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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