晶粒细化剂技术获新突破
近日，包头稀土研究院开发出了锆颗粒尺寸低于600纳米的稀土镁锆晶粒细化剂产品，填补了对应高效率、低成本镁合金晶粒细化剂的产品空白。
“这为开发面向航空飞行器座椅、汽车安全构件、高速列车轻量化等轨道交通装备的高强度铸造、变形镁合金材料提供了可能。”稀土研究院镁合金项目组主任胡文鑫说。
据了解，目前，工业普遍采用镁锆中间合金作为晶粒细化剂，市场现有产品存在锆元素细化效率低、锆颗粒大量沉积、细化剂成本高等诸多问题，为实际工业应用带来极大困难。
“镁合金的晶粒尺寸控制技术是对镁合金材料性能调控的最根本、最显著的技术方法之一，锆元素和稀土元素均为镁合金的有效细化元素，如何充分发挥好这些元素在合金中的作用，是我们一直研究的重点。”胡文鑫说。
基于前期针对稀土和锆元素对镁合金耦合细化机制的研究成果，辅之以全新的冶金工艺制备方法，让分布更密集、体积更小的锆粒子为镁晶核提供更多的附着机会，同时稀土元素加强了结晶过程中镁晶核在锆粒子表面的附着能力，可以实现镁合金晶粒的高效率细化。
目前该产品已经完成小规模生产工艺的研发，并经客户使用验证，产品细化效率大于80%，成本较传统镁锆晶粒细化剂降低20%以上。
“这项技术对稀土镁合金铸锭产品的产业化意义非凡，它可以有效减少产品内外金属颗粒的不均匀性，让内外合金颗粒大小基本保持一致，提高合金的应力水平，让合金更耐用。”胡文鑫说。
耐热改性剂让聚乳酸更好用
日前，包头稀土院最新研究成果——聚乳酸用稀土耐热改性剂研发取得新突破，测试结果满足下游客户所提技术指标。
此前，性脆、断裂伸长率小、韧性差、热稳定性差、成本高等缺点，阻碍了聚乳酸的推广。因此，如何提高其品质成为关键问题。
“提高聚乳酸性能，增加其市场应用价值，这是我们开启聚乳酸助剂研究的出发点和落脚点。”包头稀土研究院中试基地稀土助剂项目组主任曹鸿璋介绍，研究主要是通过添加2%左右稀土助剂来提高聚乳酸的韧性，目前已通过客户使用评价，并进行了连续工业试验，可完全达到用户的使用要求。
“加入我们的聚乳酸助剂，断裂伸长率、拉伸强度、冲击强度和弯曲强度都有提高。”包头稀土研究院稀土助剂组助理工程师王慧介绍说。
王慧现场做了一个试验。拿一个原始的聚乳酸，加入稀土助剂再运用特殊的加工方式后，再经试验检测，聚乳酸薄膜的拉伸、断裂伸长率可以达到200%以上。
让聚乳酸这么好用，秘诀来自哪里呢?就是我们的稀土镧铈元素。
据悉，包头稀土研究院主要借助稀土稳定剂方面研发优势，利用稀土元素中的镧铈轻稀土，最终合成绿色无毒环保的高性能聚乳酸稀土增韧改性剂，解决了传统聚乳酸产品的性状缺陷。
对于未来市场应用，曹鸿璋信心十足，“我们的产品不仅环保，而且价格远远低于进口产品，以目前使用的巴斯夫改性剂为例，一吨25万的成本，而我们的成本下来也就一吨10万左右。最重要的是稀土资源是我国的优势资源，稀土改性剂为自主合成产品，辅料可由国内厂商提供，无需进口。”
稀土金属电解槽有了新发展
近日，记者来到高新区包头瑞鑫稀土金属材料股份有限公司车间，被一个长2.2米、宽1.8米、高1米的电解槽吸引住了。企业人员介绍，这就是万安电解槽，也是世界最大的镨钕生产基地中的“大杀器”。
“我们将电解槽中放入氟盐溶液，通入1.5万安培的直流电，炉温保持在1000℃左右，再把稀土镨钕氧化物倒入电解槽中，氧离子到阳极氧化为二氧化碳排出，稀土离子到阴极还原为金属液滴从下面的细管中滴出。”企业研发团队代表、高级工程师郭海涛介绍说。
郭海涛坦言，万安电解槽研制的难点就在于熔盐电解过程中，使用的高温熔融氟盐体系的侵蚀能力非常强，找到适合的槽体材料及工具配件是关键。
目前，国内生产镨钕金属产品主要采用6千安培的小电解槽生产技术。而该企业的研发团队深耕稀土金属工业电解槽及电解技术，从6千安培小电解槽到3万安培大电解槽都进行了工业化试验，最终生产工艺锁定到1.5万安培电解槽工艺技术。
稀土金属钕和镨钕合金产品是国内外生产小到箱包纽扣、手机配件，大到风力发电机、航天领域所用磁性材料元件的关键原料，它的稳定性直接影响到磁性材料配件应用的稳定性。
该企业采用的1.5万安培稀土熔盐电解技术不仅单炉产量高，炉龄长，电耗低，其产品得到国内外用户的认可。目前，企业已实现了年产8500吨、产值30多亿的产业规模。
