稀土金屬和合金材料1.ppt

第四章 稀土金屬和合金材料,稀土金屬制備方法常用的有兩種：熔鹽電解法和金屬熱還原法。La、Ce、Pr、Nd及混合輕稀土金屬常采用前者：而Sm、Eu及重稀土金屬則常采用后者。,第一節(jié) 稀土金屬材料的制備和加工,一、熔鹽電解法制備稀土金屬 熔鹽電解法是在一定形式的電解槽中和特定形式的熔鹽體系中進(jìn)行的。電解槽為鋼制外殼，內(nèi)襯耐火材料及石墨槽。一般石墨為陽(yáng)極，Mo棒為陰極，外通低電壓大電流的直流電。電解質(zhì)為處于熔融態(tài)的稀土化合物。其原理為電解原理，涉及概念： 分解電壓使電解質(zhì)能長(zhǎng)時(shí)間分解的最小理論電壓。要使電解質(zhì)離解為離子，必須加以一定的電壓，否則不可能實(shí)現(xiàn)離子導(dǎo)電的電解過(guò)程。由熱力學(xué)得分解電壓為,E理=G/nF G標(biāo)準(zhǔn)生成自由能 E理分解電壓 F法拉第常數(shù) n物質(zhì)的價(jià)數(shù) 分解電壓低的金屬尤先折出。圖41 稀土氯化物熔鹽電解示意圖 放電離子在電極上得到或失去電子而轉(zhuǎn)變?yōu)椴粠щ姷脑拥倪^(guò)程，叫離子放電，簡(jiǎn)稱放電。 熔鹽電解按電解質(zhì)的組成分為氯化物電解和氧化物氟化物電解。,（一）氯化物熔鹽體系的電解 原料：用稀土氯化物（RECl3nH2O）做主原料，加一定量的KCl或NaCl做助熔劑（降低熔點(diǎn)），在820900溫度下進(jìn)行熔鹽電解。 原理：按下列電解方程進(jìn)行,電解過(guò)程中，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子RE3+向陰極遷移，在陰極表面得到電子被還原為金屬；而陰離子Cl則向陽(yáng)極遷移，在陽(yáng)極表面失去電子而被氧化成Cl2氣放出。由于KCl的分解電壓比RECl3的分解電壓高，故它一般不分解消耗。電解過(guò)程中不斷消耗的是RECl3，只要不斷補(bǔ)充它并保持電解質(zhì)成分不變，則電解就能連續(xù)進(jìn)行不去。 為了保證電解金屬的純度：,1）原料要預(yù)先提純、凈化、烘烤、脫水，以防止活潑性較低的元素首先放電折出，污染金屬。 2）要精選電解槽及電極材料，以防止被高溫稀土氯化物所浸蝕。 3）原料中要盡量減少變價(jià)金屬Sm、Eu的含量。因?yàn)镾m+2和Sm+3價(jià)離子在兩極間來(lái)回氧化還原，而空耗電源，使電流效率降低。 其它如溫度、電流強(qiáng)度、電解槽結(jié)構(gòu)（電場(chǎng)分布）等也要精心考慮，只有找到最佳工藝才能獲得高品位產(chǎn)品。,（二）氧化物氟化物熔鹽體系的電解 該法是近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的能高質(zhì)量、低成本且污染小的一種電解制備稀土金屬的方法。它是在950左右，使稀土氧化物在稀土氟化物和LiF（or BaF2）中先溶解、電離，而后再在兩極上放電。電解槽與前類似，電解反應(yīng)：,生產(chǎn)中除了監(jiān)控電流密度，電解溫度外，還特別要對(duì)加入氧化稀土的速度嚴(yán)格控制，快和慢都不利于電解進(jìn)行。這是因?yàn)槭芟⊥裂趸镙^小溶解度所限制。另外，隨電解進(jìn)行，陽(yáng)極碳棒和石墨槽要不斷消耗，需不斷更換。,二、金屬熱還原法制備稀土金屬 金屬熱還原法主要包括如下三個(gè)主要步驟： 1無(wú)水稀土鹵化物的制備 由于稀土氧化物結(jié)合的十分穩(wěn)定，在一般條件下很難被還原為金屬。故常將其轉(zhuǎn)化為氟化稀土或氯化稀土才能被還原。所以制備高純無(wú)水的稀土鹵化物是熱還原法的第一步，通常有下列三種方法： （1）水合稀土鹵化物脫水 將稀土氧化物氯化、氟化所得的是含水稀土鹵化物,將沉淀物RECl36H2O or ReF37H2O中的結(jié)晶水除去，以便減少金屬的氧含量是脫水的主要任務(wù)。然而水合稀土鹵化物在加熱脫水時(shí)，總要伴隨水解反應(yīng)而生成鹵氧化物。,結(jié)果增加氧含量。因此鹵化物脫水要在一定的真空狀態(tài)下，并添加一定的脫水劑進(jìn)行，其中加鹵化銨是一個(gè)很好的辦法，因?yàn)樗上u氧化物：,（2）用氟化氫氣體直接氟化（干法氟化） 將氟化氫氣體通入600的裝有稀土氧化物的反應(yīng)爐中，發(fā)生如下反應(yīng),可得無(wú)水氟化物。,（3）用氟化氫銨氟化 將氧化稀土與氟化氫銨混合，真空加熱到200300，發(fā)生反應(yīng) 然后升溫到450以上，將多余的氟化氫銨及反應(yīng)生成的氟化銨蒸餾除去。 前者叫濕法氟化，后者叫干法氟化，后者有發(fā)展前景。,2金屬熱還原 根據(jù)稀土金屬、氟化物、氯化物的特性（熔點(diǎn)、蒸汽壓）可選用不同的金屬作還原劑，通常有下列四種： （1）稀土氟化物的鈣熱還原 以稀土氟化物為原料，以金屬鈣作還原劑，在真空感應(yīng)電爐內(nèi)于鎢或鉭坩堝內(nèi)，發(fā)生下列反應(yīng)：,主要用于生產(chǎn)Y、Dy、Gd、Tb、Ho、Er、Lu、Sc，也可制備La、Ce、Pr、Nd等。,（2）稀土氯化物鈣、鋰熱還原 主要用于生產(chǎn)輕稀土金屬，如Pr、Nd，對(duì)重稀土，因其稀土氯化物蒸汽壓高，易揮發(fā)而不利于生產(chǎn)。 （3）稀土氧化物的La、Ce還原蒸餾。 此法是利用金屬Sm、Eu、Tm、Yb的蒸氣壓比La、Ce蒸汽壓大很多的特性，可直接由其氧化物與La、Ce反應(yīng)而蒸餾得到金屬，反應(yīng)為 主要生產(chǎn)Sm、Eu、Tm、Yb等金屬。,（4）中間合金法 該方法是基于稀土氟化物的鈣熱還原法，但反應(yīng)是在金屬M(fèi)g和無(wú)水氯化鈣存在條件下進(jìn)行的。其過(guò)程是：稀土氟化物經(jīng)鈣還原生成的稀土金屬與金屬鎂形成低熔點(diǎn)合金，氟化鈣渣與氯化鈣生成熔點(diǎn)低、比重輕且與稀土鎂合金易分離的渣，所得合金用真空蒸餾除去鎂和鈣。 3重熔凈化與成型 上述過(guò)程所生產(chǎn)的粗金屬一般含有較多的Ca、CaF2、O2、Fe、Ta 等雜質(zhì)。通常還需要在真空感應(yīng)電爐中于W、Ta坩堝內(nèi)重熔，將易揮發(fā)雜質(zhì)除去，并將稀土金屬鑄造成所需的形狀。,三、稀土金屬的提純 熔鹽電解和金屬熱還原生產(chǎn)的稀土金屬純度一般為98%99%。要想得到純度更高的稀土金屬，還需利用下述方法作進(jìn)一步的提純。 （一）熔鹽萃取法 在冶金過(guò)程中，各種雜質(zhì)在熔融的金屬與渣之間的分布多少是不同的，而熔鹽萃取就是以此為根據(jù)的一種提純金屬的方法。例如，用鈣熱還原法制備的YMg中間合金，在真空條件下，用YF3和CaCl2的混合鹽在熔融狀態(tài)下進(jìn)行萃?。ㄟ^(guò)程是在Ti制坩堝內(nèi)，真空加熱950并緩慢攪拌約30分鐘，然后澆鑄冷卻除渣）。又如用DyF3萃取金屬鏑等。經(jīng)過(guò)熔鹽萃取后，所得的金屬釔純度很高，其中雜質(zhì)Fe、Ni、Ta、O、Si等都在0.03%以下，而C、F、H、N、Cu、Ca、Mg、Ti等則在0.01%以下。Y純度達(dá)99.9%左右。,（二）真空熔煉法 是指把待提純金屬在1.33102Pa真空下，加熱到熔點(diǎn)以上，使其中蒸汽壓較高的各種雜質(zhì)如Ca、Mg、Zn、Mn除去。特別經(jīng)過(guò)真空電弧爐滴熔凈化，還可去除一些氣體雜質(zhì)。 （三）真空蒸餾法 這是目前能工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)高純稀土金屬的主要方法。各種元素的蒸汽壓公式可表示為： LogP=AT1+BlogT+CT+D 從一些手冊(cè)中可查到各種金屬的A、B、C、D值，代入上式即可求得它的蒸氣壓與溫度T的關(guān)系。當(dāng)在適當(dāng)?shù)臈l件下（溫度、真空度）加熱待蒸餾的金屬時(shí)，由于其有較大的蒸汽壓而快速蒸餾，并被冷卻塔收集。而蒸汽壓較低的其它金屬及稀土金屬與O、N、C的化合物則留在渣中，達(dá)到與金屬分離的目的。用該法制得的高純Tb、Dy、Sc、Sm等純度可達(dá)99.99%。,（1）純金屬的蒸氣壓Po （2）合金元素i的蒸氣壓Pi ai為活度（即有效濃度），i為活度系數(shù)，Ni為摩爾分?jǐn)?shù)濃度。按i的值偏離1的程度可將實(shí)際熔體分為三種情況： =1（理想熔體） Pi= NiPio 與純組元蒸氣壓相當(dāng) i1（正偏差） PiNiPio 有利于組分i的蒸發(fā) i1（負(fù)偏差） PiNiPio 不利于組分i的蒸發(fā) 下面以粗鈧為例，說(shuō)明如何確定其中任一雜質(zhì)元素的i。 （3）真空蒸餾粗鈧時(shí)，雜質(zhì)i和主體金屬鈧蒸發(fā)量間的關(guān)系。 理論上可推得：,該式表示在一定的溫度T和壓強(qiáng)P時(shí)，若t秒內(nèi)揮發(fā)出基體物質(zhì)鈧為 克，揮發(fā)出雜質(zhì)元素為 克，而它們?cè)谌垠w中的總質(zhì)量分別為 ，則利用真空蒸餾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可求得它們的揮發(fā)率（即揮發(fā)百分?jǐn)?shù)）分別為,于是可利用（3）式求得在一定T、P條件下的揮發(fā)系數(shù)i，再利用關(guān)系,求出雜質(zhì)元素i的活度系數(shù)，進(jìn)而分析從粗鈧中去除雜質(zhì)i的條件和程度。,（4）在粗鈧中添加適量高純鎢去除鈧中難除雜質(zhì)Fe、Co、Ni、Cr等。 應(yīng)用“合金相形成理論”進(jìn)一步分析計(jì)算了粗鈧中這類難去除雜質(zhì)分別與主體元素鈧和添加元素鎢之間的交互作用強(qiáng)度值（即原子尺寸因素，電負(fù)性因素，電子濃度因素的綜合度量），發(fā)現(xiàn)這些雜質(zhì)在鎢中的熔解度遠(yuǎn)大于在鈧中的溶解度，這就為添鎢可改變這類雜質(zhì)的活度系數(shù) 達(dá)到從鈧中去除它們的實(shí)驗(yàn)工藝找到了理論依據(jù)。 （5）真空蒸餾法的進(jìn)一步研究課題 其一不同稀土元素的高純度提純及其機(jī)理研究（技術(shù)指標(biāo)） 其二最佳蒸餾速度的確定（經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）,（四）區(qū)域熔煉法 區(qū)域熔煉最早是人們用以提純半導(dǎo)體硅的基本方法。它利用材料凝固時(shí)，雜質(zhì)在固相和液相中濃度不同的性質(zhì)而進(jìn)行的。此法是將一個(gè)寬度不大的熔區(qū)，按確定的移動(dòng)方向和速度從條狀稀土金屬的一端移動(dòng)向另一端。在此過(guò)程中，稀土中的低熔點(diǎn)雜質(zhì)沿區(qū)熔方向移向棒的終端；而高熔點(diǎn)雜質(zhì)相反，匯聚于棒的始端，最終達(dá)到雜質(zhì)分別集中于棒的首尾端，而使棒中部達(dá)到高的提純。提純效果與多種因素有關(guān)：其中，雜質(zhì)分離系數(shù)的大小，熔區(qū)的寬窄及穩(wěn)定度，熔區(qū)移動(dòng)速度的快慢，區(qū)熔次數(shù)等最為重要。有資料報(bào)道，用此法制得的稀土金屬純度接近99.99%。 （1）分凝效應(yīng) 合金凝固時(shí)，溶質(zhì)原子要在固、液兩相中發(fā)生重新分配，也就是說(shuō)將溶質(zhì)均勻分布的合金溶化后再凝固，則在固、液兩相中溶質(zhì)的濃度不再相同，這種現(xiàn)象叫分凝效應(yīng)。這一點(diǎn)可從熱力理論來(lái)理解。 設(shè)溶質(zhì)B在固、液相中的化學(xué)勢(shì)為,為溶質(zhì)在固、液相中的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)。,為溶質(zhì)在固、液相中的活度（即有效濃度,。當(dāng)兩相平衡時(shí)，,利用溶質(zhì)B在兩相中的化學(xué)勢(shì)相等關(guān)系，由上式可得：,對(duì)稀溶體，其活度系數(shù),（2）分配系數(shù) a）平衡分配系數(shù)K0,它直接反映了溶質(zhì)原子在固、液兩相中重新分配的能力。只要并且偏離1越大，越有顯著的分凝效應(yīng)。 b）有效分配系數(shù)Ke 對(duì)實(shí)際凝固過(guò)程，考慮到固液界面前面的邊界層厚度 ，凝固速率v以及液態(tài)中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)D的影響后，則有,（3）區(qū)熔提純法 在一根溶質(zhì)濃度為Co且成分均勻分布的金屬棒上套一感應(yīng)加熱器，使試棒產(chǎn)生寬度為 l 的局部熔區(qū)，通過(guò)緩慢移動(dòng)感應(yīng)加熱器使棒由左向右逐步分段溶化并隨之又逐步凝固，利用分凝效應(yīng)，可得熔質(zhì)經(jīng)一次區(qū)熔后的分布方程為,對(duì)k0=0.1的材料，只需5次區(qū)熔，可將雜質(zhì)含量降低103數(shù)量級(jí)，所以這是提純半導(dǎo)體硅、鍺材料的基本方法。 （4）區(qū)熔提純稀土金屬 a）懸浮區(qū)熔時(shí)穩(wěn)定熔區(qū)的建立 b）不同稀土金屬中的不同雜質(zhì)的分配系數(shù)Ke、Ko的測(cè)定 c）第二相的出現(xiàn)及尾端雜質(zhì)的倒流現(xiàn)象對(duì)雜質(zhì)分布的影響,（五）固態(tài)電遷移法 又稱固態(tài)電傳輸法（或固態(tài)電解法）。本方法的原理是：在強(qiáng)直流電場(chǎng)作用下，被電場(chǎng)加速的電子撞擊在雜質(zhì)離子上，使其緩慢沿電子移動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，（有少數(shù)雜質(zhì)則與電子運(yùn)動(dòng)方向相反），使金屬中部得到提純。其操作是使直流電通過(guò)一個(gè)在真空中或惰性氣氛中的稀土金屬棒，該棒由于焦耳熱被加熱到熔點(diǎn)下100200，經(jīng)幾天幾周的電遷移，金屬中部的純度可達(dá)99.99%左右。特別對(duì)間隙雜質(zhì)C、O、H、N、B等分離效果最為明顯。 （1）電遷移的簡(jiǎn)單理論描述電遷移時(shí)作用在離子i上的力 如圖，當(dāng)有直流電通過(guò)固態(tài)金屬時(shí)，金屬中電子具有的動(dòng)量通過(guò)碰撞就可能要傳遞給金屬中的某些離子。所以，離子i除受電場(chǎng)力外，還受到一個(gè)來(lái)自與電子動(dòng)量交換而產(chǎn)生的“拖力”。假設(shè)拖力Fei正比于電場(chǎng)強(qiáng)度E，則有,稱為拖拉系數(shù)，再考慮上電場(chǎng)E作用在i離子上的力,e是電子的電量，Zi是離子的實(shí)際價(jià)數(shù) 于是i離子受到的凈作用力為,拖力的微觀實(shí)質(zhì)和定量描述需從散射理論和微擾理論去考慮。已有兩個(gè)模型導(dǎo)出了結(jié)果，但缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去評(píng)估其優(yōu)缺點(diǎn)。 （2）固態(tài)電遷移提純?cè)?對(duì)于含均勻分布溶質(zhì)濃度為C0的棒達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，并假定溶質(zhì)在兩端和表面通量為零，則溶質(zhì)通量 ji 在x方向滿足下列方程,（3）固態(tài)電遷移提純稀土金屬 a）去除間隙雜質(zhì)O、C、N、H等特別有效 b）減小來(lái)自環(huán)境的污染和控制端點(diǎn)的通量 c）所需時(shí)間太長(zhǎng)（約100-300h） 多種方法聯(lián)合應(yīng)用于稀土金屬的提純 （1）先真空蒸餾，接著區(qū)熔提純，最后再電遷移提純。 （2）區(qū)熔電遷移聯(lián)合提純。,由此可知，在棒的一端（X=l）的濃度遠(yuǎn)低于開(kāi)始濃度C0，因此達(dá)到了提純的目的。,四、稀土金屬粉末的制取 稀土金屬是活潑金屬，其粉末的化學(xué)活性更大，故較難制備與保存。用一般機(jī)械制粉法（球磨）難以獲得高質(zhì)量的稀土金屬粉末。目前采用的方法是“稀土金屬氫化氫化物脫氫”的工藝方法。稀土金屬極易和氫作用，生成稀土氫化物,ReHX的晶格常數(shù)增大，體積增加，因此致密的稀土金屬氫化后變成質(zhì)地松脆，易于研磨的物質(zhì)。在真空中加熱脫氫反應(yīng)為,脫氫的稀土再稍加研磨，即可獲得微細(xì)稀土金屬粉末。,五、稀土金屬材料的加工 稀土金屬化學(xué)性質(zhì)活潑，易于與空氣中的氧、氮起反應(yīng)或被加工工具表面的油污、雜質(zhì)所污染。為了避免和減少這種污染，加工過(guò)程應(yīng)采用相應(yīng)的保護(hù)措施，如真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。 通過(guò)擠壓、軋制、拉伸、鍛壓等工序，我們已能制得稀土金屬的棒材、絲材、板材、箔材及粒狀，以滿足其在冶金工業(yè)，電子工業(yè)，核工業(yè)等領(lǐng)域的需求。,第二節(jié) 稀土合金材料,廣義說(shuō)來(lái)，稀土合金材料應(yīng)包括：稀土金屬合金（即混合稀土金屬）、稀土合金鋼以及稀土的鋁、銅、鎂、鎳、鈦、鎢、鉬合金及稀土硅鐵合金?，F(xiàn)簡(jiǎn)述如下：,一、稀土金屬合金 1混合稀土合金，主要含有La、Le、Pr、Nd輕稀土，其中Ce含量最高。主要用于冶金工業(yè)作強(qiáng)還原劑和添加劑，富La混合稀土合金也用于貯氫材料制備中。 2釔基重稀土合金，主要用于耐熱合金，電熱合金中，提高抗氧化性能。 二、鋼中稀土和稀土合金鋼 以往的研究表明，在鋼中加入少量適當(dāng)種類的稀土，能顯著提高鋼的韌性、耐磨性、抗腐蝕性，并能改善鋼的焊接性能和低溫性能。,（一）稀土在鋼中的作用 1凈化鋼水去除鋼中的O2、S、N、C、H2等有害雜質(zhì)。原理：稀土金屬同這些雜質(zhì)的化學(xué)親和力可用生成相應(yīng)化合物的自由能變化值來(lái)衡量，其負(fù)值愈大則愈易生成該化合物。圖46給出了一個(gè)大氣壓下，稀土元素于不同溫度形成的稀土氧化物、硫化物等化合物的標(biāo)準(zhǔn)自由能,這就從熱力學(xué)角度說(shuō)明稀土凈化鋼水的根據(jù)：,破壞有害雜質(zhì)硫化錳：RE(液)+MnS（液）- ReS（固）+Mn（液）在實(shí)際反應(yīng)中，往往生成硫氧化物。,所生成的稀土化合物熔點(diǎn)高，密度小，比重輕，上浮成渣被大部除去。從而改善了鋼的加工性能及力學(xué)性能如韌性和塑性。 通過(guò)實(shí)踐證實(shí)，每種鋼最佳稀土加入量一般為0.1%0.5%。 2改變鋼中夾雜物的形態(tài)和分布 在鋼中的各種夾雜物中，危害最大的是硫化錳夾雜。它沿鋼的晶界分布，在軋鋼時(shí)，MnS沿軋制方向延伸形成條狀物。由于它本身可塑性大，強(qiáng)度低，因而顯著地降低了鋼的韌性和塑性。當(dāng)鋼中加入稀土后，它與MnS反應(yīng)的結(jié)果破壞了硫化錳夾雜，而生成細(xì)小、分散并呈球團(tuán)狀的RES夾雜，從而消除了MnS夾雜造成的危害。,3細(xì)化晶粒 稀土化合物微小的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)成為鋼液結(jié)晶時(shí)的晶粒中心，大量的這些中心結(jié)晶時(shí)，就使鋼的晶粒變細(xì)小，并改善了晶界狀況，從而提高了鋼的耐熱、抗腐蝕和抗氧化性能及強(qiáng)度和抗蠕變性（在高溫、低壓下發(fā)生的緩慢塑性形變）。 4稀土在鋼中的微合金化 由于稀土金屬原子半徑金屬原子半徑，這種尺寸差因素使的稀土金屬在Fe中的固溶度很小，即很難形成固溶體。但當(dāng)鋼中的稀土含量達(dá)到一定值后，在晶界上就可觀察到稀土與Fe形成的金屬間化合物如Ce2Fe17等，這種微合金化及其偏聚于晶界的分布，就引起晶界的結(jié)構(gòu)，化學(xué)成份和性能變化，如對(duì)鋼的電阻，磁性的影響，并提高了其強(qiáng)度。 5抗氫脆致應(yīng)力腐蝕 不論在液態(tài)或固態(tài)溫度下，稀土金屬比Fe能更多的吸氫而形成稀土氫化物如CeH2、CeH3，這就減少了鋼中的氫含量而抑制了氫引起的脆性。 （二）稀土添加工藝方法 1往鋼水包中添加工藝 2往鋼錠模中添加工藝 3連續(xù)鑄鋼時(shí)的稀土添加工藝,三、稀土硅鐵合金 （一）定義：稀土硅鐵合金是指由稀土元素與其它元素（如Si、Fe、Ca、Mn、Al等）組成的合金。 （二）用途：是鋼鐵工業(yè)的主要原料之一。 1煉鋼的添加劑：精煉、脫氧、變性、中和低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)（Pb、砷等）以及固溶體合金化，形成新的金屬化合物等從而使鋼凈化。 2鑄鐵的球化劑、蠕化劑及孕育劑（提供大量結(jié)晶核心） 稀土加入鑄鐵水中，可明顯改變鑄鐵中石墨的形狀。根據(jù)鐵水的化學(xué)成分和稀土合金加入量的不同，可獲得由片狀、蠕蟲(chóng)狀到球狀的各種形狀石墨，其中球墨鑄鐵和蠕蟲(chóng)狀石墨鑄鐵都具有優(yōu)良的性能。 孕育劑可提供大量結(jié)晶核心，是提高灰口鑄鐵性能的主要方法。 （三）生產(chǎn)方法 1碳熱還原法：主要反應(yīng),由于硅能降低碳在合金中的溶解度，所以生產(chǎn)的合金是含硅低碳合金。 2精煉法：將碳還原法制得的含硅低碳合金在精煉電爐中進(jìn)行精煉，其反應(yīng)：,反應(yīng)中的氧（O）是加入稀土氧化物提供的，由此可得低硅合金。,3金屬熱還原法：稀土氧化物被金屬還原，反應(yīng)為：,造渣劑的選取十分重要，要求生成的MeO必結(jié)合在液態(tài)爐渣中，但又對(duì)稀土氧化物溶解能力很小。造渣劑如石灰（CaO）和螢石（CaF2）。 4熔配法生產(chǎn)復(fù)合合金：用稀土中間合金或純金屬，通過(guò)感應(yīng)電爐重熔直接配制而成。 5電硅熱法： 電硅熱法是目前我國(guó)生產(chǎn)稀土硅鐵合金的主要方法。該法是在電弧爐內(nèi)以電能為熱源，用硅作還原劑，用石灰作助溶劑，在熔融狀態(tài)下與稀土氧化物反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)稀土硅鐵合金，其反應(yīng)為： （1）不考慮造渣的化學(xué)反應(yīng)時(shí) 1）不生成硅化物：,四、稀土鎂鐵合金（特種稀土鎂球鐵） 引入稀土能提高鎂球墨鑄鐵的機(jī)械性能（強(qiáng)度、韌性、延伸率）和耐磨性，故廣泛用于： 1汽車、柴油機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造（鈰組稀土鎂球墨鑄鐵為主） 2離心鑄造法生產(chǎn)高質(zhì)量的稀土鎂球鐵管（釔組重稀土鎂球鐵） 五、稀土鎂合金 稀土鎂合金泛指含稀土金屬的各種鎂合金。鎂合金具有許多優(yōu)異性能而在工業(yè)和科技中有廣泛的應(yīng)用。稀土鎂合金中的稀土金屬含量一般在2.5%3%。根據(jù)稀土金屬的加入方式不同分為： 1MgREZnZr鑄造鎂合金：鎂與稀土能形成耐熱相MgXReY，在晶粒內(nèi)形成以適當(dāng)方式排列的亞顯微沉淀，使其具有良好的抗蠕變性能（蠕變?cè)诟邷?、低壓力下發(fā)生的緩慢塑性變形）使這類合金的熱強(qiáng)度性能最好。 2含銀富釹稀土鎂合金：如QE22A合金是長(zhǎng)期廣泛用于飛機(jī)，導(dǎo)彈的優(yōu)質(zhì)鑄件。如美洲虎攻擊機(jī)的座艙蓋骨架，超黃蜂直升機(jī)的前起落架外筒和輪榖等。 3MgYZnZr系鑄造合金：該合金在高溫下具有高強(qiáng)度和耐腐蝕性等多種優(yōu)異性能。,六、稀土鋁合金 主要指（AlRE）系合金。稀土在鋁合金中可起到精煉劑和變質(zhì)劑作用（精煉用于降低其中氣體和有害雜質(zhì)含量）（變質(zhì)指形成新的固溶體金屬或化合物），從而增加鋁液的流動(dòng)性，減少氣孔，細(xì)化晶粒，改善金相組織，提高硬度和強(qiáng)度。如： 1AlRECuSiMnNiMg合金。含有多種過(guò)渡元素，在室溫下典型金相組織是大量彌散質(zhì)點(diǎn)基體被骨架狀晶間化合物（AlRECuSi，AlCuREMn）所包圍。它的熱強(qiáng)度高，鑄造工藝性能好，可用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的高溫工作零部件。如發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，閥門等。 2稀土鋁合金板材、管材、薄膜材料及高強(qiáng)度稀土鋁合金導(dǎo)線，稀