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第一章　导论 1

1.1 稀土材料表面改性的概念和内涵 1

1.1.1 稀土表面改性与表面工程 1

1.1.2　稀土材料表面改性的基本概念 2

1.1.3　分类 3

1.1.4　稀土元素在材料表面改性中的作用 3

1.1.5 稀土元素在材料表面改性应用中应注意的问题 4

1.2　关于稀土元素 5

1.2.1　稀土元素的电子层结构 6

1.2.2　稀土元素的性质 7

1.2.3　稀土合金相图 11

1.3　稀土在冶金过程中及在钢中的作用 13

1.3.1 稀土在钢中的存在形式及其分布 13

1.3.2　稀土在冶金过程中的物理化学行为 16

1.3.3　钢中稀土的物理冶金问题 18

参考文献 24

第二章　稀土化学热处理 26

2.1　稀土渗碳及其应用 27

2.1.1 渗碳的工艺特点 27

2.1.2 稀土气体渗碳的工艺设计 28

2.1.3　稀土对渗碳的催渗效果 32

2.1.4　稀土对渗层碳浓度和渗层组织性能的影响 36

2.1.5　稀土低温高浓度气体渗碳工艺原理 39

2.1.6　稀土渗碳的工业应用实例分析 42

2.2　稀土碳氮共渗及其应用 47

2.2.1 碳氮共渗的技术特点 47

2.2.2　含稀土碳氮共渗剂的配制 49

2.2.3 稀土碳氮共渗的几项试验结果 50

2.2.4　稀土碳氮共渗技术的应用 57

2.3　稀土渗氮与氮碳共渗 60

2.3.1 渗氮与氮碳共渗的技术特点及渗剂的选择 60

2.3.2　稀土渗氮 62

2.3.3　稀土氮碳共渗 68

2.3.4　稀土渗氮与氮碳共渗的应用实例 72

2.4　低温稀土多元共渗 75

2.4.1 稀土硫氮碳共渗 75

2.4.2　稀土氮碳硼多元共渗 78

2.4.3　低温稀土多元共渗的应用 83

2.5　稀土在化学热处理中的作用机理 84

2.5.1 稀土元素渗入钢表层的机理 84

2.5.2　稀土元素对渗层组织和性能的影响机理 87

参考文献 88

第三章　稀土离子注入材料表面改性 91

3.1　离子注入的基本原理和技术特点 91

3.1.1 离子注入的基本原理 91

3.1.2 离子注入的技术特点 93

3.1.3 用于表面改性的离子注入机 94

3.1.4 离子注入的工艺参数 96

3.1.5 离子注入改性机理 96

3.2　稀土离子注入材料表面强化 96

3.2.1 提高材料表面硬度和耐磨性 96

3.2.2 离子注入的疲劳特性 100

3.2.3　光整作用对材料表面形貌（粗糙度）的改善 101

3.2.4 离子注入强化机理 102

3.3　稀土离子注入金属表面的抗高温氧化特性 106

3.3.1 稀土离子注入改善材料的抗高温氧化性实例 107

3.3.2　稀土注入抗氧化机理 114

3.4　稀土离子注入在抗腐蚀失效方面的应用 117

3.5　展望 119

参考文献 121

第四章　稀土在等离子表面处理技术中的应用 124

4.1　等离子表面处理技术基础 124

4.1.1 等离子处理技术的优点 124

4.1.2 等离子处理基本原理 124

4.1.3 离子轰击工件表面引致的物理、化学效应 126

4.1.4　等离子渗氮的组织与性能 126

4.2　稀土等离子渗氮技术 127

4.2.1　稀土的加入方法 127

4.2.2　稀土在等离子渗氮中的催渗作用 128

4.2.3　稀土对等离子渗氮层性能的影响 130

4.2.4　稀土等离子渗氮层的组织结构 133

4.3　稀土等离子氮碳共渗与稀土等离子多元共渗 135

4.3.1 稀土等离子氮碳共渗 136

4.3.2　稀土等离子多元共渗 138

4.4　稀土在等离子表面处理中的催渗机理 140

4.5　应用实例 144

参考文献 146

第五章　稀土改性的离子镀技术 148

5.1　离子镀原理与工艺设计 148

5.1.1 概述 148

5.1.2 电弧离子镀的基本原理 149

5.1.3 电弧离子镀膜机 151

5.1.4 电弧离子镀的工艺设计 152

5.2　硬质涂层力学性能的表征与检测 154

5.2.1　涂层结合力 154

5.2.2　用裂纹密度参数评价涂层的断裂韧性 157

5.3　稀土元素对离子镀涂层的改性作用 158

5.3.1 稀土离子镀涂层的力学性质 158

5.3.2　稀土离子镀涂层的高温抗氧化性 162

5.3.3　稀土元素对电弧离子镀涂层的颗粒和致密度的改善 168

5.4　用吸入式稀土添加法合成稀土离子镀涂层 174

5.4.1　稀土引入方法的创新 174

5.4.2 稀土对涂层的改性效果 175

5.5　稀土离子渗氮—离子镀复合涂层的连续式合成 177

5.5.1 技术特点及工艺方法 177

5.5.2　稀土复合涂层的组织与性能 178

5.6　稀土离子镀涂层的结构 183

5.6.1 关于TiN涂层结构 183

5.6.2　Ti-Cr-N系的涂层结构 185

5.6.3　Ti-Al-N系的涂层结构 186

5.7　稀土元素对离子镀涂层的改性机理 188

5.7.1 稀土改善涂层膜／基结合力的机理 188

5.7.2　稀土改善涂层高温抗氧化性的作用机理 189

5.7.3　稀土改善涂层颗粒状况的原因 190

5.8　稀土改性涂层技术的发展与应用前景 190

5.8.1 稀土离子束辅助沉积 191

5.8.2　稀土渗氮／PVD复合涂层 196

5.8.3　稀土改性离子镀涂层的应用 197

参考文献 201

第六章　稀土元素对热喷涂层的改性 204

6.1　热喷涂技术概论 204

6.1.1 技术特点 204

6.1.2　热喷涂分类 205

6.1.3　热喷涂材料 207

6.1.4　热喷涂涂层的设计 207

6.1.5 稀土在热喷涂中的应用研究情况 208

6.2　稀土对热喷涂耐磨涂层的改性 209

6.2.1 稀土对铁基合金热喷涂层耐磨性的改善作用 209

6.2.2　稀土对提高镍基合金热喷涂层耐磨性的效果 213

6.2.3 稀土对热喷涂耐磨涂层的改性机理 216

6.3　稀土对热喷涂层抗氧化性能的影响 218

6.4　稀土对热喷涂层耐蚀性能的影响 221

6.4.1 稀土对铝及其合金涂层腐蚀性能的改善作用 221

6.4.2　稀土对镍基合金涂层耐腐蚀性能的影响 223

6.4.3　稀土对铁基合金涂层耐腐蚀性能的影响 225

6.4.4　稀土对氧化铝陶瓷涂层耐腐蚀性能的影响 227

6.5　稀土改性的热障涂层及其应用 229

6.5.1 稀土Y对氧化锆晶型的稳定作用 230

6.5.2　稀土Y提高涂层的抗热震性 231

6.5.3　稀土Y改善热障涂层的高温抗氧化性 232

6.5.4　稀土热障涂层的热腐蚀失效问题 233

6.5.5　稀土热障涂层技术的应用 234

参考文献 234

第七章　激光束稀土表面改性 236

7.1　概述 236

7.1.1 激光束表面改性的技术特点 236

7.1.2　激光器 237

7.1.3　激光表面合金化 238

7.1.4　激光表面熔覆 238

7.2　激光稀土合金化 239

7.2.1 稀土元素对激光合金化层耐磨性的影响 239

7.2.2　稀土元素对激光合金化层抗腐蚀性能的影响 242

7.3　稀土对激光熔覆层的改性 244

7.3.1 稀土对铁基合金激光熔覆层的改性 244

7.3.2 稀土对钴基合金激光熔覆层的改性 248

7.3.3 稀土对镍基合金激光熔覆层的改性 251

7.3.4　稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层的影响 254

7.3.5 激光制备陶瓷热障涂层 256

7.3.6 稀土在激光表面改性中的作用 258

参考文献 259

第八章　稀土在热渗镀技术中的应用 262

8.1　概述 262

8.2　稀土渗硼 263

8.2.1 渗硼方法及其技术特点 263

8.2.2　关于稀土渗硼剂的设计 265

8.2.3 稀土对渗硼的催渗作用 267

8.2.4　稀土对渗硼层性能的影响 269

8.2.5　稀土渗硼（硼稀土共渗）的应用 274

8.3　稀土在含硼多元渗中的作用 276

8.3.1 稀土对多元渗的催渗作用 276

8.3.2　稀土对多元渗层组织结构的影响 276

8.3.3　稀土多元共渗层的性能 278

8.3.4　含稀土和硼的多元共渗应用前景 280

8.4　稀土在渗铬中的应用 281

8.4.1 含稀土渗铬剂的配制 282

8.4.2 稀土的催渗作用 283

8.4.3　稀土渗铬层的组织结构 284

8.4.4 稀土渗铬层的性能 286

8.5　热浸镀稀土铝合金技术 290

8.5.1 热浸镀稀土铝合金的工艺要点 290

8.5.2 稀土对热浸镀铝合金层组织的影响 291

8.5.3　稀土对热浸镀铝合金层生长动力学的影响 293

8.5.4 热浸镀稀土铝合金的耐蚀性 296

8.5.5 热浸镀稀土铝合金的抗氧化性 299

8.5.6　热浸镀稀土铝合金技术的应用前景 301

8.6　稀土在热浸镀锌中的应用 303

8.6.1 热浸镀锌的工艺方法 303

8.6.2　稀土热浸镀锌的发展概况 305

8.6.3　稀土对热浸镀锌合金成形性的影响 305

8.6.4 稀土对热浸镀锌层结合力和加工成型性的影响 307

8.6.5　稀土对热浸镀锌层耐蚀性的影响 308

8.6.6　稀土热浸镀锌的工业应用 310

参考文献 312

第九章　稀土在电镀和化学镀中的应用 316

9.1　概述 316

9.1.1 电镀的基本原理及特点 316

9.1.2　化学镀的基本原理及特点 318

9.1.3 稀土离子在待镀工件上还原沉积的可能性 319

9.2　稀土在镀铬中的应用 321

9.2.1 镀铬的技术特点及发展概况 321

9.2.2　稀土添加剂在镀铬中的作用 322

9.2.3 稀土添加剂的使用效果 327

9.2.4　稀土镀铬液的配制与维护 330

9.2.5　稀土镀铬技术需改进的问题 330

9.2.6　稀土在其它电镀技术中的应用 331

9.3　稀土在电刷镀中的应用 332

9.3.1 电刷镀的原理和技术特点 332

9.3.2　稀土添加剂对提高电刷镀层沉积速率的作用 334

9.3.3 稀土添加剂对提高电刷镀层物理力学性能的作用 338

9.3.4　稀土改善电刷镀层的耐蚀性能 341

9.3.5 电刷镀稀土改性技术的应用前景及亟待解决的问题 344

9.4　稀土在化学镀镍中的应用 345

9.4.1 化学镀镍技术的发展 345

9.4.2　稀土添加剂对化学镀镍液稳定性和沉积速度的影响 346

9.4.3　稀土对化学镀镍层性能的影响 348

9.4.4　稀土改性的化学镀镍硼合金 352

9.4.5 稀土对化学镀镍合金层成分和结构的影响 356

9.4.6　稀土在其它化学镀技术中的应用 357

参考文献 359

第十章　金属表面稀土转化膜 362

10.1　概述 362

10.2　铝合金稀土转化膜 363

10.2.1 铝合金稀土转化膜的发展历程 363

10.2.2　铝合金稀土转化膜成膜工艺及性能 364

10.2.3　铝合金稀土转化膜的组成和结构 370

10.3　镁合金稀土转化膜 371

10.3.1 镁合金稀土转化膜的研发情况 372

10.3.2 镁合金稀土转化膜的制备及性能 373

10.4　锌及锌镀层的表面稀土转化膜 377

10.4.1 锌及锌镀层稀土转化膜的研发情况 377

10.4.2　锌及锌镀层稀土转化膜的成膜处理及使用效果 378

10.4.3　锌及锌镀层稀土转化膜的结构 380

10.5　钢铁表面的稀土转化膜 381

10.5.1 稀土转化膜在不锈钢上的应用情况 382

10.5.2　稀土转化膜在一般钢件上的应用 383

10.6　稀土转化膜的成膜与耐蚀机理 386

10.6.1 稀土转化膜成膜机理探讨 386

10.6.2　稀土转化膜的耐蚀机理 389

参考文献 391