Электронный энергетический спектр неодима
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ных, нержавеющих, жаропрочных, аусте-нитных, кремнистых, автоматных, инструментальных сталях и в сплавах для нагревательных элементов. Наиболее эффективны добавки РЗМ к качественной стали [1].
В цветной металлургии легирование РЗМ магниевых сплавов обеспечило получение новых теплопрочных материалов, применяемых до температур 250-300. Кроме того, РЗМ повышают литейные характеристики магниевых сплавов (повышается жидкотекучесть и уменьшается пористость). Легирование РЗМ сплавов на основе алюминия еще недостаточно изучено.
РЗМ весьма эффективны в виде небольших добавок практически ко всем тугоплавким металлам, применяемым в качестве основы жаропрочных сплавов. Экспериментальные данные показывают, что практически во всех металлах, являющихся основой промышленных сплавов, растворимость РЗМ в твердом состоянии составляет десятые или сотые доли процента. Исключение представляют только магний, хром и титан, которые могут растворять некоторые РЗМ в пределах 1-3%. Такой характер взаимодействия РЗМ с основными металлами показывает, что в металлургии следует применять их небольшие добавки. Практически за исключением магниевых и алюминиевых сплавов добавки РЗМ в металлургии не превышают 0,5-1,0%, а иногда они еще меньше.
РЗМ влияют на свойства других металлов и сплавов следующим образом [1]:
) измельчение кристаллов основы сплава - чистого металла или твердого раствора на его основе;
) рафинирование от примесей металлоидов, вызывающих хрупкость сплавов, таких как кислород, азот, водород и углерод.
) образование тугоплавких соединений с вредными примесями и устранение легкоплавких эвтектических включений, вызывающих красноломкость (сера, фосфор, мышьяк в стали; свинец и висмут в медных сплавах), т.е. свойство сплава давать трещины при горячей обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) в области температур красного или жёлтого каления;
) улучшение структуры поверхностной окисной пленки, вызывающее резкое возрастание жаростойкости сплавов;
) изменение механизма пластической деформации основы сплава;
) повышение температуры рекристаллизации сплава;
) упрочнение сплава за счет легирования твердого раствора или образования новых соединений, а также их перераспределения при термической обработке;
) придание сплавам особых физических свойств, например, резкое повышение поперечного сечения захвата нейтронов за счет введения добавок гадолиния и т. д.
В ряде случаев влияние редких и редкоземельных металлов на структуру и свойства промышленных сплавов проявляется комплексно, по нескольким указанным путям.
Редкоземельные металлы являются сильными раскислителями и десульфураторамп для большинства металлов и сплавов, за счет чего резко улучшаются механические свойства (у сплавов - особенно пластичность). Десульфурация наиболее важна при выплавке сталей и в производстве высокопрочного чугуна. Однако, при слишком больших содержаниях РЗМ часто образуются металлические соединения (например в сплавах с магнием, алюминием и металлами группы железа), вызывающие хрупкость сплавов. Включения нерастворившихся РЗМ могут вызвать красноломкость стали. Поэтому очень важно при использовании РЗМ в качестве раскислителей не брать их з избытке. С другой стороны, в железных, медных, никелевых и других сплавах красноломкость, вызванная легкоплавкими примесями, может быть полностью устранена путем введения небольших добавок РЗМ [1].
Сульфиды церия и других РЗМ отличаются высокой тугоплавкостью, химической прочностью и жаростойкостью. Это позволяет использовать их в качестве тиглей для плавки некоторых тугоплавких металлов, например титана и ниобия.
Добавление РЗМ приводит к улучшение структуры и свойств поверхностной окисной пленки. В отношении никель-хромовых сплавов было установлено, что обычные нагреватели из нихрома с добавкой 0,5% церия в 3-10 раз увеличивают срок своей службы.
Повышение устойчивости против рекристаллизации является важным направлением в области изыскания жаропрочных сплавов. Добавка 1% РЗМ повышают температуру рекристаллизации хрома на 70-100.
В теплопрочных титановых и магниевых сплавах РЗМ являются эффективными упрочняющими добавками.
Редкоземельные металлы (главным образом церий и лантан в виде ферроцерия или его лигатур с другими металлами) широко применяются в производстве высокопрочного чугуна. Основное влияние РЗМ в чугуне заключается в их модифицирующем и обессеривающем действии. В результате модифицирования графит в чугуне приобретает шаровидную форму, что сопровождается резким увеличением механических свойств. Высокие механические свойства и простота технологического процесса модифицирования церием открыли широкие перспективы для получения нового вида высокопрочного чугуна.
РЗМ оказывают положительное влияние на следующие свойства сталей [1]:
) температуру перехода стали из хрупкого состояния в пластичное;
) деформируемость жаропрочных и нержавеющих сталей при высоких температурах;
) прочность и коррозионную стойкость фехралей;
) прокаливаемость стали.
К свойствам, на которые РЗМ оказывают небольшое влияние, относятся прочность стали при комнатной температуре, прочность при кратковременных испытаниях при повышенных температурах, способность к старению и др.
Для РЗМ характерным является то, что зависимость свойств сплавов от добавок РЗМ имеет ярко выраженный максимум, который указывает, что улучшение свойств происходит до оп?/p>