稀土对碳氮共渗过程的活化催渗及微合金化研究

研究了在碳氮共渗过程中加入稀土元素对钢的碳氮共渗动力学过程、金相组织和性能的影响。稀土可使20号钢、20CrMnTi、20CrMnMo等渗碳钢的扩渗速度提高15～20％,提高表面渗层碳氮含量,明显改善表层碳氮化合物颗粒尺寸和分布。应用于齿轮,可使疲劳寿命提高12％。稀土镧作为共渗组元,渗入钢表面,不仅改善夹杂物形貌和分布,净化晶界,并对钢表面进行了微合金化,从而改善了钢的性能。     

20钢和45钢熔盐电解稀土—硼共渗组织与性能研究

采用熔盐电解法,将硼和混合轻稀土(镧、铈、镨和钕)渗入到20钢及45钢表面,结果表明,可获得120μm厚的共渗层。渗层中稀土含量可达3～6wt％,除有FeB相外,还有REFe_7型合金相存在。经共渗后的钢表面具有很高的硬度,Hv_(100)达1800,同时具有良好的抗磨和抗腐蚀能力。     

稀土元素在钢的化学热处理中作用机理研究

根据稀土元素在化学热处理中的作用，研究稀土元素渗入到钢表层的扩渗机制和在化学热处理中的活化催渗机理。在８６０℃稀土碳氮共渗过程中，稀土的扩散系数为１．０６×１０￣（－１４）ｍ￣２／ｓ。     

等离子W-Mo-Dy及W-Mo共渗的组织结构研究

在不同含碳量的钢表面进行等离子W-Mo-Dy和W-Mo共渗,采用光学显微镜观察合金渗层的显微组织和厚度,使用X射线衍射仪(XRD)对合金渗层进行相结构分析,利用附带能谱仪的扫描电镜(SEM)对合金渗层进行形貌观察和成分检测。研究结果表明:稀土Dy能促进合金元素的扩散使合金渗层厚度增加,20钢、45钢、T8钢W-Mo-Dy和W-Mo共渗合金层厚度分别为128,75,47μm及107,59,26μm;W-Mo-Dy共渗组织较W-Mo共渗组织更细小,多为等轴晶,而后者为柱状晶;W-Mo-Dy共渗合金层中有析出的第二相,由Fe,Mo,Dy构成;20钢的W-Mo-Dy共渗合金层主要由Fe(W,Mo,Dy),Dy2O3和少量的DyFe10Mo2,Dy等相组成,在45钢和T8钢表层出现M6C碳化物,随着含碳量增加,碳化物的含量也增加;W-Mo共渗合金层的表面呈上凸的胞状组织,排列致密,W-Mo-Dy共渗的表面形貌在胞状组织的中心出现块状的结晶组织。     

表面气相扩渗稀土法处理铝青铜的耐蚀性能研究

采川X射线光电子能谱、离子探针剥蚀分析和扫描电镜等方沙研究了化学气相扩渗稀土对铝青铜合金耐蚀性能的影响。结果表明,在该合金表面有微量铈渗入,电位-时间曲线、交流阻抗和失重试验等还证明,渗铈能提高铝青铜表面耐蚀性能。     

稀土元素对40Cr钢氮化过程的影响

本文研究了稀土元素对40Cr钢氮化过程的活化催渗、显微组织和抗滑动磨损性能的影响。结果表明:稀土对40Cr钢氮化过程有显著的活化催渗作用,渗速可提高25～30％;稀土在氮化的同时被渗入到钢的表层起微合金化作用,改善了氮化层中氮化物的形态、分布和大小,渗层的韧性也有所提高;经稀土氮化处理的40Cr钢的抗滑动磨损性能明显优于普通氮化处理的,且摩擦系数也显著降低。     

稀土在熔盐被覆铬碳化物中的作用研究

研究了熔盐被覆铬碳化物的工艺过程，着重探讨了稀土对Ｔ１２Ａ钢熔盐渗铬的催渗及微合金化作用机理。结果表明，在加入稀土的熔盐中渗中提高渗速３０％－５６％，同时还能提高工件表面的抗氧化和耐腐蚀性能以及工件的使用寿命。     

钐对K3PW12O40配合物气相扩渗的物相及导电性研究

采用气相扩渗的方法,对K3PW12O40.7H2O配合物进行稀土Sm的化学热扩渗.利用IR,XRD,TG-DTA和XPS等手段对扩渗后配合物的结构进行了表征和研究,发现在720℃下扩渗后的主要产物是β-W2N.XPS能谱分析证实了稀土的存在且与化合物有一定的键合作用.采用四极法对扩渗前后的试样进行了导电性能测试,扩渗后试样的导电性提高了3.1×104倍.分析了电阻、电导率与温度变化的关系曲线,发现此材料的导电性在672℃后电阻趋于0.     

稀土对38CrMoAl钢软氮化层抗冲蚀磨损性能的影响

研究了稀土元素对38CrMoAl钢软氮化层抗冲蚀磨损性能的影响. 结果表明: 与软氮化相比, 稀土软氮化提高了38CrMoAl钢的抗冲蚀磨损性能, 同时提高了软氮化层的硬度以及钢的冲击韧度. 由于软氮化时稀土的渗入, 改善了渗层组织, 从而提高了38CrMoAl钢的抗冲蚀磨损性能和机械性能. 扫描电子显微镜对冲蚀磨损试样表面形貌的观察发现, 普通软氮化层的磨损特征为塑性变形形成的犁沟剥落, 并伴随着萌生横向裂纹, 有大块磨屑剥落; 而稀土软氮化层则为塑性变形形成的犁沟剥落.     

La, Ce对Ge-W-Co多金属氧酸盐的气相扩渗及导电性研究

报道了采用多元渗的方法对K6HCoGeW11O40氧酸盐进行了稀土的气相扩渗. 根据氧酸盐的TG-DTA测试结果确定了稀土扩渗的温度, 扩渗后的化合物经ICP分析测试表明, 微量的La, Ce可渗入到试样中; 对其XPS的测试结果证实La, Ce与氧酸盐中其他组分有键合作用; 对比扩渗前后化合物的XRD谱图发现, 扩渗前后化合物的衍射峰有明显的不同, 预期得到了新的化合物. 利用四电极法和交流阻抗法对扩渗前后样品的导电性能进行了测试, 结果表明扩渗后试样的电导率比扩渗前的电导率提高了2.95×103倍. 对扩渗后样品的变温交流阻抗谱分析显示, 250 ℃时其导电类型发生了转变.     

稀土对复合表面处理H13钢耐磨性和高温抗氧化性的影响

利用扫描电镜、Ｘ射线能谱分析和Ｘ射线结构分析方法,研究了Ｈ１３钢在无毒盐浴中添加ＣｅＯ２进行液体硫氮碳共渗,然后再进行氧化处理的复合工艺中,稀土对改善Ｈ１３钢耐磨性和高温抗氧化性所起的作用。结果表明,添加稀土元素表面处理可以使钢的耐磨性和高温抗氧化性显著提高。稀土的作用机制在于：细化渗层中氮碳化物、屡碳化物的分布状况、增强氧化膜与相邻相之间结合力及缓解热应力。     

稀土-硅共渗对Ni_(80)Cr_(20)合金抗氧化性影响的研究

本文研究了在900℃下采用稀土复合处理剂粉末包渗法对Ni_(80)Cr_(20)电热合金表面进行5h稀土-硅共渗后的抗氧化性能。结果表明,在约1050～1200℃范围内,与未渗样品相比,渗样的反应分数减小,氧化反应表观活化能增加,抗氧化性提高;扩散为反应过程的控制步骤。渗样抗氧化性提高的主要原因是,稀土元素首先渗入Ni_(80)Cr_(20)电热合金表面,并在氧化过程中使氧化膜结构得到改善。     

钢中稀土对表面渗碳的促进作用

研究了不含稀土与含同量稀土的２０钢经过气体渗碳后的渗层厚度及试件从表层向内部的变化。发现在相同的渗碳条件下,含稀土的２０钢比不含稀土的２０钢渗碳层厚度显著增加,并且随稀土含量由０－０．０３２％而不断增加。     

中国稀土在钢中的应用

中国稀土在钢中的应用经历了三个阶段:从70年代末开始的加入方法研究,基本解决了稀土处理钢原先存在的技术难题,能够稳定地利用稀土对钢中硫化物的形态控制;开发出一些性能得到改善的稀土处理钢,观察到稀土对低硫钢的性能和钢中氢的行为有明显的影响;稀土在钢铁材料表面工程中的应用,扩大了稀土处理钢的涵义。     

稀土对3Cr2W8V钢多元共渗及金相组织的影响

(一)实验方法 经调质处理尺寸为10×10×10mm的3Cr2W8V钢试样,在7kW井式滴控坩埚炉中,采用滴注式气体共渗工艺,共渗介质为自配的稀土渗剂,稀土加入量为5g/L,在580℃进行共渗处理。 用Plasma 300 ICP和X射线衍射仪分析检测稀土;用显微硬度法确定渗层深度和显微硬度分布。     

稀土对盐浴渗钒动力学的影响

在盐浴渗钒中添加稀土对表面渗钒有明显的催渗作用,渗钒速度约提高３０％－４０％,。对９５０℃经不同时间渗钒的试样测定渗层度（ｘ）。将ｘ及所对应时间（ｔ）代入经验公式ｘ＾ｎ＝Ｋｔ（ｌｎｘ＝ｌｎＫ／ｎ＋ｌｎｔ／ｎ）,经一元线性回归处理可知,ｘ与ｔ之间满足ｘ＾２＝Ｋｔ抛物线关系,添加稀土可以加快渗剂反应而增大渗剂钒势。稀土的强还原性使钢件表面的氧化还原而活性其表面,稀土渗入钢基体和ＶＣ渗层,会增大晶体缺陷密度,使碳原子扩散易于进行,稀土的添加可降低碳原子扩散激活能,起到催渗的效果。     

铈对T91钢冲击韧性的影响

为了降低T91钢中的夹杂物对性能的影响,采用Ce变质处理后对其进行室温、-20,-40℃冲击试验,并采用扫描电镜、透射电镜和能谱观察分析冲击断口和显微组织。实验结果表明:Ce对T91钢夹杂物的变质净化作用显著,加稀土后T91钢的断口低温冲击呈现韧窝断裂,低温冲击有解理面出现且冲击功值比未加稀土值提高30.9%。Ce对T91钢在室温,-20,-40℃冲击性能的提高作用显著。     

稀土对钛合金钢的析出与组织性能的影响

概述了稀土在钢中的研究现状,并重点说明了稀土在钛合金钢中的作用机制及对钢的组织与性能的影响。稀土加入钢中后起到细化了组织晶粒、净化钢液、细化夹杂的作用,改善了钢的力学性能、抗腐蚀性等性能;稀土加入含钛钢中后,对含钛第二相以及组织与性能起到一定积极作用,细小的TiN与TiC颗粒经常用于改善晶粒大小和改善钢的切削韧性和耐磨性等特点,对奥氏体晶粒的细化程度更加明显,促进了含细小钛第二相的富集、夹杂的弥散分布、夹杂的球化等,更为有效的改善钢的组织与性能。     

稀土Ce~(4+)和香兰素在H_3PO_4介质中对钢的缓蚀协同效应

采用失重法、电化学法和紫外-可见吸收光谱研究了3.0mol/LH3PO4介质中,稀土Ce4+和香兰素(4-羟基-3-甲氧基-苯甲醛)对冷轧钢的缓蚀协同效应。结果表明,香兰素对冷轧钢有中等程度的缓蚀作用,缓蚀率随其浓度的增加而增大,最大缓蚀率为66%,在钢表面的吸附符合Freundlich吸附模型;稀土Ce4+对冷轧钢的缓蚀作用较差,最大缓蚀率仅为20%左右。稀土Ce4+和香兰素复配后对冷轧钢产生了明显的缓蚀协同效应,最大缓蚀率可达90%。稀土Ce4+和香兰素在H3PO4介质中复配后形成了新的配合物,为混合抑制型缓蚀剂。     

稀土对BaTiO3陶瓷的气相化学热扩渗及其电性能研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗稀土元素，稀土扩渗使BaTiO₃陶瓷的电性能发生了显著变化。室温电阻率明显下降，从4.3×10⁹Ω·m变为4.84Ω·m;随着频率增大和温度升高，交流电导逐渐增大，BaTiO₃陶瓷的导电性更强。稀土扩渗使BaTiO₃陶瓷的介电常数明显增加，尤其在低频下增加显著;介电常数随温度的变化呈明显的PTC效应，并使BaTiO₃陶瓷的居里温度升高为124.9℃。经XRD分析，扩渗的稀土元素并没有进入BaTiO₃陶瓷的晶格中，而是存在于晶界上。经XPS测试分析，稀土扩渗后的BaTiO₃陶瓷中钡、钛、稀土等都存在着不同程度的变价，因而导致了BaTiO₃陶瓷电阻率的降低。TG-DTA曲线分析表明，稀土扩渗后的BaTiO₃陶瓷有较好的高温热稳定性。