稀土元素对改善高温合金的性能作用显著。高温合金用于航空发动机的热端部件,但由于在高温下抗氧化、耐腐蚀及强度的下降,使得航空发动机性能的进一步提高受到限制。近期的研究表明:镍基合金中添加少量稀土后,提高了抗硫化性能及高温强度和热塑性。钴基合金中加入0.1~0.2%钇、镍基合金中加入铜或铈,能使材料的耐腐蚀性能提高10倍。在镍铬合金中,稀土对提高合金的抗氧化性能有明显的作用,如在Ni-30Cr合金中加0.3%Y;0.05%La和Ce,合金在1200℃和1300℃下的寿命分别为2970小时和613小时,而未加稀土同一镍铬合金,在上述温度下,其寿命仅为1518小时和270小时。 稀土元素对高技术新材料研究与发展有密切的关系,更深入地研究稀土元素在航空材料中的作用及其机理,稀土元素对性能变化的影响规律,从而更广泛地探求新的航空材料,开发高技术产品乃是稀土材料研究者的历史使命。近年来偏重于研究稀土对改善材料性能的作用,而对稀土的作用机理研究得不够,为使稀土在材料中的应用建立在扎实的科学基础上,为了开发更多更好的稀土金属及非金属新材料,必须就稀土对材料的改性机理进行系统深入的研究。结合我国丰富的稀土元素(La、Ce、Nd、Yb、Dy、Sc等),开展这些稀土与材料学的系统深入研究,旨在为有效合理利用各个稀土的特性开拓新的应用途径,取得更多的稀土一材料专利,将我国稀土材料建立在自己的知识产权上。
航空稀土开发应用在“七五”、“八五”期间,通过稀土元素对新材料的作用及提高材料的应用功能,延长其使用寿命,提高经济效益等方面做了许多工作。但在稀土材料的开发应用方面,在更好发挥航空稀土材料功能方面还远没有挖掘出巨大的潜力,仍需要我们继续不懈的努力开发,更进一步的深入研究与应用。稀土作为我国在国际上的优势产业,其国际市场的占有率逐年提高,其地位也越来越重要。我们应该抓住机遇,加速稀土在航空工业的开发和应用。 综上所述,稀土元素有强化金属材料,减少其杂质的有害影响、改变夹杂物的形态和分布、提高抗腐蚀和抗氧化性能等作用。已经发展了许多航空用稀土镁合金、铝合金、钛合金、高温合金及功能材料,并在应用中取得了良好的技术经济效益,但这些已取得的成就与稀土在航空材料发展中特殊作用及其潜在的用途相比,只能说是开发稀土的一个良好开端,这点成绩与我们稀土大国的地位也极不相称。为充分满足国民经济和高技术发展的需求,今后应该在航空稀土材料应用基础理论和科研究成果的工程应用两个方面加强研究,并加大投资力度,为稀土的深入开发,加速我国稀土材料发展,建立具有中国特色的材料科学及其工程应用体系,充分发挥我国稀土资源优势。
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