張 明

（中國(guó)國(guó)際工程咨詢有限公司，北京 100048）

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境不斷改善，國(guó)內(nèi)各產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景十分良好，尤其是金屬及其合金的制造企業(yè)，在企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)量上都得到了有效增長(zhǎng)，為了進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)發(fā)展，提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)必須要提高產(chǎn)品制造效率與質(zhì)量，而稀土元素由于其具有很高的化學(xué)活性和原子半徑，應(yīng)用到有色金屬及其合金中時(shí)往往會(huì)起到良好的效果，有效改善合金的性能，從而被廣泛應(yīng)用。

1 稀土元素在鋁及其它有色金屬中應(yīng)用的作用

1.1 對(duì)有色金屬的變質(zhì)處理

由于稀土元素的原子半徑相對(duì)較大，所以其化學(xué)活性比有色金屬要高，在將稀土元素融于有色金屬當(dāng)中時(shí)，可以起到提高有色金屬內(nèi)部組織活性及其性能的作用，對(duì)有色金屬表面存在的缺陷進(jìn)行填補(bǔ)，使得有色金屬的界面張力減弱，在有色金屬內(nèi)部晶粒的表面生成一層氧化活性膜，對(duì)有色金屬進(jìn)行有效保護(hù)。另外，在高溫環(huán)境下，稀土元素的融入能夠改變晶粒的形態(tài)與晶粒間的距離，從而提高有色金屬的可應(yīng)用性[1]。

1.2 對(duì)有色金屬的凈化處理

有色金屬的內(nèi)部都會(huì)摻雜著其它雜質(zhì)，由于雜質(zhì)的類型與含量不同，會(huì)對(duì)有色金屬的可應(yīng)用化合物的形成造成影響，導(dǎo)致有色金屬無(wú)法被實(shí)際應(yīng)用，或者應(yīng)用效果不佳[2]。而稀土元素則可以對(duì)有色金屬內(nèi)部摻雜的雜質(zhì)進(jìn)行有效凈化，比如稀土元素在應(yīng)用到鋁反應(yīng)中時(shí)，由于稀土元素的存在改變了鋁原有的固溶方式，將鋁的電阻降低，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。

另外，稀土元素還可以與有色金屬中的氧或者硫元素進(jìn)行反應(yīng)，并生成性質(zhì)比較穩(wěn)定的化合物RE2O3、RES等，在高溫作用下會(huì)進(jìn)一步生成難溶于水的REN；同時(shí)稀土元素對(duì)有色金屬中的氫元素具有較強(qiáng)的吸附力，可以有效的降低有色金屬中氫的含量[3]。

1.3 對(duì)有色金屬合金化的處理

稀土元素主要以固溶的方式融入在有色金屬當(dāng)中，通過(guò)固溶的方式來(lái)增加阻力，致使有色金屬內(nèi)部元素錯(cuò)位重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬元素的性能強(qiáng)化，并會(huì)在有色金屬內(nèi)部形成含有稀土元素的新相，分均分布在有色金屬晶粒之中，最終完成對(duì)有色金屬合金化的處理[4]。

1.4 提高有色金屬的性能

稀土元素被應(yīng)用到有色金屬及其合金當(dāng)中，會(huì)提高合金內(nèi)部的耐腐蝕性與耐高溫性，改變有色金屬及其合金的實(shí)際應(yīng)用性能，在工業(yè)應(yīng)用中，具有很高的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的有色金屬處理工藝。

2 稀土元素在鋁及其它有色金屬中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 稀土元素在鋁和鋁合金中的實(shí)際應(yīng)用

近年來(lái)，隨著稀土元素的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，其在制造鋁合金與其它含鋁制品中獲得廣泛的應(yīng)用，并且取得了十足的進(jìn)步，稀土元素的應(yīng)用在鋁制品的除氣、除雜、細(xì)化變質(zhì)等方面都起到良好的應(yīng)用效果，而且對(duì)鋁合金及其它含鋁制品的熱塑性、耐腐蝕性、耐熱性等具有明顯提高作用，應(yīng)用范圍與應(yīng)用對(duì)象逐漸增多，應(yīng)用發(fā)展前景良好。

我國(guó)在鋁和鋁合金中應(yīng)用稀土元素具備較高的應(yīng)用水平，其中不乏自主發(fā)明與創(chuàng)新，例如我國(guó)是首個(gè)利用稀土元素去抑制硅元素對(duì)鋁制品的導(dǎo)電性能造成損害的國(guó)家，并且成功地將電力用鋁中硅元素的最高允許含量從0.09%提高到0.14-0.15%，該技術(shù)已經(jīng)得到廣泛推廣并應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，為我國(guó)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2.2 稀土元素在鎂和鎂合金中的實(shí)際應(yīng)用

鎂合金是近年來(lái)出現(xiàn)的新型合金，其強(qiáng)度比剛還要高，而且阻尼容量與減震性能好，因此被廣泛的應(yīng)用在航天航空領(lǐng)域，取得良好的成績(jī)，但是鎂合金的耐熱、機(jī)械性能一般，而且鑄造、焊接也存在一定性能不足的問(wèn)題。

然而，如果在鎂合金鑄造過(guò)程中加入適當(dāng)?shù)南⊥猎?，不但可以提升鎂合金的流動(dòng)性能，還能夠降低其微孔率，提高其氣密性，改善鎂合金的熱裂和疏松情況。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的鎂合金能夠在200-300攝氏度的高溫下保持較高的金屬?gòu)?qiáng)度與抗蠕變性能。

2.3 稀土元素在鋅合金中的實(shí)際應(yīng)用

單一的鋅礦很少，鋅礦資源通常以鉛鋅礦為主，我國(guó)的鉛鋅礦資源比較豐富，全國(guó)鋅儲(chǔ)備量高達(dá)9000多萬(wàn)噸，居于世界第四位，開(kāi)采出來(lái)的鋅元素大部分被用來(lái)鍍鋅或者制造鋅合金。

國(guó)際上應(yīng)用比較廣泛的熱鍍鋅合金工藝會(huì)產(chǎn)生較高的含鋁量，可以達(dá)到5%，對(duì)鋼制結(jié)構(gòu)的熱鍍鋅鍋會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕，所以我國(guó)自主研發(fā)了低鋁含量的Zn-Al-RE和Zn-Al-Mg-RE兩種鋅合金，鍍鋅層的耐腐蝕性完全能夠達(dá)到實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)，并且在鋅合金中添加稀土元素能夠使鍍液表面的張力降低，使鍍鋅層表面更加均勻、亮度更好，鋅耗量低，該合金已經(jīng)廣泛應(yīng)用到鍍管、鍍絲等方面，收到良好效果[5]。

2.4 稀土元素在銅和銅合金中的實(shí)際應(yīng)用

由于稀土元素在高溫環(huán)境下能夠與有色金屬內(nèi)部含有的氧、硫元素發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)其產(chǎn)生凈化作用，并且能夠改變有色金屬內(nèi)部摻雜雜質(zhì)的形態(tài)，對(duì)其產(chǎn)生變質(zhì)、合金化作用，提高有色金屬實(shí)用性能，所以在銅與銅合金中添加稀土元素能夠有效提高銅和銅合金的導(dǎo)電性能、機(jī)械性能與高溫塑性及抗氧化性能等，能夠有效緩解銅和銅合金在加工塑造過(guò)程中出現(xiàn)的脆裂問(wèn)題，被廣泛應(yīng)用到導(dǎo)電銅、電銅合金以及仿金材料等方面，應(yīng)用范圍極廣。

3 結(jié)論

綜上所述，稀土元素在鋁及其它有色金屬中應(yīng)用具有改變金屬固有特性、提高金色各方面性能的作用，在鋁及其它有色金屬產(chǎn)品的制造方面具有實(shí)際應(yīng)用意義，應(yīng)該得到廣泛的關(guān)注，并不斷提高制造工藝，充分利用稀土元素的特點(diǎn)去提高金屬制品的實(shí)用性能，將稀土元素的作用發(fā)揮出來(lái)，推動(dòng)我國(guó)有色金屬制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。