稀土如何提升材料物理性能?從原理為你一一道來

2021-01-14 黑科技精選

在現代工業中,稀土資源已經成為各種工業構件的「營養元素」,能夠顯著提升各種材料的性能,比如把稀土放入鋼鐵材料中,能夠顯著提升鋼鐵的耐磨性。那麼,稀土元素為何能起到如此神奇的作用呢?本文將從原理為你一一道來。

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對於鋼鐵材料來說,限制其材料力學性能的主要是各類缺陷,比如氧含量超標、硫元素超標、夾雜物含量過高等等。而加入稀土元素後,可以有效淨化這類雜質,避免有害生成物,形成稀土化合物,在煉鋼時,這些稀土化合物會上浮到殘渣中,降低鋼液中的夾雜物含量,起到淨化作用。

提升鋼鐵材料力學性能的另一個關鍵點在於材料的組織結構。通過加入稀土,能夠形成細小的稀土化合物,作為非均質形核的中心,充分降低結晶時的過冷度,進一步減少偏析組織的出現,並細化鋼的固態組織,使得鋼件的材料性能進一步提升。

另外值得注意的是,加入稀土元素後,產生的稀土化合物能夠在軋制過程中一直保持球狀形態,這種形態有助於消除內部組織應力,有效改善鋼的疲勞性能。

對於有特殊用途的耐大氣腐蝕鋼,加入稀土後,能夠讓氧化層變得更加緻密,減緩或避免氧化腐蝕的深入進行。

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除了對鋼的性能有顯著改善,稀土還能通過自身獨特的磁學特徵,製成更高科技含量的部件。比如使用稀土永磁材料製成的電機,由於稀土永磁材料擁有高磁能級的特點,做出來的電機重量輕、體積小、輸出功率大、動態特徵好、控制精度高、能耗更低、壽命更長,不但適合在衛星等高精尖設備上使用,在日常家電中也有廣泛應用。

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