铜合金中加稀土元素ppt

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稀土元素ppt课件

稀土元素
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先来欣赏几张图片
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镧
镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。镧也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与“超级钙”的美称。
氯化镧粉末
化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
8
铈可作催化剂金耐高热 ︐ 可以用来制造喷气推进器零 10 件
镨
★镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。 ★用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。 ★用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。 ★镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。 11
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钐钴磁体元件
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铕
氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，
Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S：Eu3+是发光效率、涂
敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。
钷造为放核射反性应元堆素生产的人

稀土在铜及铜合金中的作用

稀土在铜及铜合金中的作用一、稀土对铜及铜合金组织的影响1、净化组织工业用铜中往往含有多种杂质,虽然有些杂质含量很低,甚至低于0.001 %(质量分数，下同) ，但是这些杂质元素会严重影响铜及铜合金的加工性能、降低导电性及导热性。

如氧、硫和铜形成的脆性化合物(Cu2O 和Cu2S) 可以降低铜的塑性，这些脆性化合物冷拉时还会产生毛刺，并降低铜的导电性、耐蚀性和焊接性能。

稀土净化铜及铜合金组织主要有两种方式: (1) 稀土与氧和硫的亲和力很强,形成熔点较高，热稳定性强，比重较小的稀土化合物，从而达到脱硫、脱氧的作用；又稀土元素很容易与原子态氢发生作用，生成RH2 或RH3 型稳定氢化物(R 代表稀土金属) ,这些氢化物以固溶体的形式溶于铜合金中，从而消除了氢的有害作用。

(2) 稀土与铅、铋等元素生成比铜熔点高的高熔点金属间化合物，因此在铜熔铸过程中，可以保持固体状态，与熔渣一起从液体金属铜合金中排除，达到脱铅、铋的目的。

2、细化组织稀土对铜及铜合金显微组织的影响主要体现为细化晶粒，减少或消除柱状晶，扩大等轴晶区的作用。

稀土细化铜及铜合金组织的作用机理主要存在以下三种: (1) 形成新晶核，抑制晶粒长大。

稀土在铜及其合金中能与一些元素反应形成高熔点化合物，常以极微细颗粒悬浮于熔体之中，成为弥散的结晶核心，使晶粒变多，变小；又从凝固原理及热力学观点看，由于稀土大量聚集在固液界面前沿的液相中，使合金在凝固时成分过冷增大，以树枝状方式凝固生长，同时在分枝节点处产生细颈、熔断，增多了结晶核心，从而细化了晶粒。

(2) 微晶化作用。

由于稀土元素的原子半径( 0.174nm～0.204 nm) 比铜的原子半径(0.127nm) 要大36 %～60 % ，故稀土原子很容易填补正在生长中的铜或铜合金的晶粒新相的表面缺陷，生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而细化为微晶； (3) 合金化作用。

稀土在铜中的溶解度很小，一般仅千分之几到万分之几，但稀土与铜能生成多种金属间化合物。

稀土元素介绍及其应用-PPT精品文档

陶瓷工业领域
• 稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，减少釉和破裂并使其具有光泽。稀土更主要用做陶瓷的颜料，由于稀土元素有未充满的4f电子，可以吸收或发射从紫外、可见到红外光区不同波长的光，发射每种光区的范围小，导致陶瓷的颜色更柔和、纯正，色调新颖，光洁度好。如黄色、紫罗兰色、绿色、桃红色、橙色、棕色、黑色等。稀土氧化物可以制造耐高温透明陶瓷(应用于激光等领域)、耐高温坩埚(冶金)。
电光源工业领域
• 稀土作为荧光灯的发光材料，是节能性的光源，特点是光效好、光色好、寿命长。比白炽灯可节电75—80%。
冶金工业领域
• 稀土在冶金工业中应用量很大，约占稀土总用量的1/3。稀土元素容易与氧和硫生成高熔点且在高温下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等，钢水中加入稀土，可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用，改善钢的常、低温韧性、断裂性、减少某些钢的热脆性并能改善加热工性和焊接件的牢固性。 • 稀土在铸铁中作为石墨球化剂、形核剂核对有害元素的控制剂，提高铸件质量，对铸件的机械性能有很大改善，主要用于钢锭模、轧锟、铸管和异型件四个方面。 • 在有色合金方面应用，对以有色金属为基的各种合金都有良好的作用，改善合金的物理和机械性能。应用最多的使铝、镁、铜三个系列。
• 稀土元素是现代高科技所必需的，从航空到核能，都离不开稀土元素。我国是的稀土产量是世界第一，约占世界总量的60％，但是由于我国的分离稀土的技术、设备落后，成本高、而且只能分离出一部分。于是我国只能出口廉价的矿石给日本、美国，却要以高昂的价价格从他们那买回来必需的稀土元素。我国一年进口的稀土元素所花的钱甚至比出口稀土矿石所得到的钱还要多。 • 目前稀土元素的应用蓬勃发展，已扩展到科学技术的各个方面，尤其现代一些新型功能性材料的研制和应用，稀土元素已成为不可缺少的原料。

稀土元素分析化学PPT课件

特性
稀土元素具有丰富的电子能级，可与其他元素形成稳定的化合物，表现出独特的物理和化学性质，如荧光、催化、磁性等。
稀土元素在地壳中的分布
分布
稀土元素在地壳中分布广泛，但相对集中于某些矿物中，如氟碳铈矿、独居石等。
储量
全球稀土资源丰富，主要分布在中国、美国、澳大利亚等国家。
稀土元素的重要应用
04
CATALOGUE
稀土元素的分析方法
质谱法
总结词
高灵敏度、高分辨率
详细描述
质谱法是一种通过测量样品离子质量和丰度来进行分析的方法。在稀土元素分析中，质谱法具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够准确地测定稀土元素的质量数，进而确定元
素组成。
原子吸收光谱法
总结词
高精度、低背景干扰
VS
详细描述
原子吸收光谱法是一种基于原子能级跃迁的分析方法。通过测量特定波长的光被吸收的程度，可以确定样品中目标元素的存在和浓度。在稀土元素分析中，原子吸收光谱法具有高精度和低背景干扰的优点，能够准确测定稀土元素的含量。
稀土元素分析化学的定义与重要性
定义
稀土元素分析化学是研究稀土元素的性质、组成、结构和形态，以及它们在环境、材料和生物体内的存在、迁移、转化和检测的科学。
重要性
稀土元素在高科技产业、新材料、新能源等领域具有广泛应用，因此准确测定稀土元素的含量和分布对于科学研究、工业生产和环境保护具有重要意义。
稀土元素分析化学的主要方法
THANKS
感谢观看
分析准确度与精密度的提高
总结词
提高分析准确度与精密度是稀土元素分析化学的重要挑战，有助于减小误差和提高分析质量。
详细描述
随着分析技术的发展，稀土元素分析化学将不断提高准确度和精密度，减少误差和不确定性，提高分析质量，以满足更严格的质量控制和检测要求。

稀土元素化学(共10张PPT)

第7页，共10页。
2.稀土氧化物的性质
稀土氧化物除Ce,Pr,Tb外可用RE2O3通式表示，可通过灼烧氢氧化物、 RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3制备，在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的氢氧化物、 RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3，则得到CeO2,Pr6O11，Tb4O7等化合物。
在封闭管中，将金属RE与S 按一定的比例混合，缓慢升温，然后保持在1000℃，即可得到RES. RES的结构属于面心立方NaCl型结构，每个RE原子周围有6个S原子，而每个S原子周围有6个RE原子，即RE和S的配位数为6。
相应的盐，并放出硫化氢。 2.硫化物的熔点较高，RE2S3在熔点时有较高的蒸汽压，在高温时分解，如Sm2S3与1800℃分解成Sm3S4和S，Y2S3在1700℃分解为Y5S7.
第6页，共10页。
（3）结构
RES的结构属于面心立方NaCl型结构，每个RE原子周围有6个S原子，而每个S原子周围有6个RE原子，即 RE和S的配位数为6。
（五）氧化物和氢氧化物
1.稀土氧化物的制备
稀土氧化物除Ce,Tb,Pr外可用RE2O3通式表示，它可通过灼烧氢氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3制备，在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的灼烧氢氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3，则得到CeO2,Pr6O11和Tb4O7
等氧化合物
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Ce2S3 → Ce3S4→ CeS
混RE合N物遇加水热后稀到会1土缓0慢00中水~1解2E0并0u℃放S。出不氨气能：用该法制备，但可用H2S和EuCl反应制得。
稀土氢氧化物是一种胶状沉淀，受热不稳定，高于200℃，则发生脱水反应生成REO(OH),温度高则会生成RE2O3。 REN遇水后会缓慢水解并放出氨气：

稀土金属及其合金的制取.ppt

A、稀土含量：少加料、勤加料； B、电解温度：温度高，导电性好； C、其他物质：加碳或其他悬浮不熔物，降低导电性；
添加如LiCl导电性良好的物质，能增加导电性。
（4）密度：电解质的密度与金属和生成的泥渣的密度相对大小，对于
他们的分离有影响。稀土氯化物含量增加会导致混合盐密度增大。（5）蒸汽压：
一、熔融氯化物电解
1875年提出，由于单纯的RECl3熔点高，黏度大，导电性差，本身不稳定(易与空气中H2O、O2的作用)，特别是熔融RECl3对RE金属有很高的溶解度，所以不可能用单纯熔体( RECl3 )作电解质。
对于RE而言，可做电解质成分的只有碱金属或碱土金属的氯化物，因为它们在同一熔体中的分解电压比RECl3 高，否则难以制得较纯金属。
氯化稀土将按下式离解：RECl3 = RE3+ + 3Cl氯化钾将按如下方式解离：KCl = K+ + Cl-
所以主要阳离子为RE3+ 、 K+ ，阴离子为Cl-，这些离子在电解质熔体中无规律地自由运动。
电场作用下阳离子朝电解槽的阴极运动，阴离子Cl则向电解槽的阳极移动，结果在靠近阴极的电解质层中，集中有大量的阳离子，在靠近阳极的电解层中，集中有大量的阴离子，性质不同的离子的放电次序是不相同的。
电解质的基本性质：
由于单纯稀土氯化物熔点高，粘度大，本身又不十分稳定
（易吸水、吸氧）而且本身对稀土金属有较大的溶解度等原因，电解时并不是单纯的作为电解质，而是二元或多元熔体体系；
常用作电解质的主要组元是碱金属或碱土金属的氯化物；
（1）熔度纯的盐类都有固定的熔点，但是几种盐混合在一起熔化时，
或者又与碱金属氯化物MCl发生置换反应：

精品稀土在铜及铜合金中的作用

提高质量稀土在铜及铜合金中的作用稀土在铜及铜合金中的作用一、稀土对铜及铜合金组织的影响 1、净化组织甚至低于虽然有些杂质含量很低, 工业用铜中往往含有多种杂质,，但是这些杂质元素会严重影响铜及铜合金的加工) 质量分数，下同0.001 %(可(Cu2O 性能、降低导电性及导热性。

如氧、硫和铜形成的脆性化合物和Cu2S)以降低铜的塑性，这些脆性化合物冷拉时还会产生毛刺，并降低铜的导电性、稀土与氧: (1) 耐蚀性和焊接性能。

稀土净化铜及铜合金组织主要有两种方式从而,和硫的亲和力很强形成熔点较高，热稳定性强，比重较小的稀土化合物，或达到脱硫、脱氧的作用；又稀土元素很容易与原子态氢发生作用，生成RH2这些氢化物以固溶体的形式溶于铜合金RH3 型稳定氢化物) ,(R 代表稀土金属稀土与铅、铋等元素生成比铜熔点高的高中，从而消除了氢的有害作用。

(2)熔点金属间化合物，因此在铜熔铸过程中，可以保持固体状态，与熔渣一起从液体金属铜合金中排除，达到脱铅、铋的目的。

2、细化组织稀土对铜及铜合金显微组织的影响主要体现为细化晶粒，减少或消除柱状晶，扩大等轴晶区的作用。

稀土细化铜及铜合金组织的作用机理主要存在以下形成新晶核，抑制晶粒长大。

稀土在铜: (1) 三种及其合金中能与一些元素反应形成高熔点化合物，常以极微细颗粒悬浮于熔体之中，成为弥散的结晶核心，使晶粒变多，变小；又从凝固原理及热力学观点看，由于稀土大量聚集在固液界面前沿的液相中，使合金在凝固时成分过冷增大，以树枝状方式凝固生长，同时在分枝节点处产生细颈、熔断，增多了结晶～(2) 核心，从而细化了晶粒。

微晶化作用。

由于稀土元素的原子半径( 0.174nm，故稀土原子很容易0.204 nm) 60 % ～要大比铜的原子半径(0.127nm) 36 %填补正在生长中的铜或铜合金的晶粒新相的表面缺陷，生成能阻碍晶粒继续生合金化作用。

稀土在铜中的溶解度很小，一般长的膜，从而细化为微晶； (3)仅千分之几到万分之几，但稀土与铜能生成多种金属间化合物。

探析有色金属中稀土元素的化学分析

探析有色金属中稀土元素的化学分析摘要：稀土元素作为金属材料的维生素，可以有效提高有色金属及其合金的强度，细化有色金属的晶粒，同时大量的研究和实践应用表面，稀土元素的加入在镁合金、铝合金、铜合金和钨合金中都取得了很好的应用效果，因此应当加强有色金属中稀土元素的化学分析及其应用的研究力度，本文就此展开论述。

关键词：有色金属；稀土元素；化学分析引言：由于有色金属具有强度高、熔点高且延展性好等特点，因此得到了较为广泛的应用，常见的有色金属大多为铝、铜、邬、镁四类。

作为高活性的稀土元素，对有色金属的提纯及改善性能有着很大的作用，使其高度应用于航空航天、电子等领域。

1.我国有色金属资源状况有色金属：[Metallurgy]non-ferrous metal，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。

有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。

中国有色金属资源丰富，品种比较齐全。

就目前所知，钨和稀土等7种金属的储量居世界第一位；铅、镍、汞、钼、铌 5种金属的储量也相当丰富。

在矿产资源中，有色金属是中国的一大优势。

中华人民共和国成立以前，中国有色金属工业十分落后，无论矿山或工厂，其设备规模都很小，只能生产金、银、锡、锑、铜、铅、锌、汞等，许多有色金属都不能生产。

自1949年以来，中国有色金属工业发展很快，已经形成了从常用有色金属到稀有金属，品种比较齐全，工艺比较完善的生产体系。

中国各种有色金属的采矿、选矿、冶炼、加工工厂都具有相当规模，但与世界先进水平相比较，还有一定的差距。

为此，在进行有色金属新矿山、工厂建设的同时，还面临现有矿山、工厂的技术改造任务，以充分发挥中国有色金属资源优势，满足国民经济发展的需要。

2.有色金属中稀土元素的作用2.1稀土通过化学反应可以改变有色金属中杂质的存在状态有色金属中经常有金属杂质或非金属杂质，稀土元素可以和这些杂质金属进行反应，比如与铁、硅等形成不同的化合物，这样就可以改变铝金属固有的固溶方式，导致它的电阻率不断降低。

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2.实验材料及实验方法实验材料及实验方法
2.1 稀土元素的选择
镧、铈是比较理想的元素，其最外层电子排布分别为铈是比较理想的元素， 5d16s2、4f15d16s2。从电子层结构来看，La、Ce中都含从电子层结构来看，La、Ce中都含有较多的自由电子， Ce的自由电子是La的的自由电子是La 有较多的自由电子，而Ce的自由电子是La的2倍。与其它稀土元素相比，La、Ce是电的良导体是电的良导体。它稀土元素相比，La、Ce是电的良导体。
3.2.3 热处理后组织与性能分析
表3.2 退火方案
500℃ ×0.5h 500℃ ×1h 500℃ ×1.5h 550℃ ×0.5h 550℃ ×1h 550℃ ×1.5h 600℃ ×0.5h 600℃ ×1h 600 ℃ ×1.5h
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
1-9
2-1
1.5
退火温度/h
退火温度/h
图3.18 2#试样退火后的抗拉强度
图3.19 2#试样退火后的延伸率
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a
b
c
图3.21 3#试样500℃的组织图
(a) 500℃×0.5h ;
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（b）500℃×0.5h ;
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1.研究的背景和意义 1.研究的背景和意义
我国稀土资源丰富，我国稀土资源丰富，利用稀土元素在铜及铜合金中的综合作用，的综合作用，用微量稀土元素对铜及铜合金进行微合金化处理，可大幅度地提高铜及铜合金的综合性能。金化处理，可大幅度地提高铜及铜合金的综合性能。稀土元素可以净化铜合金基体，去除铜合金中氧、稀土元素可以净化铜合金基体，去除铜合金中氧、硫等杂质，改善铜及铜合金的高温性能和热加工性能，等杂质，改善铜及铜合金的高温性能和热加工性能，减少铜及铜合金的热裂倾向，提高热塑性、减少铜及铜合金的热裂倾向，提高热塑性、耐热和耐蚀性能。稀土元素的加入，会提高铜及铜合金的导热、蚀性能。稀土元素的加入，会提高铜及铜合金的导热、导电性能，改善纯铜的机械性能。导电性能，改善纯铜的机械性能。稀土元素会提高铜及铜合金的抗拉强度，延伸率，同时硬度也得到提高，及铜合金的抗拉强度，延伸率，同时硬度也得到提高，改善纯铜的冷加工性能和焊接性。改善纯铜的冷加工性能和焊接性。稀土元素在铜及铜合金中起净化、变质及微合金化作用，合金中起净化、变质及微合金化作用，使铜合金的导电性能、热塑性能、耐腐蚀性能、导热、耐热、耐磨、电性能、热塑性能、耐腐蚀性能、导热、耐热、耐磨、耐蚀及冷加工性能等均有所改善，耐蚀及冷加工性能等均有所改善，为铜及铜合金拓展了应用前景。了应用前景。
组别 0# 1# 2# 3# 4# Ce 0.00 Wt % 0.02 Wt % 0.04 Wt % 0.06 Wt % 0.08 Wt % Cu 余量余量余量余量余量
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3.2.1 铸态合金的组织与性能分析 a b
2.2 试样的制备
稀土元素极为活泼，在室温下就很容易氧化。因此，稀土元素极为活泼，在室温下就很容易氧化。因此，在制备试样时，应采取合适的工艺熔炼铜合金。在制备试样时，应采取合适的工艺熔炼铜合金。本实验采用稀土以Cu La、Cu-Ce中间合金的形式加在纯铜中 Cu中间合金的形式加在纯铜中。采用稀土以Cu-La、Cu-Ce中间合金的形式加在纯铜中。
500℃ 550℃ 600℃
1.5
0.08%Ce
0.5 1.0
500℃ 550℃ 600℃
1.5
退火时间 /h
退火时间 /h
不同稀土Ce含量的硬度比较
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a
b
c
图3.13 1#试样500℃的组织图
(a)0.02%Ce;
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（b）0.04%Ce;
(c)0.06%Ce;
(d) 0.08%Ce
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3.3本章小结
（1）1#到4#别为稀土Ce含量0.02 Wt %、0.04 Wt %、0.06 Wt %、0.08 Wt %。在铸态，1#试样平均抗拉强度104.79MPa，平均延伸率14%；2#试样平均抗拉强度118.69 MPa，平均延伸率为19.76%；3#试样平均抗拉强度110.93 MPa，平均延伸率为 16.79%；4#试样平均抗拉强度108.22 MPa,平均延伸率为 15.36%。2号试样具有良好的综合性能。（2）合金热轧开轧温度为850℃，保温时间1h。热轧后稀土Ce 添加量为0.04 Wt %的纯铜电导率最好为99.8％IACS，抗拉强度为253.5 Mpa，延伸率为7.67%。（3）通过对实验数据及对合金金相的分析：2#（含0.04 Wt%的稀土Ce）合金按工艺（500℃退火温度+0.5h保温时间）处理后的综合性能最佳，其抗拉强度为154MPa,延伸率为51%，硬度为 98.42HV。
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13
100
电导率电导率（%IACS）
99
98
97
96
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
Ce (质量分数 ,%)
图3.11 稀土Ce含量对热轧坯料电导率的影响
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(a) 500℃×0.5h ;
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（b）500℃×0.5h ;
(c) 500℃×0.5h
17
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152
52
50
151
500℃ 550℃ 600℃
s b/MPa
s ( %)
500℃ 550℃ 600℃
0.5 1.0 1.5
250
8
240
6
s b/MPa
230
s ( %)
4
220 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08
2 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08
Ce（质量分数，%）
Ce（质量分数，%）
图3.9 稀土Ce含量对热轧态抗拉强度的影响
图3.10 稀土Ce含量对热轧态延伸率的影响
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0.04%Ce
硬度（HV）
60 55 50 45 0.5
硬度（HV）
65
80
500℃ 550℃ 600℃
1.0 1.5
70 0.5
500℃ 550℃ 600℃
1.0 1.5
退火时间/h
80
退火时间 /h
79 78
硬度（HV）
硬度（HV）
70
77 76 75 74
60
50
0.06%Ce
40 0.5 1.0
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（b）500℃×0.5h ;
(c) 500℃×0.5h
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154
50
s b/MPa
152
s ( %)
500℃ 550℃ 600℃
48
46
150 0.5 1.0 1.5
0.5 1.0
500℃ 550℃ 600℃
微量稀土元素镧和铈对纯铜性能的影响
导师:王跃臣副教授答辩人:梁琦明专业:凝聚态物理
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报告内容
1 2 3 4 5
选题背景和意义实验材料及实验方法稀土铈对纯铜性能的影响稀土镧对纯铜性能的影响结论与展望
(a)0.02%Ce;
（b）0.04%Ce;
(c)0.06%Ce;
(d) 0.08%Ce
c
d
图3.1 不同稀土Ce含量的铸锭组织
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98
80
96
硬度（HV）
70
电导率（%IACS）
94 92 90 88 86
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2.3.实验方案 2.3.实验方案
图2.1 实验步骤
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3.稀土铈对纯铜性能的影响 3.稀土铈对纯铜性能的影响
23
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综合分析
100 95 90 85 80 75
98.5
图3.28
100.0
图3.29