鈧和含鈧合金

前言

鈧的原子序數(shù)為2l，在元素周期表中與Ti，V，Cr，Mn等過渡族金屬元素同周期，又與h，Ce，Pr，Nd等稀土元素同族。從外層電子組態(tài)來看，鈧具有3d型電子結(jié)構(gòu)。鈧的晶格常數(shù)、密度和某些物理機械性能更接近周期表上近鄰的鋁和鈦，與具有4f型電子結(jié)構(gòu)的稀土元素的性能有較大的差別。鈧的化合物、鈧和含鈧合金有一系列獨特的性能，在國防和高技術(shù)領(lǐng)域有重要用途，受到國內(nèi)外材料學界的廣泛關(guān)注。20世紀70年代初至90年代末，前蘇聯(lián)從有色金屬鎢、鈦、鈾、鋁等的冶金廢渣和尾礦中提取和回收了其中的鈧，開展了大量的基礎(chǔ)研究和主要為軍工用途的應(yīng)用開發(fā)，形成了比較完整的鈧及其材料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)體系。1994年莫斯科第一次國際鈧冶金和鈧材料科技會議以后，在世界范圍內(nèi)掀起了一輪鈧的研究開發(fā)熱潮。我國鈧資源豐富，是世界市場上鈧冶金初級產(chǎn)品主要生產(chǎn)國和輸出國，但其深加工及其應(yīng)用研究開發(fā)仍然處在初級階段。加強鈧冶金和鈧材料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)，建立獨具特色的鈧冶金和鈧材料工業(yè)體系，將鈧資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源一技術(shù)優(yōu)勢是我國鈧冶金材料科技發(fā)展的緊迫任務(wù)。中南大學鈧和含鈧合金科研組在國家自然科學基金、國家重點基礎(chǔ)研究項目(973)、總裝預(yù)研項目、國家863高技術(shù)新材料項目和科技部國際合作基金的資助下，對鈧和含鈧合金進行了比較深入的研究。中南大學、東北輕合金有限責任公司、西南鋁業(yè)集團公司緊密合作，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鈧中間合金、高性能鋁鈧合金板材、型材、鍛件及其配用焊絲的制備技術(shù)，初步搭建了具有中國特色的鋁鈧合金研究開發(fā)應(yīng)用平臺。

內(nèi)容概要

　　《鈧和含鈧合金》收集了20世紀80年代以來鈧和含鈧合金的最新研究成果，其中包括了作者自己在幾個國家項目資助下所取得的系列成果。全書在內(nèi)容安排上，注重鈧冶金和含鈧合金制備過程的化學冶金和物理冶金基礎(chǔ)，同時以應(yīng)用為導向，對鈧中間合金、含鈧鋁合金的化學冶金和物理冶金基礎(chǔ)及其開發(fā)應(yīng)用進行了重點闡述。在寫法上突出理論原理和學術(shù)成就對生產(chǎn)實際和應(yīng)用開發(fā)的指導作用。

書籍目錄

第1章 鈧及其化合物的性質(zhì)與資源1.1 鈧的發(fā)展簡史1.2 鈧及其化合物的性質(zhì)1.2.1 物理性質(zhì)1.2.2 化學性質(zhì)1.2.3 鈧的主要化合物及其性質(zhì)1.2.4 鈧的毒性1.3 鈧的資源、應(yīng)用開發(fā)和主要用途1.4 鈧的地球化學第2章 鈧及其化合物的提取冶金2.1 含鈧化合物的提取冶金2.1.1 原料來源2.1.2 含鈧原料的預(yù)處理2.1.3 鈧在濕法冶金水溶液中的形態(tài)2.1.4 含鈧化合物的分離提純方法2.1.5 附屬礦產(chǎn)品中提取鈧的方法2.2 金屬鈧的制取2.2.1 制取金屬鈧的工業(yè)原料2.2.2 熱還原法制取金屬鈧2.2.3 熔鹽電解法制取金屬鈧2.3 高純金屬鈧的制取2.3.1 真空蒸餾法2.3.2 熔鹽電解精煉法2.3.3 固相電解法2.3.4 區(qū)熔-電遷移聯(lián)合法第3章 鈧中間合金3.1 概述3.2 對摻法制取鈧中間合金3.2.1 對摻法原理3.2.2 對摻方法3.3 金屬熱還原法制取鈧中間合金3.3.1 鈧化合物金屬熱還原體系的熱力學分析3.3.2 氟化鈧鋁熱還原反應(yīng)制備鈧中間合金3.3.3 氯化鈧鋁鎂熱還原反應(yīng)制備鈧中間合金3.4 熔鹽電解法制取鈧中間合金3.4.1 氯化鈧?cè)埯}電解法制備鈧中間合金3.4.2 氟鹽介質(zhì)熔鹽電解法制備鋁鈧中間合金第4章 鋁鈧合金物理冶金基礎(chǔ)4.1 鋁鈧合金相圖4.1.1 含鈧二元合金相圖4.1.2 含鈧?cè)辖鹣鄨D4.1.3 AJ-Mg-Sc-Zr系和Al-Zn-Mg-Sc-Zr系熱力學性能評估第5章 鋁鎂鈧系合金第6章 鋁鋅鎂鈧系合金第7章 鋁銅鈧系和鋁銅鋰鈧系合金第8章 鋁鎂鋰鈧系和鋁鋰銅鎂鈧系合金第9章 鈦鋁鈧合金第10章 其他含鈧材料參考文獻

章節(jié)摘錄

3.1  概述鈧是鋁合金鑄造晶粒組織最強的變質(zhì)劑和加工半成品最強的再結(jié)晶抑制劑，添加微量鈧，能大幅度改善傳統(tǒng)鋁合金的綜合性能。工業(yè)鋁鈧合金生產(chǎn)過程中鈧必須以中間合金的形式加入，鋁鈧中間合金是生產(chǎn)工業(yè)鋁鈧合金的關(guān)鍵原材料。為使中間合金加入鋁液時能較快熔解，要求中間合金熔點盡量與鋁合金的熔化溫度接近，鈧中間合金中鈧的含量一般為2％-4％(質(zhì)量分數(shù)，以下同)。中間合金還要求成分均勻，化驗結(jié)果準確。為了更好地發(fā)揮鈧中間合金的晶粒細化作用，中間合金中的金屬間化合物顆粒不宜過大且應(yīng)均勻分布。此外，中間合金的雜質(zhì)含量也有一定要求。實踐表明，中間合金的質(zhì)量對工業(yè)鋁鈧合金性能有很大影響。國內(nèi)外文獻報道的鋁鈧中間合金制備方法及其特點見表3-1，鋁鈧中間合金的生產(chǎn)方法可分為對摻法、熔鹽電解法、真空及非真空鋁熱還原法幾類。研究者主要集中在俄羅斯、美國和中國，這可能與這些國家較早開始鋁鈧合金研究，而且都是鈧資源大國有關(guān)。

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《鈧和含鈧合金》由中南大學出版社出版。

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