提高，可达到改善产品质量，提高产品性能的目的。稀土化学热处理可作为一种有效的强韧化手段应用于现代生产制造过程中。

参考文献

[1] 钟华仁.钢的稀土化学热处理[M].北京：国防工业出版社，1998.

[2] 李彬.稀土催渗剂的配制及其催渗机理的探讨[J].热处理2001，16（4）：16-19.

稀土元素范文第3篇

[关键词] 等离子体质谱法 稀土元素 紫菜

稀土元素广泛分布于人体、动植物和微生物中，稀土在一定剂量条件下可能是植物正常生长需要的元素，也可能是动物机体功能的调节剂和人体的有效抑癌物，但在剂量稍高时即显示出毒性。紫菜属藻类海产品，准确测定紫菜中稀土元素含量对研究近岸海域环境污染及控制和确保食品安全都具有重要的意义。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是目前发展和应用最快的新型分析技术，该技术具有谱图简单、分析速度快、灵敏度和精密度高、检出限低、线性动态范围宽、能够进行多元素同时测定和同位素比值测定等优点，是目前最有效的超痕量元素的检测手段之一[1-2]。目前该手段在茶叶及其它植物方面稀土检测已经得到应用[3-4]。本文提出微波消解分解样品，采用电感耦合等离子体质谱法准确测定紫菜中痕量15种稀土元素的分析方法。

1 实验部分

1.1仪器

本文采用美国Thermo Elemental公司X-7 Series ICP- MS，仪器工作参数见表1。

麦尔斯通微波消解仪(Ethos 1，意大利Milestone公司)。

1.2 主要标准和试剂

1.2.1硝酸为up级、水为超纯水。

1.2.2稀土标准储备液（10mg／L）及内标溶液铑（Rh）和铼（Re）按照规范进行分别配制。

1.2.3标准工作液：以1％硝酸稀释为使用溶液，浓度分别为0、1.00、5.00、10.00、100.00ng／mL。Rh和Re作内标，浓度皆为40 µg／L。

1.3 样品采集

采集样本≥200g，用现场海水冲洗干净，放入聚乙烯袋中冰冻保存（-10℃～20℃），一般在2天内必须送到实验室，使其样品不变质。

1.4 样品制备

将样品去除泥石等杂物，分别用自来水、蒸馏水洗净风干，称重，切成细段，置于60℃烘干，称重，计算干湿比。于高速破解机制成粉样，用纸袋外套塑料袋封袋，置干燥器保存。

1.5 样品前处理

准确称取0.2500g样品到高压微波消解罐中，加少许水湿润后，加入3mLHNO3，0.5mLH2O2，将消解罐密封后放入微波消解仪中，按设定的程序进行消解。样品消解后，待微波消解仪器温度传感器显示内罐温度低于40℃后，打开内罐，将消解液转移至25mL比色管中，稀释至刻度，摇匀，待测。同时做全程空白。

1.6测定方法

用标准调谐液调谐仪器达到最佳状态。在蠕动泵前接一个三通，标准或样品和内标溶液由蠕动泵同时引入雾化室，雾化后在高温等离子体中发生电离，最后由质量分析器进行定量测定。通过标准曲线进行定量。

2 结果与讨论

2.1 仪器参数最佳化。仪器点燃等离子体后稳定30min，用含1ng /mL的Be、Co、In、U中的各个元素的调谐溶液和标准工作液进行仪器参数最佳化调试。观测其灵敏度、稳定性以及氧化物水平等分析指标，以确定仪器最佳工作条件。仪器最佳化参数见表1。

2.2 内标元素的选择。本法采用的定量校正方法为内标校正方法。选Rh和Re作内标，浓度为40µg／L。通过三通管把内标元素和所测标准或样品溶液合并混合后， 泵入雾化系统进入等离子矩焰中。

2.3 干扰及其校正。ICP-MS分析中遇到的干扰基本分为两大类：质谱干扰和非质谱干扰。质谱干扰主要有四种类型：⑴同量异位素的重叠；⑵多原子分子离子的重叠；⑶多电荷离子（常为双电荷离子）的重叠；⑷背景对被测离子流的贡献。非质谱干扰可分为基体效应和物理效应。本文选择89Y、139La、140Ce、l41Pr、146Nd、147Sm、153Eu、155Gd、159Tb、161Dy、 165Ho、166Er、169Tm、173Yb、 175Lu作为测量同位素，同时选择103Rh和185Re作内标，基体效应由内标校正法进行校正，质谱干扰按仪器软件所提供的质谱干扰校正系数自动进行校正。

2.4 样品前处理方法的比较。本文试验了干法灰化法，敞开式酸溶法，密闭微波消解法三种前处理方法分别对2种紫菜样品进行消解实验，其结果相差不大，都能达到检测要求。干法灰化重点在灰化温度，敞开式酸溶法重点在酸体系和用量。考虑操作简便且不易引入空白及环保清洁等因素，本文采用微波消解法进行样品前处理。

2.5 方法检出限、准确度和精密度。按所选定的最佳仪器条件，分别测定10份全程空白溶液，计算各元素标准差、方法检出限MDL（以3σ计）；根据分析手续，对紫菜标准物质GSB14进行3份平行分析，计算测量均值和相对标准偏差（RSD%）结果如表2所示。

从表2可知，15种稀土元素皆有很低的检出限，标准物质的分析结果有很高的准确度和精密度，能很好地满足分析的要求。

3 结语

本文应用X-7 Series ICP-MS制定了等离子体质谱法测定紫菜中15种稀土元素的测定方法。探讨了样品前处理方式和最佳分析条件，测量结果令人满意。本法具有操作简便、高效和检出限低、准确度、精密度好等特点，完全满足实际样品样品的需要。

参考文献：

[1] 李冰，杨红霞.电感耦合等离子体质谱原理及应用[M].北京：地质出版社，2005.

[2] 刘虎生，邵宏翔.电感耦合等离子体质谱技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2005.

[3] 董思恩.电感耦合等离子体质谱法测定茶叶中稀土元素[J].安徽农学通报， 2010，16(22)：106-107.

稀土元素范文第4篇

关键词：镁合金；稀土元素；力学性能；热处理

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.32.097

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有高比强度和比度、高减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，并且有优良的导热性和导电性，良好的尺寸稳定性等一系列优点。因此在汽车、电子电器、航天航空和国防军事工业领域有着极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金以后发展起来的金属结构材料，并被称之为“21世纪的绿色工程材料”。其中AZ91D就是一种应用及其广泛的压铸镁合金，该合金的A代表铝，Z代表锌，“9”表示Al的含量为9%，“1”表示Zn的含量为1%左右。D表示是第四种登记的具有标准组成的镁合金。但目前的生产实际中还存在一些技术难点使得镁合金不能更加广泛的应用到汽车中，其中对于稀土镁合金的研究还存在许多不确定因素，因此对于稀土镁合金还需要相关技术人员通过不断的试验来完善相关领域。本文以Mg-Gd合金作为基体，研究稀土元素Gd对镁合金微观组织和力学性能的影响，探索稀土元素Gd对AZ91D镁合金材料的性能影响，从而为镁合金在汽车领域中的广泛应用提高技术基础。

1 实验

在工厂借助流水线生产设备，采用工业牌号AZ91镁合金。AZ91镁合金的成分（质量分数）为：Al9.1%，Zn0.93%，Mn0.36%，Si≤0.02，Fe≤0.12，余量为Mg。加入稀土含量的设计成分为AZ91D-x%Y-y%Nd-z%Gd，加入量如表1所示。在8GWU型电阻炉中熔炼，用混合制冷剂YH134a和氮气作为保护气体，待合金达到690℃～710℃时，添加不同配比的Mg-Y、Mg-Nd、Mg-Gd稀土中间合金，搅拌均匀后保温10分钟左右，然后在J1125B型压铸机中压铸成实验所需的AZ91型稀土镁合金。压铸试样尺寸和压铸型工艺按照国家标准GB/T13822-92《压铸有色合金试样》规定要求设计。将试样用MgO粉覆盖，放入SX-4-10型箱式电阻炉中固溶（370℃×16h）后，快速投入冷水中淬火。再用105℃×10h固溶时效（T6）处理后空冷。

室温拉伸的试样尺寸如图1所示，将室温态和固溶（T4）以及T6各十个试样通过型号为WDW-150KN型拉伸机上进行拉伸试验测试，拉伸速率为5mm/min。将室温下的试样拉断后通过型号为SU8010扫描电镜观察拉断后的微观形貌；用MDS型光学显微镜对镁合金试样（试样尺寸如图2所示）进行光学显微观察；用HVS-1000A型维氏硬度仪对合金进行硬度测试，试样的尺寸如图2所示。

2 试验结果及讨论

2.1 稀土元素对AZ91镁合金拉伸性能的影响

图3为不同稀土含量Y、Nd和Gd的AZ91镁合金抗拉强度及伸长率变化曲线。可以看出，随着稀土元素质量分数的增加，镁合金的强度和伸长率出现先增大后减小的趋势，当加入0.6%的Gd时，合金的抗拉强度为240Mpa，伸长率为5.6%；当加入0.6%Y+1.2%Nd+1.2%Gd的稀土元素时，合金的抗拉强度最大，为260.5MPa，伸长率最大，为δ=9%。而当混合稀土的含量继续增加时，合金的拉伸性能反而降低。由此可知：适量的混合稀土能够增加AZ91镁合金的室温拉伸性能。

2.2 热处理对稀土镁合金力学性能的影响

图4、图5为合金室温下和固溶处理后的拉伸数据对比图。可以看出，固溶处理后的合金在加入一定量的混合稀土后，合金的抗拉强度和伸长率相对于常温下有所提高；并且当稀土元素的含量为4.8%时，合金的伸长率最大，为12.2%，固溶状态后加入稀土元素的含量为3.6%时，合金的抗拉强度最大，为282.99MPa。相对于铸态稀土镁合金提高了65%，相对于纯AZ91D镁合金提高了很多。因此，我们可以看出，热处理能够在一定程度上更大幅度的提升稀土对镁合金的力学性能。

2.3 稀土元素对镁合金微观组织的影响

2.3.1 稀土元素对铸态镁合金金相组织的影响

图6分别是不含稀土、含1.2%的稀土以及2.4%的稀土的镁合金的微观组织。

从图中的金相组织我们可以看出，随着稀土含量的增加，合金的微观组织是得到了细化，β相由粗大的网状到半连续的网状最后慢慢溶解的分布在α内，黑色颗粒物在减少。

2.3.2 热处理对稀土镁合金微观组织的影响

图7分别是1.2%的稀土的镁合金在铸态、370℃×16h固溶处理以及370℃×16h固溶+105℃×10小时时效处理的显微组织。

从图中我们可以看出，固溶处理能够使合金的组织得到细化，粗大连续的网状组织相对于固溶处理的重新析出，晶界中分布着细小颗粒状组织物；

时效处理后，固溶时效后加入稀土元素，相对于固溶处理，晶界处又开始析出片层状的物相，同时有呈现细小片层或者弥散颗粒状的颗粒组织分布在晶界，数目增多。

通过相关文献及分析可知：经过固溶处理的镁合金，由于β相溶解，Al以置换原子的形式进入到α相中，从而起到了细化组织的作用。但是经固溶+时效处理后的镁合金，β相再次析出，由晶界向晶内生长。

2.4 稀土元素对镁合金的硬度的影响

如图8是铸态、固溶态（T4）以及时效态（T6）三种状态下的硬度测量数据整理柱状图。

由实验数据可看出，铸态下向合金中加入适量的混合稀土元素可使合金的硬度提高，超过一定量的稀土元素后，硬度会降低。

根据相关文献我们可以分析大致的原因是：由于稀土的加入，形成了高熔点的化合物，使得合金的硬度有所提升，同时再经过热处理之后，合金由于固溶强化和时效硬化作用，从而在一定程度上提升了镁合金的硬度。

3 结论

（1）在稀土元素的含量为3%（0.6%Y+1.2%Nd+1.2%Gd）时，铸态合金的抗拉强度最大，为260.5MPa，伸长率最大，为δ=9%；固溶状态后加入稀土元素的含量为3.6%时，合金的抗拉强度最大，282.99MPa，伸长率为11.2%。固溶时效处理后加入的稀土含量序号为8号，即成分含量为1.2%Y+1.8%Nd+1.8%Gd，此时的抗拉强度最大，为270.33MPa，伸长率为10%。

（2）稀土元素的含量、成分以及热处理方式的不同，对铸态合金的抗拉强度、伸长率以及合金的组织的影响程度也不同；相对于铸态合金，经过本实验选择的固溶时效处理后，向合金中加入混合稀土元素对合金的抗拉强度影响不大，有一点点的提高，伸长率有明显的提高，而硬度降低；而相对于固溶态合金，固溶时效后向合金中加入混合稀土对合金会使合金的抗拉强度，伸长率及硬度均有明显降低。

（3）向合金中加入适量的混合稀土元素Y，Nd和Gd后，铸态合金的抗拉强度、伸长率及硬度都得到了提高，但是稀土元素超过了一定含量，反而会降低。

（4）铸态下的最大硬度值为98HV，即含量为1.2Y+1.2Nd+1.2Gd的稀土镁合金；固溶的最大硬度为104.72HV，合金含量1.2%Y+1.2%Nd+1.8%Gd，时效后的最大硬度为91.36HV，合金含量为0Y+0Nd+0.6%Gd。

（5）向合金中加入适量的混合稀土元素Y，Nd和Gd，能够使合金的组织得到细化，均匀化。

经过本实验选择的固溶处理后，向合金中加入适量的混合稀土元素，相对于铸态组织细化程度更明显，同时网状组织慢慢在溶解；经过本实验选择的固溶时效处理后，向合金中加入稀土元素同样能够使合金的组织得到细化，网状组织同样在溶解；但是，与铸态和固溶态合金相比较而言，会有颗粒状的弥散物析出。

参考文献

[1]杨少锋，王再友.压铸镁合金的研究进展及发展趋势[J].材料工程，2013，（11）：81-88.

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稀土元素范文第5篇

【电镀稀土镀层金刚石工具

稀土元素包括原子序数从57到71的15个镧系元素摘要:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥以及和镧系元素在化学性质上相似的钪和钇,共17个元素。稀土元素独特的4f层电子结构和化学性能使得稀土金属或合金具有独特的功能摘要:高催化活性、高磁性、超导性、光电转化、光磁记忆、高储氢量、耐蚀耐磨等,使稀土及其化合物在材料科学领域中的应用越来越广泛,成为发展现代科学技术不可缺少的功能材料,是材料科学领域中的一个热门探究课题,受到各国科学工作者的极大关注[1。

早期开发的镀铬稀土添加剂主要是铈、镧等单一稀土的简单盐类,近年来稀土镀铬添加剂的探究又前进了一大步,开发出了多种稀土复合添加剂。尤其是稀土在电沉积过程中的探究及应用正日趋深入。在电镀溶液中加入少量的稀土化合物后,可以改善镀液的分散能力和深镀能力,提高电镀的电流效率,增加镀层的硬度和耐蚀性能等[2。不仅性能上有了大幅度提高,而且已由试验转入了大批量的工业生产,形成了系列产品。通过多年的生产实践表明,这是一项低温、低电耗、低成本、低污染、高质量、高稳定性、高效率,经济效益显著的新工艺。探究结果表明,镀铬技术中添加稀土主要有以下几个方面的功能[3摘要:改善镀层性能、改进工艺条件、改善镀液性能、提高经济效益。

稀土在镀锌及锌基合金中的应用探究也比较成功。微量的稀土加入镀液可使镀层晶粒细小、均匀、致密,从而提高镀锌层的耐蚀性能。在锌镍合金电镀中,加入少量(小于1.0g/L)硫酸铈可以提高镀液的电流效率,使镀层中的含镍量有所提高,铈还有利于提高锌镍合金的阴极极化值,含铈的镀层在高温高压的盐水中具有优良的耐腐蚀性能[4。在铝合金基体上镀镍的应用探究中,利用热冲击法测得稀土有提高基体和镀层结合强度的功能[5。

在硫酸盐体系中可获得含钴量小40％(质量)的镍。钴合金镀层,其共沉积过程属于“异常共沉积”。在基础镀液中加入少量的稀土化合物,由于稀土化合物在阴极表面的特征吸附,降低了合金电沉积过程的阴极极化。在KOH溶液中,把合金作为电解阴极,在高电流密度区的析氢超电势,和Fe电极相比,Ni-Co电极的过电位降低约200mV,而Ni、Co(RE)电极降低250mV左右,可见其对析氢反应有较高的催化活性[6。

稀土在镍铁合金电镀方面的应用探究,稀土元素对硫酸盐型镍铁合金镀液的影响[7。在镀液中添加Sm2O3和(PrNd)O3,所得到的赫尔槽试验结果表明,添加稀土氧化物可以使获得光亮Ni-Fe合金的电流密度范围拓宽。对多种稀土氧化物进行这种试验,其结果大体相同。从电流效率和分散能力的测定数据可以发现,稀土化合物的加入能提高阴极电流效率和镀液的分散能力,但不同的稀土元素提高的程度不一样。稀土化合物的加入同时起到了稳定镀液的功能。阴极极化曲线和扫描电子显微镜分析发现,稀土化合物添加到镀液中后,增大了Ni-Fe合金电沉积的阴极极化,并使获得的Ni-Fe合金镀层的结晶细致、平滑、光亮,故可提高镀层的防护、装饰性能。

天津大学应用化学系郭鹤桐等开发的银-氧化镧复合材料具有硬度高、接触电阻小和抗电蚀能力(耐电弧烧伤)强、化学稳定性高等优点[8。

在探究稀土元素影响金刚石工具的力学性能、磨损性能和工具的切割性能,及影响这些性能的主要相关因素中发现,稀土元素对铜基胎体硬度的影响有缓慢上升的趋向,磨损失重随镧含量的增加而增加,使胎体的耐磨性降低。1)稀土La、Ce的功能相近,但La、Ce的使用量略有差异,二者都有既强化基体,又提高金刚石和胎体结合力的功能。2)La、Ce使结合剂的耐磨性降低,对工具的耐磨性影响不大。对工具来说,结合剂和金刚石的结合强度显得更重要。3)La、Ce稀土元素可以提高工具的切割速度,提高工具上金刚石的出刃高度,最终使工具的切割性能提高。所有这些都以结合剂的适度磨损为前提,否则,其他的性能都不会发生[9。

在热压烧结金刚石工具胎体材料中,将稀土在硬质合金中的应用经验移植到金刚石工具胎体材料中。同时将金刚石工具胎体材料配方中的Co基全部用Fe基代替。成功的制出了稀土Fe基金刚石工具材料,经对其实际使用性能的测试,其抗弯强度、硬度、冲击韧性均有较大幅度提高、孔隙率则有了明显降低[10。

在探究提高玻璃锯片的切削性能方面,在胎体金属粉中加入适量的稀土化合物,胎体对金刚石的把持力有所改善,同时,增加了刀头胎体材料的脆性,实现了金刚石和胎体的同步磨损,金刚石的脱落度明显减小;切割速度比参比片提高了21.6%[11。