稀土元素

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稀土元素范文第1篇

關鍵詞:普洱茶；稀土；廣州

普洱茶是以地理標志保護范圍內的云南大葉種曬青毛茶為原料，采用特定加工工藝制成，具有獨特品質的茶葉。廣州是普洱茶重要消費地，也是普洱茶最大的集散中心和貿易場所。茶葉中稀土殘留問題是當前社會關注的焦點，稀土可通過食物鏈富集后被人體吸收，進而影響消費者健康。為掌握廣州市售普洱茶稀土元素殘留現狀，了解不同工藝、形態、年份等因素下普洱茶稀土元素殘留差異，本研究于2013—2015年對廣州市售普洱茶樣品稀土元素殘留情況開展了系統性監測。現將結果報告如下。

1材料與方法

1.1樣品來源

采集超市、批發市場、零售店、餐飲單位、網店五類場所的普洱茶樣品，包括不同工藝(生茶和熟茶)、不同形態(餅茶、散茶、沱茶、磚茶)、不同年份的普洱茶樣品。

1.2采樣方法

以顧客購買方式在廣州市8個轄區采集418份普洱茶樣品。其中超市采集58份，批發市場采集156份，零售店采集88份，餐飲單位采集61份，網店采集55份。

1.3檢驗方法

使用Agilent7700Series電感耦合等離子體質譜儀，依據GB500994－2012«食品安全國家標準植物性食品中稀土元素的測定»，采用微波消解－電感耦合等離子體質譜法(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，ICP￣MS)對普洱茶進行稀土元素(以總氧化物計)檢測。樣品經微波消解處理為樣品溶液，樣品溶液經霧化、蒸發、解離、原子化和離子化等一系列過程，最后通過測量質譜的信號強度來測定試樣溶液的元素濃度，進行換算后獲得稀土總氧化物檢測結果。

1.4評價方法

依據GB2762－2005«食品中污染物限量»，GB/T22111－2008«地理標志產品－普洱茶»標準進行評定，檢測結果>20mg/kg判定為超標。

1.5實驗室質量控制

檢驗方法參照相應的國家標準，樣品測定時附帶測定國家一級標準物質，測定結果應在允許值范圍內，要求實驗室人員達到檢測成分的加標回收率在80％~120％之間后再開始檢驗。每一個檢測樣品均需進行平行測定，平行測定結果應滿足分析方法的誤差要求，報告檢測結果平均值，所有超標樣品均需復測。

1.6統計分析

通過MicrosoftExcel表匯總數據，采用SPSSDataDocument建立分析數據庫，使用SPSS130統計軟件進行數據處理，判斷不同類別、形態、年份樣品之間稀土元素殘留差異是否有統計學意義。在分析普洱茶樣品稀土殘留值的分布特征時，根據監測結果將稀土元素殘留范圍劃分為≤10、10~20、30~40、40~50、50~100mg/kg共6個區間進行描述。

2結果

2.1廣州市售普洱茶稀土元素殘留現狀

對418份樣品進行監測，超標169份，超標率為4043％，檢測結果范圍033~670mg/kg，中位數為175mg/kg，均值為195mg/kg，P95為374mg/kg。不同類別、形態、采樣場所、年份的普洱茶樣品稀土元素殘留情況差異均有統計學意義(P<005)其中，熟茶樣品中稀土元素超標率高于生茶ꎻ餅茶的超標率最低ꎻ餐飲單位來源樣品超標率高于超市來源樣品ꎻ年份>5年的樣品超標率較低。

2.2廣州市售普洱茶中稀土殘留量分布范圍

稀土元素殘留量≤10mg/kg的占1388％，介于10~20mg/kg的占4569％。在超標樣品中，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，殘留量范圍介于10~30mg/kg的占7392％。

3討論

本研究對廣州市418份普洱茶樣品監測結果表明，廣州市售普洱茶稀土殘留情況比較嚴重，稀土元素超標率達到4043％。有研究顯示，稀土元素吸收進入人體后經血液循環途徑通過血－腦屏障進入腦部，并在腦中具有明顯的蓄積性，一定劑量下可誘發神經毒性效應，抑制中樞神經系統，干擾神經內分泌功能。自然人群通過食物鏈長時間暴露于低劑量稀土下可干擾兒童正常生長發育與智商形成，對成人血壓、脈搏、神經反射、血細胞、血鈣、血糖等產生不良影響[7－8]。因此，對茶葉中稀土元素殘留情況開展監測與評估具有重要意義。造成普洱茶稀土元素殘留量較高的主要原因:

(1)茶樹對土壤中稀土元素具有強富集性。普洱茶傳統產區云南省屬于稀土礦區，土壤中稀土本底含量較高，加上茶樹的強富集屬性，導致普洱茶葉中稀土含量普遍較高。

(2)稀土微肥與農藥在茶葉種植過程中大量使用。汪東風等研究發現，稀土可以增加茶葉產量、提高茶葉品質、增強茶樹抗性。由于稀土的增產助長效應，部分茶農出于經濟利益考慮，在茶葉生長過程超量使用稀土化肥與農藥。駱和東等研究后認為，在茶樹生長過程中使用稀土微肥，是茶葉中稀土殘留主要來源之一。

(3)茶葉稀土元素檢測方法變更。2012年實施的«植物性食品中稀土元素的測定»采用電感耦合等離子體質譜法，檢測精度進一步提升，檢測標的總稀土氧化物所包含的稀土元素增加至16個(舊版檢測方法僅包含5個)，導致檢測結果和超標率均升高。

(4)環境污染。環境污染使普洱茶種植區域范圍內土壤中稀土含量人為增加，導致茶樹通過根系富集的稀土含量也相應增加。廣州市售普洱茶稀土元素殘留在熟茶、磚茶和餐飲單位來源茶中較嚴重，相關部門可據此確定監管重點方向。稀土元素在茶葉中殘留多少與葉片位置呈良好的線性相關，茶樹新梢中芽部的稀土含量最低，根莖和老葉稀土含量均高于芽部。生

茶對原料要求較高，以茶尖嫩芽為主，而熟茶的原料以根莖老葉為主，導致生熟普洱茶稀土元素殘留存在差異。不同沖泡方式下普洱茶稀土元素浸出實驗結果表明，稀土元素在普洱茶沖泡過程中析出比例介于573％~701％之間，結合膳食調查、茶葉消費、不同食品稀土攝入貢獻率、ADI值等數據進行初步評估，廣州市居民人群經普洱茶攝入稀土元素風險較低。

參考文獻

[1]駱和東，王文偉，王婷婷，等.我國茶葉中稀土元素殘留現狀及限量標準的探討[J].中國食品衛生雜志，2014，26(5):481－485.

[2]中華人民共和國衛生部.GB5009.94－2012植物性食品中稀土元素的測定[S].北京:中國標準出版社，2012.

[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T22111－2008地理標志產品普洱茶[S].北京:中國標準出版社，2008.

[4]中華人民共和國衛生部，中國國家標準化管理委員會.GB2762－2005食品中污染物限量[S].北京:中國標準出版社，2005.

[6]范廣勤，鄭輝烈，劉勇，等.稀土暴露與兒童生長發育的相關性研究[J].中國公共衛生，2003，19(11):1283－1284.

[8]袁兆康，劉勇，俞慧強，等.血稀土負荷水平與居民健康狀況關系的研究[J].中國公共衛生，2003，19(2):133－135.

[9]郭俊明，杜瑛.植物體中稀土元素的含量分布及其某些影響因素(續完)[J].四川稀土，1996，(1):10－12.

[10]汪東風，邵學廣，王常紅，等.稀土對茶園增產及品質影響的風險[J].作物學報，2000，4:455－461.

稀土元素范文第2篇

關鍵詞：稀土 化學熱處理 影響機理

中圖分類號：TG156.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0103-01

常規化學熱處理時，處理溫度較高、時間較長，能耗高，工件處理后變形大，滲層性能不理想，如齒輪表面存在黑色組織，外表層殘余奧氏體過多，硬度偏低，齒面常出現麻點剝落等。相關研究表明，稀土元素的添加可使化學熱處理過程明顯加快，改善滲層組織性能。我國稀土礦藏儲量豐富，稀土催滲劑在化學熱處理領域中的應用前景廣闊，探討其在化學熱處理中的活化催滲機理，是一項頗具意義的工作。為此，本文就稀土在化學熱處理中的機理進行總結探討。

1 稀土化學熱處理的基本過程

稀土化學熱處理就是將零件放在含有稀土的介質中加熱，使其吸收某些化學元素的離子或原子，并由表向里擴散，通過改變零件表面化學成分、組織結構，達到改變其性能的熱處理工藝。一般由5個分過程構成[1]：（1）滲劑中的活化反應，（2）外擴散，（3）表面吸附和界面反應，（4）內擴散，（5）相內反應。

2 稀土可滲入特性

稀土化學熱處理所采用的滲劑主要有供稀土劑和活化劑（或還原劑），若需要，可加入填充劑等[2]。供稀土劑常見的有稀土合金、混合稀土化合物等。通常將供稀土劑按一定比例加入其它相應滲劑中進行復合滲，也可根據欲滲元素配制相應的滲劑進行單滲稀土。當前常用稀土滲劑有固體滲劑和液體滲劑兩大類。

劉志儒[3]教授認為，由于鐵原子半徑要比稀土的原子半徑小40%左右，稀土只能沿晶界、相界面、錯位線等缺陷滲入，且受到微區彈性應力場限制，多以雙原子或單原子方式存在。稀土原子的滲入會引起鐵點陣的畸變，它會產生新的更多的缺陷，即缺陷密度增殖。

3 稀土的影響機理

3.1 裂解催化

某些稀土化合物在還原性氣氛中對有機物會顯示強烈的裂解催化作用，化學熱處理正處在還原性氣氛中，稀土對滲劑也具有催化裂解作用。普遍認為，稀土對滲碳劑如煤油、丙酮等有機物有著較強的催化裂解作用，可促進滲碳劑的裂解。煤油是有機化合物，在高溫下裂解，必須首先使鍵鏈破壞，或者先裂解為一氧化碳，之后分解出活性碳原子。加入催化劑可以使動力學過程加速。稀土元素有很低的電負性，很容易與氧、氫發生強烈的化學反應，特別是與氧的親和力非常強。因此，當含有稀土時，將有利于丙烷等的高分子鍵斷裂，爐氣便可得到活化。

3.2 對電子結構的影響

稀土元素活化催滲作用受其與反應物原子或分子間的電子交互作用的影響。稀土的高活性加強其對吸附分子間的原子軌道交互作用，而稀土元素與反應物之間原子結構性質相差很大，可能會形成類似“反鍵”軌道狀態，其中電子的占據使軌道能量增大，破壞了二者間的結合，也削弱了反應物分子的結合，從而降低反應的活化能，加速了[C]、[N]等原子的產生，起到了活化催滲作用。

3.3 界面反應

稀土元素的電負性較低的，活性較高，在特定條件下能夠還原電負性相對高的元素。滲碳或滲氮，都要經過吸附、反應、滲入過程。在此過程中，零件都會進行預熱處理，此時鋼的表面都會出現一定程度的預氧化。稀土催滲劑可加速還原氧化層，零件表面得到凈化活化，產生新生態Fe和更多的[C]，加速滲入過程。

稀土在爐氣中與被滲元素作用所形成的大分子在爐氣中流動，可在被滲零件表面吸附，還可以破壞被滲零件表面的層流層，增加了原子與零件表面的接觸碰撞機會，從而提高界面反應速度[4]。當稀土元素滲入到表層，可以使基體內部的缺陷密度增殖，這種增殖伴隨著稀土原子的滲人量而增加，但隨著時間的延長以及深度的增加而減弱。稀土元素多存在于表面大尺寸缺陷處，如點、線、面缺陷等，其畸變能較高。稀土元素原子半徑較大，一旦嵌入就較難遷移，穩定性較好，同時其周圍的點陣也受到畸變影響，為活性原子提供了較多的擴散通道。由于滲入的稀土原子以單原子或雙原子方式存在，所以稀土的滲入量盡管很少，產生的作用卻很大。同時，稀土原子的滲入增大了表層鐵原子畸變，增高了表面能，零件表面更容易被吸附和固溶這些原子。

3.4 畸變區的影響

根據金屬學中剛性球模型理論，稀土的原子半徑比鐵約大40%，但從電子論和結構物理化學的來看，原子半徑與原子存在的溫度、壓力、配位數、結合鍵的形式等有關。高溫高壓滲碳時，稀土原子的存在會引起鐵原子點陣的畸變。一方面，間隙碳原子在畸變區的偏聚可能導致鋼的表面碳濃度增高，有助于形成碳化物核心，促使工件表面碳化物的出現，且分布彌散化。另一方面，畸變區可作為間隙原子擴散的通道，有利于加速擴散過程。稀土若固溶于零件的表面，因其原子半徑差引起的畸變區將促進碳原子擴散，但由于擴散困難，使其擴散距離有限，對擴散初期的作用可能較大，時間延長會減弱。

4 結論

稀土可通過改善滲劑的裂解、界面反應、擴散過程及內部原子結構，從而提高催滲效果，起到微合金化作用，改變滲層組織結構并細化組織，在提高滲層強度和硬度的同時，韌性也得到一定程度的提高，可達到改善產品質量，提高產品性能的目的。稀土化學熱處理可作為一種有效的強韌化手段應用于現代生產制造過程中。

參考文獻

[1] 鐘華仁.鋼的稀土化學熱處理[M].北京：國防工業出版社，1998.

[2] 李彬.稀土催滲劑的配制及其催滲機理的探討[J].熱處理2001，16（4）：16-19.

稀土元素范文第3篇

[關鍵詞] 等離子體質譜法 稀土元素 紫菜

稀土元素廣泛分布于人體、動植物和微生物中，稀土在一定劑量條件下可能是植物正常生長需要的元素，也可能是動物機體功能的調節劑和人體的有效抑癌物，但在劑量稍高時即顯示出毒性。紫菜屬藻類海產品，準確測定紫菜中稀土元素含量對研究近岸海域環境污染及控制和確保食品安全都具有重要的意義。

電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)是目前發展和應用最快的新型分析技術，該技術具有譜圖簡單、分析速度快、靈敏度和精密度高、檢出限低、線性動態范圍寬、能夠進行多元素同時測定和同位素比值測定等優點，是目前最有效的超痕量元素的檢測手段之一[1-2]。目前該手段在茶葉及其它植物方面稀土檢測已經得到應用[3-4]。本文提出微波消解分解樣品，采用電感耦合等離子體質譜法準確測定紫菜中痕量15種稀土元素的分析方法。

1 實驗部分

1.1儀器

本文采用美國Thermo Elemental公司X-7 Series ICP- MS，儀器工作參數見表1。

麥爾斯通微波消解儀(Ethos 1，意大利Milestone公司)。

1.2 主要標準和試劑

1.2.1硝酸為up級、水為超純水。

1.2.2稀土標準儲備液（10mg／L）及內標溶液銠（Rh）和錸（Re）按照規范進行分別配制。

1.2.3標準工作液：以1％硝酸稀釋為使用溶液，濃度分別為0、1.00、5.00、10.00、100.00ng／mL。Rh和Re作內標，濃度皆為40 µg／L。

1.3 樣品采集

采集樣本≥200g，用現場海水沖洗干凈，放入聚乙烯袋中冰凍保存（-10℃～20℃），一般在2天內必須送到實驗室，使其樣品不變質。

1.4 樣品制備

將樣品去除泥石等雜物，分別用自來水、蒸餾水洗凈風干，稱重，切成細段，置于60℃烘干，稱重，計算干濕比。于高速破解機制成粉樣，用紙袋外套塑料袋封袋，置干燥器保存。

1.5 樣品前處理

準確稱取0.2500g樣品到高壓微波消解罐中，加少許水濕潤后，加入3mLHNO3，0.5mLH2O2，將消解罐密封后放入微波消解儀中，按設定的程序進行消解。樣品消解后，待微波消解儀器溫度傳感器顯示內罐溫度低于40℃后，打開內罐，將消解液轉移至25mL比色管中，稀釋至刻度，搖勻，待測。同時做全程空白。

1.6測定方法

用標準調諧液調諧儀器達到最佳狀態。在蠕動泵前接一個三通，標準或樣品和內標溶液由蠕動泵同時引入霧化室，霧化后在高溫等離子體中發生電離，最后由質量分析器進行定量測定。通過標準曲線進行定量。

2 結果與討論

2.1 儀器參數最佳化。儀器點燃等離子體后穩定30min，用含1ng /mL的Be、Co、In、U中的各個元素的調諧溶液和標準工作液進行儀器參數最佳化調試。觀測其靈敏度、穩定性以及氧化物水平等分析指標，以確定儀器最佳工作條件。儀器最佳化參數見表1。

2.2 內標元素的選擇。本法采用的定量校正方法為內標校正方法。選Rh和Re作內標，濃度為40µg／L。通過三通管把內標元素和所測標準或樣品溶液合并混合后， 泵入霧化系統進入等離子矩焰中。

2.3 干擾及其校正。ICP-MS分析中遇到的干擾基本分為兩大類：質譜干擾和非質譜干擾。質譜干擾主要有四種類型：⑴同量異位素的重疊；⑵多原子分子離子的重疊；⑶多電荷離子（常為雙電荷離子）的重疊；⑷背景對被測離子流的貢獻。非質譜干擾可分為基體效應和物理效應。本文選擇89Y、139La、140Ce、l41Pr、146Nd、147Sm、153Eu、155Gd、159Tb、161Dy、 165Ho、166Er、169Tm、173Yb、 175Lu作為測量同位素，同時選擇103Rh和185Re作內標，基體效應由內標校正法進行校正，質譜干擾按儀器軟件所提供的質譜干擾校正系數自動進行校正。

2.4 樣品前處理方法的比較。本文試驗了干法灰化法，敞開式酸溶法，密閉微波消解法三種前處理方法分別對2種紫菜樣品進行消解實驗，其結果相差不大，都能達到檢測要求。干法灰化重點在灰化溫度，敞開式酸溶法重點在酸體系和用量。考慮操作簡便且不易引入空白及環保清潔等因素，本文采用微波消解法進行樣品前處理。

2.5 方法檢出限、準確度和精密度。按所選定的最佳儀器條件，分別測定10份全程空白溶液，計算各元素標準差、方法檢出限MDL（以3σ計）；根據分析手續，對紫菜標準物質GSB14進行3份平行分析，計算測量均值和相對標準偏差（RSD%）結果如表2所示。

從表2可知，15種稀土元素皆有很低的檢出限，標準物質的分析結果有很高的準確度和精密度，能很好地滿足分析的要求。

3 結語

本文應用X-7 Series ICP-MS制定了等離子體質譜法測定紫菜中15種稀土元素的測定方法。探討了樣品前處理方式和最佳分析條件，測量結果令人滿意。本法具有操作簡便、高效和檢出限低、準確度、精密度好等特點，完全滿足實際樣品樣品的需要。

參考文獻：

[1] 李冰，楊紅霞.電感耦合等離子體質譜原理及應用[M].北京：地質出版社，2005.

[2] 劉虎生，邵宏翔.電感耦合等離子體質譜技術及應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

[3] 董思恩.電感耦合等離子體質譜法測定茶葉中稀土元素[J].安徽農學通報， 2010，16(22)：106-107.

稀土元素范文第4篇

關鍵詞：鎂合金；稀土元素；力學性能；熱處理

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.32.097

鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬結構材料，具有高比強度和比度、高減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，并且有優良的導熱性和導電性，良好的尺寸穩定性等一系列優點。因此在汽車、電子電器、航天航空和國防軍事工業領域有著極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，是繼鋼鐵和鋁合金以后發展起來的金屬結構材料，并被稱之為“21世紀的綠色工程材料”。其中AZ91D就是一種應用及其廣泛的壓鑄鎂合金，該合金的A代表鋁，Z代表鋅，“9”表示Al的含量為9%，“1”表示Zn的含量為1%左右。D表示是第四種登記的具有標準組成的鎂合金。但目前的生產實際中還存在一些技術難點使得鎂合金不能更加廣泛的應用到汽車中，其中對于稀土鎂合金的研究還存在許多不確定因素，因此對于稀土鎂合金還需要相關技術人員通過不斷的試驗來完善相關領域。本文以Mg-Gd合金作為基體，研究稀土元素Gd對鎂合金微觀組織和力學性能的影響，探索稀土元素Gd對AZ91D鎂合金材料的性能影響，從而為鎂合金在汽車領域中的廣泛應用提高技術基礎。

1 實驗

在工廠借助流水線生產設備，采用工業牌號AZ91鎂合金。AZ91鎂合金的成分（質量分數）為：Al9.1%，Zn0.93%，Mn0.36%，Si≤0.02，Fe≤0.12，余量為Mg。加入稀土含量的設計成分為AZ91D-x%Y-y%Nd-z%Gd，加入量如表1所示。在8GWU型電阻爐中熔煉，用混合制冷劑YH134a和氮氣作為保護氣體，待合金達到690℃～710℃時，添加不同配比的Mg-Y、Mg-Nd、Mg-Gd稀土中間合金，攪拌均勻后保溫10分鐘左右，然后在J1125B型壓鑄機中壓鑄成實驗所需的AZ91型稀土鎂合金。壓鑄試樣尺寸和壓鑄型工藝按照國家標準GB/T13822-92《壓鑄有色合金試樣》規定要求設計。將試樣用MgO粉覆蓋，放入SX-4-10型箱式電阻爐中固溶（370℃×16h）后，快速投入冷水中淬火。再用105℃×10h固溶時效（T6）處理后空冷。

室溫拉伸的試樣尺寸如圖1所示，將室溫態和固溶（T4）以及T6各十個試樣通過型號為WDW-150KN型拉伸機上進行拉伸試驗測試，拉伸速率為5mm/min。將室溫下的試樣拉斷后通過型號為SU8010掃描電鏡觀察拉斷后的微觀形貌；用MDS型光學顯微鏡對鎂合金試樣（試樣尺寸如圖2所示）進行光學顯微觀察；用HVS-1000A型維氏硬度儀對合金進行硬度測試，試樣的尺寸如圖2所示。

2 試驗結果及討論

2.1 稀土元素對AZ91鎂合金拉伸性能的影響

圖3為不同稀土含量Y、Nd和Gd的AZ91鎂合金抗拉強度及伸長率變化曲線。可以看出，隨著稀土元素質量分數的增加，鎂合金的強度和伸長率出現先增大后減小的趨勢，當加入0.6%的Gd時，合金的抗拉強度為240Mpa，伸長率為5.6%；當加入0.6%Y+1.2%Nd+1.2%Gd的稀土元素時，合金的抗拉強度最大，為260.5MPa，伸長率最大，為δ=9%。而當混合稀土的含量繼續增加時，合金的拉伸性能反而降低。由此可知：適量的混合稀土能夠增加AZ91鎂合金的室溫拉伸性能。

2.2 熱處理對稀土鎂合金力學性能的影響

圖4、圖5為合金室溫下和固溶處理后的拉伸數據對比圖。可以看出，固溶處理后的合金在加入一定量的混合稀土后，合金的抗拉強度和伸長率相對于常溫下有所提高；并且當稀土元素的含量為4.8%時，合金的伸長率最大，為12.2%，固溶狀態后加入稀土元素的含量為3.6%時，合金的抗拉強度最大，為282.99MPa。相對于鑄態稀土鎂合金提高了65%，相對于純AZ91D鎂合金提高了很多。因此，我們可以看出，熱處理能夠在一定程度上更大幅度的提升稀土對鎂合金的力學性能。

2.3 稀土元素對鎂合金微觀組織的影響

2.3.1 稀土元素對鑄態鎂合金金相組織的影響

圖6分別是不含稀土、含1.2%的稀土以及2.4%的稀土的鎂合金的微觀組織。

從圖中的金相組織我們可以看出，隨著稀土含量的增加，合金的微觀組織是得到了細化，β相由粗大的網狀到半連續的網狀最后慢慢溶解的分布在α內，黑色顆粒物在減少。

2.3.2 熱處理對稀土鎂合金微觀組織的影響

圖7分別是1.2%的稀土的鎂合金在鑄態、370℃×16h固溶處理以及370℃×16h固溶+105℃×10小時時效處理的顯微組織。

從圖中我們可以看出，固溶處理能夠使合金的組織得到細化，粗大連續的網狀組織相對于固溶處理的重新析出，晶界中分布著細小顆粒狀組織物；

時效處理后，固溶時效后加入稀土元素，相對于固溶處理，晶界處又開始析出片層狀的物相，同時有呈現細小片層或者彌散顆粒狀的顆粒組織分布在晶界，數目增多。

通過相關文獻及分析可知：經過固溶處理的鎂合金，由于β相溶解，Al以置換原子的形式進入到α相中，從而起到了細化組織的作用。但是經固溶+時效處理后的鎂合金，β相再次析出，由晶界向晶內生長。

2.4 稀土元素對鎂合金的硬度的影響

如圖8是鑄態、固溶態（T4）以及時效態（T6）三種狀態下的硬度測量數據整理柱狀圖。

由實驗數據可看出，鑄態下向合金中加入適量的混合稀土元素可使合金的硬度提高，超過一定量的稀土元素后，硬度會降低。

根據相關文獻我們可以分析大致的原因是：由于稀土的加入，形成了高熔點的化合物，使得合金的硬度有所提升，同時再經過熱處理之后，合金由于固溶強化和時效硬化作用，從而在一定程度上提升了鎂合金的硬度。

3 結論

（1）在稀土元素的含量為3%（0.6%Y+1.2%Nd+1.2%Gd）時，鑄態合金的抗拉強度最大，為260.5MPa，伸長率最大，為δ=9%；固溶狀態后加入稀土元素的含量為3.6%時，合金的抗拉強度最大，282.99MPa，伸長率為11.2%。固溶時效處理后加入的稀土含量序號為8號，即成分含量為1.2%Y+1.8%Nd+1.8%Gd，此時的抗拉強度最大，為270.33MPa，伸長率為10%。

（2）稀土元素的含量、成分以及熱處理方式的不同，對鑄態合金的抗拉強度、伸長率以及合金的組織的影響程度也不同；相對于鑄態合金，經過本實驗選擇的固溶時效處理后，向合金中加入混合稀土元素對合金的抗拉強度影響不大，有一點點的提高，伸長率有明顯的提高，而硬度降低；而相對于固溶態合金，固溶時效后向合金中加入混合稀土對合金會使合金的抗拉強度，伸長率及硬度均有明顯降低。

（3）向合金中加入適量的混合稀土元素Y，Nd和Gd后，鑄態合金的抗拉強度、伸長率及硬度都得到了提高，但是稀土元素超過了一定含量，反而會降低。

（4）鑄態下的最大硬度值為98HV，即含量為1.2Y+1.2Nd+1.2Gd的稀土鎂合金；固溶的最大硬度為104.72HV，合金含量1.2%Y+1.2%Nd+1.8%Gd，時效后的最大硬度為91.36HV，合金含量為0Y+0Nd+0.6%Gd。

（5）向合金中加入適量的混合稀土元素Y，Nd和Gd，能夠使合金的組織得到細化，均勻化。

經過本實驗選擇的固溶處理后，向合金中加入適量的混合稀土元素，相對于鑄態組織細化程度更明顯，同時網狀組織慢慢在溶解；經過本實驗選擇的固溶時效處理后，向合金中加入稀土元素同樣能夠使合金的組織得到細化，網狀組織同樣在溶解；但是，與鑄態和固溶態合金相比較而言，會有顆粒狀的彌散物析出。

參考文獻

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稀土元素范文第5篇

【電鍍稀土鍍層金剛石工具

稀土元素包括原子序數從57到71的15個鑭系元素摘要:鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥以及和鑭系元素在化學性質上相似的鈧和釔,共17個元素。稀土元素獨特的4f層電子結構和化學性能使得稀土金屬或合金具有獨特的功能摘要:高催化活性、高磁性、超導性、光電轉化、光磁記憶、高儲氫量、耐蝕耐磨等,使稀土及其化合物在材料科學領域中的應用越來越廣泛,成為發展現代科學技術不可缺少的功能材料,是材料科學領域中的一個熱門探究課題,受到各國科學工作者的極大關注[1。

早期開發的鍍鉻稀土添加劑主要是鈰、鑭等單一稀土的簡單鹽類,近年來稀土鍍鉻添加劑的探究又前進了一大步,開發出了多種稀土復合添加劑。尤其是稀土在電沉積過程中的探究及應用正日趨深入。在電鍍溶液中加入少量的稀土化合物后,可以改善鍍液的分散能力和深鍍能力,提高電鍍的電流效率,增加鍍層的硬度和耐蝕性能等[2。不僅性能上有了大幅度提高,而且已由試驗轉入了大批量的工業生產,形成了系列產品。通過多年的生產實踐表明,這是一項低溫、低電耗、低成本、低污染、高質量、高穩定性、高效率,經濟效益顯著的新工藝。探究結果表明,鍍鉻技術中添加稀土主要有以下幾個方面的功能[3摘要:改善鍍層性能、改進工藝條件、改善鍍液性能、提高經濟效益。

稀土在鍍鋅及鋅基合金中的應用探究也比較成功。微量的稀土加入鍍液可使鍍層晶粒細小、均勻、致密,從而提高鍍鋅層的耐蝕性能。在鋅鎳合金電鍍中,加入少量(小于1.0g/L)硫酸鈰可以提高鍍液的電流效率,使鍍層中的含鎳量有所提高,鈰還有利于提高鋅鎳合金的陰極極化值,含鈰的鍍層在高溫高壓的鹽水中具有優良的耐腐蝕性能[4。在鋁合金基體上鍍鎳的應用探究中,利用熱沖擊法測得稀土有提高基體和鍍層結合強度的功能[5。

在硫酸鹽體系中可獲得含鈷量小40％(質量)的鎳。鈷合金鍍層,其共沉積過程屬于“異常共沉積”。在基礎鍍液中加入少量的稀土化合物,由于稀土化合物在陰極表面的特征吸附,降低了合金電沉積過程的陰極極化。在KOH溶液中,把合金作為電解陰極,在高電流密度區的析氫超電勢,和Fe電極相比,Ni-Co電極的過電位降低約200mV,而Ni、Co(RE)電極降低250mV左右,可見其對析氫反應有較高的催化活性[6。

稀土在鎳鐵合金電鍍方面的應用探究,稀土元素對硫酸鹽型鎳鐵合金鍍液的影響[7。在鍍液中添加Sm2O3和(PrNd)O3,所得到的赫爾槽試驗結果表明,添加稀土氧化物可以使獲得光亮Ni-Fe合金的電流密度范圍拓寬。對多種稀土氧化物進行這種試驗,其結果大體相同。從電流效率和分散能力的測定數據可以發現,稀土化合物的加入能提高陰極電流效率和鍍液的分散能力,但不同的稀土元素提高的程度不一樣。稀土化合物的加入同時起到了穩定鍍液的功能。陰極極化曲線和掃描電子顯微鏡分析發現,稀土化合物添加到鍍液中后,增大了Ni-Fe合金電沉積的陰極極化,并使獲得的Ni-Fe合金鍍層的結晶細致、平滑、光亮,故可提高鍍層的防護、裝飾性能。

天津大學應用化學系郭鶴桐等開發的銀-氧化鑭復合材料具有硬度高、接觸電阻小和抗電蝕能力(耐電弧燒傷)強、化學穩定性高等優點[8。

在探究稀土元素影響金剛石工具的力學性能、磨損性能和工具的切割性能,及影響這些性能的主要相關因素中發現,稀土元素對銅基胎體硬度的影響有緩慢上升的趨向,磨損失重隨鑭含量的增加而增加,使胎體的耐磨性降低。1)稀土La、Ce的功能相近,但La、Ce的使用量略有差異,二者都有既強化基體,又提高金剛石和胎體結合力的功能。2)La、Ce使結合劑的耐磨性降低,對工具的耐磨性影響不大。對工具來說,結合劑和金剛石的結合強度顯得更重要。3)La、Ce稀土元素可以提高工具的切割速度,提高工具上金剛石的出刃高度,最終使工具的切割性能提高。所有這些都以結合劑的適度磨損為前提,否則,其他的性能都不會發生[9。

在熱壓燒結金剛石工具胎體材料中,將稀土在硬質合金中的應用經驗移植到金剛石工具胎體材料中。同時將金剛石工具胎體材料配方中的Co基全部用Fe基代替。成功的制出了稀土Fe基金剛石工具材料,經對其實際使用性能的測試,其抗彎強度、硬度、沖擊韌性均有較大幅度提高、孔隙率則有了明顯降低[10。

在探究提高玻璃鋸片的切削性能方面,在胎體金屬粉中加入適量的稀土化合物,胎體對金剛石的把持力有所改善,同時,增加了刀頭胎體材料的脆性,實現了金剛石和胎體的同步磨損,金剛石的脫落度明顯減小;切割速度比參比片提高了21.6%[11。