金属镨(二)

作者:              发布时间:2008-07-31


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3↑↑↑、金属镨的品种、质量及产量↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前,因国内外稀土市场的要求不同,电解原料含杂质的变化,操作工艺条件的差异和设备材料等因素的影响,生产实践中↑↑Pr↑↑↑的品种及质量变化不小,常见的品种质量见表↑↑1↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑从表↑↑l↑↑↑可知,一般稀土冶炼厂均可生产表↑↑1↑↑↑中四种产品牌号↑↑(95↑↑↑%,↑↑98↑↑↑%,↑↑99↑↑↑%和↑↑99↑↑↑.↑↑5)↑↑↑的金属镨,其稀土杂质和非稀土杂质的含量,可达到用户的选择要求。如果用户有特殊要求↑↑(↑↑↑如↑↑Pr↑↑↑≥↑↑99↑↑↑.↑↑5↑↑↑%,杂质含量少,且对某杂质要求不含存↑↑)↑↑↑,厂家可生产其产品,以满足用户的特殊要求。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑自↑↑2000↑↑↑年以来,我国↑↑Pr↑↑↑产量逐年增加。估计↑↑2005↑↑↑年↑↑Pr↑↑↑产量达几十吨左右。除国内自用外,还有部分产品出口,但总量不多。预计今后↑↑Pr↑↑↑的用量将会增加。而含↑↑Pr↑↑↑的↑↑RE↑↑↑产量较大,估计达到↑↑6000t↑↑↑/↑↑a↑↑↑,含↑↑Pr↑↑↑约↑↑450t↑↑↑/↑↑a↑↑↑,此项耗↑↑Pr↑↑↑较多。但从总体上看,全国目前↑↑Fr↑↑↑的总耗量不大,出口量也不多。因此,我国今后要开拓发展↑↑Pr↑↑↑的应用和出口,以更充分地发挥我国↑↑Pr↑↑↑资源的优势及其作用。↑↑↑↑ ↑

4↑↑↑金属镨及其合金↑↑(RE)↑↑↑的应用↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑金属镨的生产在我国稀土金属发展史上已有↑↑40↑↑↑多年的历史。在↑↑1985↑↑↑年以前其应用较少,但在↑↑1985↑↑↑年以来其应用范围不断扩大,用量增加较快,特别是含↑↑Pr↑↑↑的↑↑RE↑↑↑用量发展迅速。目前↑↑Pr↑↑↑在稀土永磁,储氢材料,有色金属,钢和铁及发火合金等领域不断获得了应用,用量逐年增加。↑↑↑↑ ↑

4↑↑↑.↑↑1↑↑↑在稀土永磁中的应用↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在钐钴型永磁↑↑(SmCo↑5↑)↑↑↑中加入↑↑Pr↑↑↑后可改进其性能。如以↑↑20↑↑↑%的↑↑Pr↑↑↑代替↑↑Sm↑↑↑,构成↑↑(80↑↑↑%↑↑Sm↑↑↑,↑↑20↑↑↑%↑↑Pr) Co↑5↑↑↑↑磁体后,可使↑↑Sm Co↑5↑↑↑↑的最大磁能积↑↑(BH)m↑↑↑由↑↑256JK↑↑↑/↑↑m↑3↑↑↑↑提高到↑↑272JK↑↑↑/↑↑m↑3↑↑↑↑。但其矫顽力有些下降,因↑↑Pr↑↑↑的矫顽力比↑↑Sm↑↑↑小些,这可互补各自的优点,克服不足,促进了↑↑Sm Co↑5↑↑↑↑型的性能更好。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑用↑↑Pr↑↑↑,↑↑Fe↑↑↑和↑↑B↑↑↑为原料,使用铸造法生产的↑↑Pr↑2↑Fe↑14↑B(↑↑↑镨铁硼磁体↑↑)↑↑↑永磁体,可提高磁体的矫顽力和最大的磁能积,还可增加饱和磁化强度↑↑Ms↑↑↑的数值。使以↑↑Pr↑2↑Fe↑14↑B↑↑↑为主相的永磁体磁性能更加完善。此外,在↑↑PrFeB↑↑↑中加入↑↑Cu↑↑↑后构成的↑↑Pr↑17↑Fe↑76.5↑B↑5↑Cu↑1.5↑↑↑↑的永磁体,其最大磁能积↑↑(BH)m↑↑↑达到↑↑289↑↑↑.↑↑6JK↑↑↑/↑↑m↑3↑↑↑↑。↑↑  ↑↑↑↑而↑↑Pr↑17↑Fe↑78↑B↑5↑↑↑↑的↑↑  ↑(BH)m↑↑↑仅为↑↑160JK↑↑↑/↑↑m↑3↑↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在烧结↑↑NdFeB↑↑↑和粘结↑↑NdFeB↑↑↑中加入适量的↑↑Pr↑↑↑后,其磁性能也不错,还解决了↑↑Nd↑↑↑的不足和价格高的问题。一般在烧结↑↑NdFeB↑↑↑加入↑↑Prl5↑↑↑%左右代替部分↑↑Nd↑↑↑量,构成了(↑↑Nd85↑↑↑%,↑↑Prl5↑↑↑%↑↑)FeB↑↑↑型永磁体,在生产实践和磁体应用中已有较好的效果。↑↑↑↑ ↑

4 ↑↑↑.↑↑2↑↑↑在储氢材料中的应用↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑主要是以含↑↑Pr↑↑↑的↑↑RE↑↑↑在储氢材料中的应用。目前有两种↑↑RE↑↑↑型:一种是高镧↑↑(La)↑↑↑的↑↑RE↑↑↑,其含↑↑La86↑↑↑%、↑↑Ce5↑↑↑.↑↑5↑↑↑%和↑↑Pr8↑↑↑.↑↑5↑↑↑%的↑↑RE↑↑↑。另—种是高铈↑↑(Ce)↑↑↑的↑↑RE↑↑↑,其含↑↑Ce63↑↑↑%、↑↑La31↑↑↑%和↑↑Pr6↑↑↑%的↑↑RE↑↑↑。这两种↑↑RE↑↑↑均可制成性能优良的储氢材料。目前,我国一般制成↑↑AB↑5↑↑↑↑型的储氢材料为最多。↑↑AB↑5↑↑↑↑型:↑↑A↑=RE↑↑↑,↑↑B↑5↑↑=(Ni↑↑↑,↑↑Co↑↑↑,↑↑Mn↑↑↑,↑↑A1) ↑5,↑↑↑↑其化学成分↑↑(%)↑↑↑为:↑↑RE31↑↑↑.↑↑8↑↑↑,↑↑Ni49.6↑↑↑,↑↑Col0. 5↑↑↑,↑↑Mn4 .5↑↑↑和↑↑A11↑↑↑.↑↑8↑↑↑。其中↑↑Co↑↑↑,↑↑Mn↑↑↑和↑↑A1↑↑↑是代替了部分↑↑Ni↑↑↑,且使储氢性能更优。目前↑↑RE(Ni↑↑↑,↑↑Co↑↑↑,↑↑Mn↑↑↑,↑↑A1) ↑5↑↑↑↑主要用于镍氢电池的负极材料;氢提纯、储存和运输;蓄热和制冷等领域。它们的应用日益广泛,效果很好。特别是该材料作为镍氢电池(↑↑Ni/MH)↑↑↑的负极材料,在我国发展十分迅速,用量激增。据报道,↑↑2005↑↑↑年我国生产这种储氢材料↑↑(↑↑↑合金↑↑)↑↑↑约↑↑6000t↑↑↑,制成各种类型的电池约↑↑5.5↑↑↑亿支,这种电池已工业化使用于移动电话,笔记本电脑、收录机、摄像机、电动自行车、摩托车和电动汽车等,发展极快。在以上↑↑RE↑↑↑的应用中,↑↑Pr↑↑↑起着重要的作用,在↑↑6000t↑↑↑储氢材料中↑↑RF↑↑↑约占↑↑1800t↑↑↑,其含↑↑Pr↑↑↑量约↑↑135t↑↑↑,估计今后发展将会更快。↑↑↑↑ ↑

4↑↑↑.↑↑3↑↑↑在有色金属及其合金中的应用↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在有色金属及其合金加入↑↑Pr↑↑↑或含↑↑Pr↑↑↑的↑↑RE (Pr↑↑↑约↑↑8↑↑↑.↑↑5↑↑↑%↑↑)↑↑↑后,主要作用是防止偏析,去除杂质,以改善金相组织等,从而使金属及合金的机械性能,加工性能和物理性能更为完善和更可利用。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在铸造铝合金系↑↑(↑↑↑如↑↑Al~Si↑↑↑合金↑↑)↑↑↑中加入↑↑Pr 0↑↑↑.↑↑08↑↑↑~↑↑0↑↑↑.↑↑35↑↑↑%后,可提高强度和延伸率。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在↑↑A1↑↑↑中加入↑↑0↑↑↑.↑↑15↑↑↑%↑↑RE↑↑↑后制成↑↑A1~RE↑↑↑,可净化↑↑A1↑↑↑中的↑↑0↑2↑(↑↑↑生成↑↑RE↑2↑0↑3↑)↑↑↑↑和↑↑S(↑↑↑生成↑↑RES)↑↑↑,减少气孔率,提高了耐热性、可塑性及锻压性,提高了硬度、强度和韧性。以↑↑A1-RE↑↑↑制成的高导电的电缆,成品率提高↑↑3↑↑↑~↑↑5↑↑↑%,电阻率降低↑↑3↑↑↑%。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在↑↑Fe-Cr-Al↑↑↑电热合金中加入↑↑RE 0↑↑↑.↑↑3↑↑↑%↑↑(↑↑↑含↑↑Pr6~8↑↑↑%↑↑)↑↑↑后,提高了合金抗氧化性能,且使用温度高达↑↑1350↑↑↑—↑↑1400↑↑↑℃↑↑↑。由↑↑FeCrAlRE↑↑↑制成的电热合金丝,其机械性能稳定,加工性能较好,在高温下使用寿命长。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在↑↑Zn↑↑↑—↑↑A1↑↑↑中加入↑↑RE 0↑↑↑.↑↑1↑↑↑—↑↑1↑↑↑.↑↑0↑↑↑%↑↑(↑↑↑含↑↑Pr8↑↑↑%↑↑)↑↑↑,用作镀层后被腐蚀面更均匀,且镀层更薄,改善↑↑Zn↑↑↑层的均匀性。↑↑Zn↑↑↑—↑↑A1↑↑↑—↑↑RE↑↑↑合金已用作金属管、丝和钢板等的优良镀层,效果极好。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在↑↑Cu↑↑↑及其合金中加入↑↑Pr↑↑↑后↑↑ (Cu↑↑↑中生成↑↑PrCu↑2↑↑↑↑,↑↑PrCu↑5↑↑↑↑,↑↑PrCu↑6↑↑↑↑等化合物↑↑)↑↑↑,对↑↑Cu↑↑↑起着除杂质的净化作用,改善夹杂物形态和细化晶粒作用,使↑↑Cu↑↑↑及其合金的机械性、高温塑性、加工性、耐蚀性和高温抗氧化性等更优良。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在↑↑Mg↑↑↑—↑↑Zr↑↑↑合金中加入↑↑RE2~3↑↑↑%↑↑ (↑↑↑其中↑↑RE 2↑↑↑.↑↑5↑↑↑%,↑↑Zn 2↑↑↑.↑↑5↑↑↑%,↑↑Zr 0↑↑↑.↑↑4↑↑↑%余量↑↑Mg)↑↑↑后,这种合金可用做飞机引擎、火箭、导弹和人造卫星等的材料。↑↑↑↑ ↑

4↑↑↑.↑↑4↑↑↑在发火合金中的应用↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前用↑↑RE(↑↑↑含↑↑Pr6~7↑↑↑%↑↑)↑↑↑制成的发火合金分为民用和军用两种,且用途效果较好。民用发火合金是由↑↑RE75~80↑↑↑%,↑↑Fe15~18↑↑↑%和少量的↑↑Mg↑↑↑,↑↑Zn↑↑↑,↑↑Cu↑↑↑,↑↑A1↑↑↑等制成的,其发火率≥↑↑85↑↑↑%。主要用于打火机引火石和各种玩具的发火火石等。此外,还用于工业汽灯,焊接点火器及火炬点火器等。军用发火合金是采用↑↑RE60~80↑↑↑%↑↑(↑↑↑含↑↑Pr6~8↑↑↑%↑↑)↑↑↑,↑↑Fe20~40↑↑↑%和少量的↑↑Al↑↑↑,↑↑Ca↑↑↑,↑↑Si↑↑↑和↑↑C↑↑↑等制成的,主要用于制造子弹,炮弹和炸弹的引芯及点火装置等。↑↑↑↑ ↑

4↑↑↑.↑↑5↑↑↑在钢和铁中的应用↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑我国将稀土金属加入于钢和铁中改善其性能已有几十年的历史。其加入技术和设备较为成熟可行,并获得了大批的多品种的稀土钢及稀土铸铁,其技术和经济效果较好。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑将↑↑RE(↑↑↑含↑↑Pr6~8↑↑↑%↑↑)↑↑↑制成棒或通过加入器引入钢液或铁液内即可达到日的。在钢中加入↑↑0↑↑↑.↑↑03↑↑↑~↑↑0↑↑↑.↑↑1↑↑↑%↑↑RE↑↑↑后,可改变钢中的杂物形态及分布。如夹杂物的↑↑Al↑2↑O↑3↑,SiO↑2↑↑↑↑和↑↑MnS↑↑↑等可变成为↑↑A1↑↑↑,↑↑Mn↑↑↑,及↑↑Si↑↑↑。而↑↑RE↑↑↑与↑↑O↑2↑↑↑↑及↑↑S↑↑↑则生成↑↑RE↑2↑0↑3↑↑↑↑和↑↑RES↑↑↑,因而可改变相变温度和相变产物的组织结构,改善钢的加工性能和其它性能。已知加入↑↑RE 0↑↑↑.↑↑25↑↑↑%,可明显提高耐腐蚀性。如用于管材的↑↑10MnNbRE↑↑↑稀土处理钢可提高低温韧性。用于汽车材料的↑↑16MnRE↑↑↑钢可改善冷弯和冲压性能。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在↑↑ZG35↑↑↑铸钢中加入↑↑RE↑↑↑后对↑↑O↑2↑↑↑↑和↑↑S↑↑↑具有明显的净化作用,使↑↑O↑2↑↑↑↑由↑↑9↑↑↑.↑↑5 X l0↑-5↑↑↑↑降至↑↑3↑↑↑.↑↑9X 10↑-5↑ (↑↑↑因生成了↑↑RE↑2↑0↑3↑)↑↑↑,↑↑S↑↑↑从↑↑0↑↑↑.↑↑05↑↑↑%下降至↑↑0↑↑↑.↑↑007↑↑↑%↑↑(↑↑↑因生成↑↑RES)↑↑↑,夹杂物减少,提高钢液流动性能和其它性能。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在特殊钢中↑↑(↑↑↑如齿轮钢,工具钢,弹簧钢和高速钢等↑↑)↑↑↑加入↑↑RE↑↑↑后,可净化钢液,提高断裂韧性、高温强度、硬度和耐磨性。对氢致裂纹和损伤具有抑制作用。↑↑↑↑ ↑

在铁中加入↑↑RE(↑↑↑含↑↑Pr6~8↑↑↑%↑↑)↑↑↑可起到净化铁水及球化铁的作用↑↑ (↑↑↑稀土球化剂残留量为不小于↑↑0↑↑↑.↑↑01↑↑↑%↑↑)↑↑↑。用稀土硅铁↑↑(RESiFe)↑↑↑合金或稀土硅铁镁↑↑(RESiFeMg)↑↑↑可作为铁的球化剂用。↑↑↑↑ ↑

在↑↑Fe↑↑↑中加入↑↑RE↑↑↑后,可使铁中的片状石墨变为球化石墨而构成为球墨铸铁,并可消除反球化剂的↑↑Pb↑↑↑,↑↑Ti↑↑↑和↑↑AI↑↑↑等,保证了球墨铸铁的性能。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在铸铁中加入↑↑l0↑↑↑%↑↑RE(↑↑↑含↑↑Pr6↑↑↑~↑↑8↑↑↑%↑↑)↑↑↑的稀土硅铁镁合金↑↑(RESiFeMg)↑↑↑后,具有比钢性能更好的技术参数,如抗拉强度达↑↑400↑↑↑~↑↑1600N↑↑↑/↑↑mm↑2↑↑↑↑,延伸率达↑↑1↑↑↑~↑↑24↑↑↑%,冲击韧性↑↑15↑↑↑~↑↑150J↑↑↑/↑↑cm↑2↑↑↑↑,静载负荷机械性能与钢相近,屈服强度大于碳钢,仅疲劳强度比钢差些。↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前加入↑↑RE↑↑↑的稀土铸铁,因其生产工艺简便,成本低和性能优良等特点,已广泛应用于暖气片,钢锭模,铸铁管及各种机械铸件等。据统计,↑↑2004↑↑↑年全国生产铸铁约↑↑200↑↑↑万↑↑t↑↑↑,使用↑↑RESiFeMg↑↑↑约↑↑2000t↑↑↑。而使用↑↑RE(↑↑↑含↑↑Pr6~8↑↑↑%↑↑)↑↑↑加入钢中制造稀土处理钢约↑↑150↑↑↑万↑↑t↑↑↑,用↑↑RE↑↑↑量约↑↑1500t↑↑↑。预计今后这两种稀土用量将会有较大的提高。↑↑↑↑ ↑

5↑↑↑结语↑↑↑↑ ↑

近↑↑50↑↑↑年来,我国金属镨及含↑↑Pr↑↑↑的↑↑RE↑↑↑产品在生产及应用方面已取得了重要成就和较大的发展,并成为世界同行业中的生产大国。从目前总体上看,金属镨的产量及用量还不多,与我国丰富的镨资源相比,还远不能充分发挥镨资源的优势和作用。因此,今后我国要大力开展镨的应用研究,并尽快将应用成果转入工业化生产中;还要提高产品质量及降低成本,扩大出口量,占领国际市场;还应继续提高和完善生产工艺及设备水平,争取创建较大型的电解槽设备,增加单槽产量;还要做好营销秩序,保证企业的经济效益。通过这些有效的措施,以推进我国镨工业的正常健康的向前发展。↑↑↑↑