新型稀土功能材料助力中国制造2025

《中国制造2025》是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，提出了要到2025年迈入制造强国行列的宏伟目标。作为五大工程之一的绿色制造工程，中国制造2025的具体目标是，到2025年制造业绿色发展和主要产品单耗达到世界先进水平，绿色制造体系基本建立。今年5月，C919国产大飞机首飞成功，让中国人扬眉吐气，标志着中国从此成为世界上能够制造大飞机的少数国家之一。航空发动机的特点是体积小,功率大,各部件的工作条件严酷，特别是转动件在不同的温度、载荷、环境介质（空气，燃气）下工作，大多须用比强度高、耐热性好和抗腐蚀能力强的材料制造。材料的强韧化是航空发动机材料发展中非常重要的内容，以高温合金为例，高温合金是航空发动机中各种高温部件的关键材料，用于航空发动机的低压涡轮叶片、涡轮转子等(其工作温度在760℃以下)，所以高温合金的研究逐渐走向了通过特殊材料增强合金的各项耐高温性能的方向。由于承受气动和离心力的作用，叶身中的拉应力和弯曲应力都比较大，这就要求叶片材料有足够的高温抗变形能力和好的低周疲劳寿命。因此，对于在中温以下使用的高温合金铸件，其组织特征要求：铸件截面应为尽可能细小的等轴晶，避免晶界上连续析出碳化物，尽可能少的微观缩孔和尽可能低的偏析。均匀的细晶组织可以提高材料的综合机械性能，增加抗疲劳能力，延长寿命。稀土及其氧化物是一种非常常见的细化剂，国际国内进行了很多尝试。多数人的研究是激光表面改性，由于稀土元素的加入，明显地改善了零件的显微组织，耐磨性提高了1～4倍，硬度增加，耐腐蚀性能提高。但是由于对其机理的研究不是太透彻，还没有普及并应用到实际工业领域。而且轻重稀土元素有17种之多，加上碳化物、氧化物、氮化物和金属间化合物，为涂层的改性，零件组织的细化提供了广阔的应用前景。还有研究表明，在熔覆材料中加入了稀土元素后，熔覆层的显微组织得到了一定程度的细化，柱状晶的产生范围有所减小，熔覆层的显微硬度相应的提高，熔覆层的耐磨性比未加稀土的提高将近1倍，说明稀土元素在激光熔覆过程中进入熔覆层并对熔覆层的结晶过程产生影响，使熔覆层的强韧性同时得到提高。