镝铁合金价格走势图_镝铁合金价格最新
1.新材料龙头股有哪些?
2.稀土合金是什么意思
3.稀土材料的基本介绍
4.中国已成为世界上最大的稀土生产国,请详细介绍一下。
新材料龙头股有哪些?
1、方大炭素600516:是一家专注于炭素产品生产与开发的高科技企业,其流通市值在行业内排名第一,为320.44亿元,市盈率达到11.46;
2、格林美002340:作为国家火炬计划重点高新技术企业,其流通市值在行业内排名第二,为170.65亿元,市盈率达到26.64;
3、中科三环000970:是一家钕铁硼稀土永磁生产企业,其流通市值在行业内排名第三,为126.44亿元,市盈率达到71.48。
除此之外,还有合盛硅业603260、国瓷材料300285、有研新材600206、宁波韵升600366、安泰科技000969等。
扩展资料与五矿有色战略合作 2010年7月公司与五矿有色签署《战略合作框架协议》,双方承诺在最优惠市场价格条件下,五矿有色优先向中科三环提供镨钕,镝铁等稀土金属,并确保原料的稳定供应,中科三环优先向五矿有色采购上述镨钕金属,镝铁等生产稀土磁性材料所必须的原料。
双方同意适当时机在中重稀土资源地合资生产稀土磁性材料,合作方式包括但不限于双方合资设立项目公司,合资投资新建稀土磁性材料生产线以及中科三环向五矿有色提供稀土磁性材料生产技术咨询等。
五矿有色是国内最大的中重稀土生产和经营企业,已基本完成在中重稀土资源地赣州的产业布局,在稀土生产和稀土贸易领域具有雄厚的资金实力和渠道优势。五矿有色已拥有开发管理大型资源型,生产型矿产企业的丰富经验,目前直接控股投资企业23家,直接参股企业3家,涉及铜,铝,钨,锑,稀土,锡,钽铌等多种金属产业。
百度百科-方大炭素600516
百度百科-格林美 [002340]
百度百科-中科三环 [000970]
稀土合金是什么意思
稀土合金,是稀土元素的结合物,稀土合金因用途不一样,稀土元素的含量也不同,其中镝铁、钆铁均为钕铁硼的添加物,稀土元素纯度较高,中国是世界上最大的稀土供应国,占全世界稀土供应的97%,稀土目前作为一项不可替代资源被广泛运用于众多高科技行业,包括防爆地坪、风力涡轮机、混合动力车、导弹和手机等。
重要意义
1、稀土属不可再生的稀缺资源,且开采和加工过程对环境的破坏十分严重。基于保护环境和可用尽资源的需要,中国政府对稀土的开采、生产和出口各个环节均实施了管理措施。
2、对稀土初级产品实施出口配额许可证管理。镝铁合金、铽铁合金等稀土合金产品中,稀土含量较高,将其纳入稀土管理整体框架加以有效管理,有利于密切配合稀土综合管理政策的实施,使可用尽资源和环境得到更有效的保护。
3、中国将依据国际规则,对稀土生产、加工和出口实施有效管理,保持稀土产业健康可持续发展,为国际稀土市场稳定作出贡献。
用途
1980年全世界稀土产品的生产量约为 34000吨(以氧化物计),主要用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、荧光和电子材料等工业。世界历年消费分配比(不包括中国)。
稀土材料的基本介绍
稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素。简称稀土。
稀土元素又称稀土金属。稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。 稀土元素在地壳中丰度并不稀少,只是分布极不均匀,主要集中在中国、美国、印度、俄罗斯、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家。中国是世界稀土资源储量最大的国家,主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等等。
目前全世界已探明的储量为,按人均储量计算, 稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金,用粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料。 稀土永磁分钐钴(SmCo)永磁体和钕铁硼(NdFeB)系永磁体,其中SmCo磁体的磁能积在15~30MGOe之间,NdFeB系永磁体的磁能积在27~50MGOe之间,被称为“永磁王”,是目前磁性最高的永磁材料。钐钴永磁体,尽管其磁性能优异,但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴,因此,它的发展受到了很大限制。我国稀土永磁行业的发展始于上世纪60年代末,当时的主导产品是钐-钴永磁,目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨,我国为90.5吨(包括SmCo磁粉),主要用于军工技术。随着计算机、通讯等产业的发展,稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。
稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料,它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍,比铁氧体、铝镍钴性能优越得多,比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用,不仅促进了永磁器件向小型化发展,提高了产品的性能,而且促使某些特殊器件的产生,所以稀土永磁材料一出现,立即引起各国的极大重视,发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。
现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料,用在人造卫星,雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面,运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”,使得疗效大为提高,从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中,稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力,也对许多相关产业产生相当深远的影响。 磁性材料由于磁场的变化,其长度和体积都要发生微小的变化,这种现象称为磁致伸缩。其中长度的变化称为线性磁致伸缩,体积的变化称为体积磁致伸缩。体积磁致伸缩比线性磁致伸缩要弱得多,一般提到磁致伸缩均指线性磁致伸缩。磁致伸缩效应是1842年由焦耳发现的,故又称焦耳效应。长期以来,作为磁致伸缩材料的主要是镍、铁等金属或合金,由于磁致伸缩值较小,功率密度不高,故应用面较窄。主要用于声纳、超声波发射等方面。
稀土超磁致伸缩材料是国外八十年代末新开发的新型功能材料。主要是指稀土-铁系金属间化合物。这类材料具有比铁、镍等大得多的磁致伸缩值,其磁致伸缩系数比一般磁致伸缩材料高约102~103倍,因此被称为大或超磁致伸缩材料。并且机械响应快、功率密度高,在所有商品材料中,稀土超磁致伸缩材料是在物理作用下应变值最高、能量最大的材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金(Terfenol-D)的研制成功,更是开辟了磁致伸缩材料的新时代,Terfenol-D是70年代才发现的新型材料,该合金中有一半成份为铽和镝,有时加入钬,其余为铁,该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制成功,当Terfenol-D置于一个磁场中时,其尺寸的变化比一般磁性材料变化大,这种变化可以使一些精密机械运动得以实现。铽镝铁开始主要用于声纳,目前已广泛应用于多种领域,从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器等领域。它具有比传统的磁致伸缩材料和压电陶瓷高几十倍的伸缩性能。所以可广泛用于声纳系统、大功率超大型超声器件、精密控制系统、各种阀门、驱动器等,是一种具有广阔发展前景的稀土功能材料。这种材料的发展使电-机械转换技术获得突破性进展。对尖端技术、军事技术的发展及传统产业的现代化产生了重要作用。
美国前沿技术(Edge Technologies)公司1989年开始生产稀土大磁致伸缩材料,其商品牌号为Terfenol-D,随后瑞典Feredyn AB公司也生产、销售稀土大磁致伸缩材料,产品牌号为Magmeg 86,近10多年来,日本、俄罗斯、英国和澳大利亚等也相继研究开发出TbDyFe2型磁致伸缩材料,并有少量产品销售。稀土磁伸材料主要用于制作大功率声纳,后者广泛应用于水下通讯、制导、捕鱼、油井及地质探测等。其它应用包括阀门控制、精密车床、机器人、蠕动马达、阻尼减振、延迟器及传感器等。稀土磁致伸缩材料的开发与应用,日益受到人们的关注,产量及市场消费量增长非常迅速。据美国前沿技术公司统计,全世界Terfenol-D合金产量,1989年仅为100kg,1993年约1000kg,1995年达到10吨,而到1997年已达到70吨。美国国内每年用于声纳等器件的Terfenol-D材料价值约数百万到1千万美元,声纳、油压机、机器人等器件的市场金额每年约6亿美元。最近5年来,Terfenol-D的市场年增长率为100%。 当某种材料在低于某一温度时,出现电阻为零的现象即超导现象,该温度即是临界温度(Tc)。超导体是一种抗磁体,低于临界温度时,超导体排斥任何试图施加于它的磁场,这就是所谓的迈斯纳效应。在超导材料中添加稀土可以使临界温度Tc大大提高,一般可达70~90K,从而使超导材料在价廉易得的液氮中使用,这就大大地推动了超导材料的研制和应用的发展。
超导现象是1911年由一位荷兰物理学家首先发现的,当水银温度降低到43K时,水银便失去了电阻。随后超导体的研究开发一直在进行,到1973年,科学家们制得一种铌锗合金,其临界温度是23.3K。
1986年发现一些新的超导体,超导研究也因此取得了突破性进展,当时发现一种镧钡铜氧陶瓷,其临界温度为35K。1987年2月又发现YBa2Cu3O7-x高温超导体的临界温度达90K以上,大大超过了氮的沸点(77K)。新型稀土高温材料可以在液氮温度下工作。 在磁场或磁矩作用下,物质的电磁特性(如磁导率、介电常数、磁化强度、磁畴结构、磁化方向等)会发生变化。因而使通向该物质的光的传输特性也随之发生变化。光通向磁场或磁矩作用下的物质时,其传输特性的变化称为磁光效应。
磁光材料是指在紫外到红外波段,具有磁光效应的光信息功能材料。利用这类材料的磁光特性以及光、电、磁的相互作用和转换,可制成具有各种功能的光学器件,如光调制器、光隔离器、环行器、开关、偏转器、光信息处理机、显示器、存贮器、激光陀螺偏频磁镜、磁强计、磁光传感器、印刷机等。
稀土元素由于4f电子层未填满,因而产生:未抵消的磁矩,这是强磁性的来源,由于4f电子的跃迁,这是光激发的起因,从而导致强的磁光效应。单纯的稀土金属并不显现磁光效应,这是由于稀土金属至今尚未制备成光学材料。只有当稀土元素掺入光学玻璃、化合物晶体、合金薄膜等光学材料之中,才会显现稀土元素的强磁光效应。
磁光器件是指用具有磁光效应的材料制作的各类光信息功能器件。虽然1845年法拉弟就发现了磁光效应,但在其后一百多年中,并未获得应用。直到上世纪60年代初,由于激光和光电子技术的开发,才使得磁光效应的研究向应用领域发展,出现了新型的光信号功能器件—磁光器件。在激光应用中,除探索各种新型的激光器和接收器外,激光束的参数,例如强度、方向、偏转、频率、偏振状态等的快速控制也是很重要的问题,磁光器件,就是利用磁光效应构成的各种控制激光束的器件,类似微波铁氧体器件的发展和分类那样,因光通讯的需要,1966年发展了磁光调制器、磁光开关、磁光隔离器、磁光环行器、磁光旋转器、磁光相移器等磁光器件。由于光纤技术和集成光学的发展,1972年起又诞生了波导型的集成磁光器件。在60年代后期,因计算机存贮技术的发展,开发了磁光存贮技术。后来由于全息磁泡和光盘技术的日趋完善和商品化,从而出现了磁光印刷和磁光光盘系统。利用磁光效应研究圆柱状磁畴(磁泡)而发展了磁泡技术。因信息技术的需要,在70年代中后期,在磁泡技术的基础上,又发展了磁光信息处理机及磁泡显示器。激光陀螺仪的发展中遇到了“闭锁”问题,一度受挫,后来利用磁光效应,巧妙地克服了“闭锁”,从而发展了一个全固态(无机械部件)的磁光偏频激光陀螺。因此,每一种新型的磁光器件,都是在研究磁光效应的基础上开发成功的。 本世纪二十年代末,科学家发现了磁性物质在磁场作用下温度升高的现象,即磁热效应。随后许多科学家和工程师对具有磁热效应的材料、磁致冷技术及装置进行了大量的研究开发工作。到目前为止,20K以下的低温磁致冷装置在某些领域已实用化,而室温磁致冷技术还在继续研究攻关,目前尚未达到实用化的程度。
磁致冷材料是用于磁致冷系统的具有磁热效应的物质。磁致冷首先是给磁体加磁场,使磁矩按磁场方向整齐排列,然后再撤去磁场,使磁矩的方向变得杂乱,这时磁体从周围吸收热量,通过热交换使周围环境的温度降低,达到致冷的目的。磁致冷材料是指用于磁致冷系统的具有磁热效应的一类材料,磁致冷材料是磁致冷机的核心部分,即一般称谓的制冷剂或制冷工质。
低温超导技术的广泛应用,迫切需要液氦冷却低温超导磁体,但液氦价格昂贵,因而希望有能把液氦气化的氦气再液化的小型高效率制冷机。如果把以往的气体压缩—膨胀式制冷机小型化,必须把压缩机变小,这样将使制冷效率大大降低。因此,为了满足液化氦气的需要,人们加速研制低温(4~20K)磁致冷材料和装置,经过多年的努力,目前低温磁致冷技术已达到实用化。低温磁致冷所使用的磁致冷材料主要是稀土石榴石Gd3Ga5O12(GGG)和Dy3Al5O12(DAG)单晶。使用GGG或DAG等材料做成的低温磁致冷机属于卡诺磁致冷循环型,起始致冷温度分别为16K和20K。
低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点,广泛应用于低温物理、磁共振成像仪、粒子加速器、空间技术、远红外探测及微波接收等领域,某些特殊用途的电子系统在低温环境下,其可靠性和灵敏度能够显著提高。
磁致冷是使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷工质,若取代目前使用氟里昂制冷剂的冷冻机、电冰箱、冰柜及空调器等,可以消除由于生产和使用氟里昂类制冷剂所造成的环境污染和大气臭氧层的破坏,因而能保护人类的生存环境,具有显著的环境和社会效益。
1987年80多个国家参加签署的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定,为了防止生产和使用氟氯碳类化合物造成的大气臭氧层的破坏,到2000年全世界将限制和禁止使用氟里昂制冷剂,我国于1991年6月加入这个国际公约并作出规定,到2010年我国将禁止生产和使用氟里昂等氟氯碳和氢氟氯碳类化合物。因此,需要加快研究开发无害的新型制冷剂或不使用氟里昂制冷剂的其它类型制冷技术。迄今,在有关这方面的研究开发中,发现磁致冷是制冷效率高,能量消耗低,无污染的制冷方法之一。从目前美国室温磁致冷技术研究进展情况看,在3到5年内,室温磁致冷技术有可能在汽车空调系统中得到实际应用之后,并将进一步开发家用空调和电冰箱等磁致冷装置。
磁致冷所用的制冷材料基本都是以稀土金属为主要组元的合金或化合物,尤其是室温磁致冷几乎全是采用稀土金属Gd或Gd基合金。
目前,磁致冷材料、技术和装置的研究开发,美国和日本居领先水平,这些发达国家都把磁致冷技术研究开发列为21世纪的重点攻关项目,投入了大量资金、人力和物力,竞争极为激烈,都想抢先占领这一高新技术领域。 激光是一种新型光源,它具有很好的单色性、方向性和相干性,并且可以达到很高的亮度。与激光技术相应发展起来的各种晶体,如非线性晶体,能对激光束进行调频、调幅、调偏及调相作用;能修正传输过程中激光图像的畸变;热电探测晶体能灵敏地探测到红外光等。这些特性使激光很快就应用到工、农、医和国防部门。
激光与稀土激光材料是同时诞生的。到目前为止,大约90%的激光材料都涉及到稀土。自从1960年在红宝石中出现激光以来,同年就发现用掺钐的氟化钙(CaF2:Sm2+)可输出脉冲激光。1961年首先使用掺钕的硅酸盐玻璃获得脉冲激光,从此开辟了具有广泛用途的稀土玻璃激光器的研究。1962年首先使用CaWO4:Nd3+晶体输出连续激光,1963年首先研制稀土螯合物液体激光材料,使用掺铕的苯酰丙酮的醇溶液获得脉冲激光,1964年找出了室温下可输出连续激光的掺钕的钇铝石榴石晶体(Y3Al5O12:Nd3+),它已成为目前获得了广泛应用的固体激光材料,1973年首次实现铕-氦的稀土金属蒸气的激光振荡。由此可见,在短短的十多年里,稀土的固态、液态和气态都实现了受激发射。在激光工作物质中,稀土已成为一族很重要的元素。这都与它具有特殊的电子组态、众多可利用的能级和光谱特性有关。
稀土激光材料可分为:固体、液体和气体三大类。但后两大类由于其性能、种类和用途等远不如固体材料。所以一般说稀土激光材料通常是指固体激光材料。固体材料分为晶体、玻璃和光纤激光材料,而激光晶体又占主导地位。
稀土材料是激光系统的心脏,是激光技术的基础,由激光而发展起来的光电子技术,不仅广泛用于军事,而且在国民经济许多领域,如光通讯、医疗、材料加工(切割、焊接、打孔、热处理等)、信息储存、科研、检测和防伪等方面获得广泛应用,形成新产业。在军事上,稀土激光材料广泛应用于激光测距、制导、跟踪、雷达、激光武器和光电子对抗、遥测、精密定位及光通讯等方面。提高和改变各军种和兵种的作战能力和方式,在战术进攻和防御中起重大作用。高功率激光材料可装备激光致盲武器,以及光电对抗等武器。光发射二极管(LED)泵浦的激光晶体制成的激光器输出光束质量好,非线性移频效率高,可把毫瓦级的激光移频到蓝光、绿光和红光区,用于光存贮、显示、遥感、雷达和科研等。 人们很早就发现,稀土金属与氢气反应生成稀土氢化物REH2,这种氢化物加热到1000℃以上才会分解。而在稀土金属中加入某些第二种金属形成合金后,在较低温度下也可吸放氢气,通常将这种合金称为贮氢合金。在已开发的一系列贮氢材料中,稀土系贮氢材料性能最佳,应用也最为广泛。其应用领域已扩大到能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面。用于化学蓄热和化学热泵的稀土贮氢合金可以将工厂的废热等低质热能回收、升温,从而开辟出了人类有效利用各种能源的新途径。利用稀土贮氢材料释放氢气时产生的压力,可以用作热驱动的动力,采用稀土贮氢合金可以实现体积小、重量轻、输出功率大,可用于制动器升降装置和温度传感器。
石油和煤炭是人类两大主要能源燃料,但由于它们储量有限,使用过程中产生环境污染等问题,因此解决能源短缺和环境污染成为当今研究的重点之一。氢是一种完全无污染的理想能源材料,具有单位质量热量高于汽油两倍以上的高能量密度,可从水中提取。氢能源开发应用的关键在于能否经济地生产和高密度安全制取和贮运氢。
典型的贮氢合金LaNi5是1969年荷兰菲利浦公司发现的,从而引发了人们对稀土系储氢材料的研究。
中国已成为世界上最大的稀土生产国,请详细介绍一下。
稀土并非只有中国有。
稀土的用途非常广泛。
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。
17种稀土元素名称的由来及用途
镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的,当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素,他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。 镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。
铈(Ce) "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯,瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的,以纪念1801年发现的小行星--谷神星。
铈的广泛应用:
(1)铈作为玻璃添加剂,能吸收紫外线与红外线,现已被大量应用于汽车玻璃。不仅
能防紫外线,还可降低车内温度,从而节约空调用电。从1997年起,日本汽车玻
璃全加入氧化铈,1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨,美国约1000多吨.
(2)目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中,可有效防止大量汽车废气排到空气中
美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。
(3)硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中,可对塑料着色
,也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。
(4)Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器,通过监测色氨酸浓度可用
于探查生物武器,还可用于医学。铈应用领域非常广泛,几乎所有的稀土应用领
域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电
陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢
及有色金属等。
镨(Pr) ? 大约160年前,瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素,但它不是单一元素,莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似,便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年,也就是发明汽灯纱罩的1885年,奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素,一个取名为"钕",另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了,镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素,其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。
镨的广泛应用:
(1)镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作
釉下颜料,制成的颜料呈淡**,色调纯正、淡雅。
(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料,其抗氧性能
和机械性能明显提高,可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马
达上。
(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催
化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用,
用量不断增大。
(4)镨还可用于磨料抛光。另外,镨在光纤领域的用途也越来越广。
钕(Nd) 伴随着镨元素的诞生,钕元素也应运而生,钕元素的到来活跃了稀土领域,在稀土领域中扮演着重要角色,并且左右着稀土市场。 ?
钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位,多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世,为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高,被称作当代"永磁之王",以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功,标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5~2.5%钕,可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作航空航天材料。另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间。
钷(Pm) ?1947年,马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丹宁(L.E.Glendenin)和科里尔(C.E.Coryell)从原子能反应堆用过的铀燃料中成功地分离出61号元素,用希腊神话中的神名普罗米修斯(Prometheus)命名为钷(Promethium)。钷为核反应堆生产的人造放射性元素。
钷的主要用途有:
(1)可作热源。为真空探测和人造卫星提供辅助能量。
(2)Pm147放出能量低的β射线,用于制造钷电池。作为导弹制导仪器及钟表的电
源。此种电池体积小,能连续使用数年之久。此外,钷还用于便携式X-射线仪、
制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。
钐(Sm) ?1879年,波依斯包德莱从铌钇矿得到的"镨钕"中发现了新的稀土元素,并根据这种矿石的名称命名为钐。 ?钐呈浅**,是做钐钴系永磁体的原料,钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了SmCo5系,后期发明了Sm2Co17系。现在是以后者的需求为主。钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高,从成本方面考虑,主要使用95%左右的产品。此外,氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外,钐还具有核性质,可用作原子能反应堆的结构材料,屏敝材料和控制材料,使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。
铕(Eu) ?1901年,德马凯(Eugene-Antole Demarcay)从"钐"中发现了新元素,取名为铕(Europium)。这大概是根据欧洲(Europe)一词命名的。氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂,Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S:Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进,故正在被广泛应用。近年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片,用于磁泡贮存器件,在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。
钆(Gd) 1880年,瑞士的马里格纳克(G.de Marignac)将"钐"分离成两个元素,其中一个由索里特证实是钐元素,另一个元素得到波依斯包德莱的研究确认,1886年,马里格纳克为了纪念钇元素的发现者 研究稀土的先驱荷兰化学家加多林(Gado Linium),将这个新元素命名为钆。 ?钆在现代技革新中将起重要作用。
它的主要用途有:
(1)其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振(NMR)成像信号。
(2)其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网。
(3)在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。
(4)在无Camot循环限制时,可用作固态磁致冷介质。
(5)用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂,以保证核反应的安全。
(6)用作钐钴磁体的添加剂,以保证性能不随温度而变化。
另外,氧化钆与镧一起使用,有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏。 在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用,现已取得突破性进展,室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。
铽(Tb) ?1843年瑞典的莫桑德(Karl G.Mosander)通过对钇土的研究,发现铽元素(Terbium)。铽的应用大多涉及高技术领域,是技术密集、知识密集型的尖端项目,又是具有显著经济效益的项目,有着诱人的发展前景。
主要应用领域有:
(1)荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂,如铽激活的磷酸盐基质、铽激活
的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质,在激发状态下均发出绿色光。
(2)磁光贮存材料,近年来铽系磁光材料已达到大量生产的规模,用Tb-Fe非晶态
薄膜研制的磁光光盘,作计算机存储元件,存储能力提高10~15倍。
(3)磁光玻璃,含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离
器和环形器的关键材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金(TerFenol)的开发研制,
更是开辟了铽的新用途,Terfenol是70年代才发现的新型材料,该合金中有一半
成份为铽和镝,有时加入钬,其余为铁,该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首
先研制,当Terfenol置于一个磁场中时,其尺寸的变化比一般磁性材料变化大这
种变化可以使一些精密机械运动得以实现。铽镝铁开始主要用于声纳,目前已广
泛应用于多种领域,从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、机
构和飞机太空望远镜的调节 机翼调节器等领域。
镝(Dy) ? 1886年,法国人波依斯包德莱成功地将钬分离成两个元素,一个仍称为钬,而另一个根据从钬中"难以得到"的意思取名为镝(dysprosium)。镝目前在许多高技术领域起着越来越重要的作用.
镝的最主要用途是:
(1)作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用,在这种磁体中添加2~3%左右的镝,可提
高其矫顽力,过去镝的需求量不大,但随着钕铁硼磁体需求的增加,它成为
必要的添加元素,品位必须在95~99.9%左右,需求也在迅速增加。
(2)镝用作荧光粉激活剂,三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的
激活离子,它主要由两个发射带组成,一为黄光发射,另一为蓝光发射,掺
镝的发光材料可作为三基色荧光粉。
(3)镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁(Terfenol)合金的必要的金属原料,能使
一些机械运动的精密活动得以实现。
(4)镝金属可用做磁光存贮材料,具有较高的记录速度和读数敏感度。
(5)用于镝灯的制备,在镝灯中采用的工作物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、
颜色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点,已用于**、印刷等照明光源。
(6)由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能
谱或做中子吸收剂。
(7)Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展,镝的应
用领域将会不断的拓展和延伸。
钬(Ho) 十九世纪后半叶,由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表,再加上稀土元素电化学分离工艺的进展,更加促进了新的稀土元素的发现。1879年,瑞典人克利夫发现了钬元素并以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬(holmium)。 ?
钬的应用领域目前还有待于进一步开发,用量不是很大,最近,包钢稀土研究院采用高温高真空蒸馏提纯技术,研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬Ho/∑RE>99.9%。目前钬的主要用途有:
(1)用作金属卤素灯添加剂,金属卤素灯是一种气体放电灯,它是在高压汞灯基础上
发展起来的,其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的
是稀土碘化物,在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质
是碘化钬,在电弧区可以获得较高的金属原子浓度,从而大大提高了辐射效能。
(2)钬可以用作钇铁或钇铝石榴石的添加剂;
(3)掺钬的钇铝石榴石(Ho:YAG)可发射2μm激光,人体组织对2μm激光吸收率高,
几乎比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激光器进行医疗手术时,不但可以
提高手术效率和精度,而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光
束可消除脂肪而不会产生过大的热量,从而减少对健康组织产生的热损伤,据
报道美国用钬激光治疗青光眼,可以减少患者手术的痛苦。我国2μm激光晶体
的水平已达到国际水平,应大力开发生产这种激光晶体。
(4)在磁致伸缩合金Terfenol-D中,也可以加入少量的钬,从而降低合金饱和磁化
所需的外场。
(5)另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通讯器
件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。
铒(Er) ?1843年,瑞典的莫桑德发现了铒元素(Erbium)。铒的光学性质非常突出,一直是人们关注的问题:
(1)Er3+在1550nm处的光发射具有特殊意义,因为该波长正好位于光纤通讯的光学
纤维的最低损失,铒离子(Er3+)受到波长980nm、1480nm的光激发后,从基态
4I15/2跃迁至高能态4I13/2,当处于高能态的Er3+再跃迁回至基态时发射出
1550nm波长的光,石英光纤可传送各种不同波长的光,但不同的光光衰率不同,
1550nm频带的光在石英光纤中传输时光衰减率最低(0.15分贝/公里),几乎为
下限极限衰减率。因此,光纤通信在1550nm处作信号光时,光损失最小。这样,
如果把适当浓度的铒掺入合适的基质中,可依据激光原理作用,放大器能够补
偿通讯系统中的损耗,因此在需要放大波长1550nm光信号的电讯网络中,掺铒
光纤放大器是必不可少的光学器件,目前掺铒的二氧化硅纤维放大器已实现商业
化。据报道,为避免无用的吸收,光纤中铒的掺杂量几十至几百ppm。光纤通信的
迅猛发展,将开辟铒的应用新领域。
(2)另外掺铒的激光晶体及其输出的1730nm激光和1550nm激光对人的眼睛安全,大
气传输性能较好,对战场的硝烟穿透能力较强,保密性好,不易被敌人探测,照
射军事目标的对比度较大,已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。
(3)Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,是目前输出脉冲能量最大,输出
功率最高的固体激光材料。
(4)Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。
(5)另外铒也可应用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。
铥(Tm) ?铥元素是1879年瑞典的克利夫发现的,并以斯堪迪那维亚(Scandinavia)的旧名Thule命名为铥(Thulium)。 ?
铥的主要用途有以下几个方面:(1)铥用作医用轻便X光机射线源,铥在核反应堆内辐照后产生一种能发射X射线的同位素,可用来制造便携式血液辐照仪上,这种辐射仪能使铥-169受到高中子束的作用转变为铥-170,放射出X射线照射血液并使白血细胞下降,而正是这些白细胞引起器官移植排异反应的,从而减少器官的早期排异反应。
(2)铥元素还可以应用于临床诊断和治疗肿瘤,因为它对肿瘤组织具有较高亲合性,重稀土比轻稀土亲合性更大,尤其以铥元素的亲合力最大。
(3)铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂LaOBr:Br(蓝色),达到增强光学灵敏度,因而降低了X射线对人的照射和危害,与以前钨酸钙增感屏相比可降低X射线剂量50%,这在医学应用具有重要现实的意义。
(4)铥还可在新型照明光源 金属卤素灯做添加剂。
(5)Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,这是目前输出脉冲量最大,输出功率最高的固体激光材料。Tm3+也可做稀土上转换激光材料的激活离子。
镱(Yb) ?1878年,查尔斯(Jean Charles)和马利格纳克(G.de Marignac)在"铒"中发现了新的稀土元素,这个元素由伊特必(Ytterby)命名为镱(Ytterbium)。 ?
镱的主要用途有(1)作热屏蔽涂层材料。镱能明显地改善电沉积锌层的耐蚀性,而且含镱镀层比不含镱镀层晶粒细小,均匀致密。(2)作磁致伸缩材料。这种材料具有超磁致伸缩性即在磁场中膨胀的特性。该合金主要由镱/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成,并加入一定比例的锰,以便产生超磁致伸缩性。(3)用于测定压力的镱元件,试验证明,镱元件在标定的压力范围内灵敏度高,同时为镱在压力测定应用方面开辟了一个新途径。(4)磨牙空洞的树脂基填料,以替换过去普遍使用银汞合金。(5)日本学者成功地完成了掺镱钆镓石榴石埋置线路波导激光器的制备工作,这一工作的完成对激光技术的进一步发展很有意义。另外,镱还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件(磁泡)添加剂、和玻璃纤维助熔剂以及光学玻璃添加剂等。镥(Lu) ?1907年,韦尔斯巴赫和尤贝恩(G.Urbain)各自进行研究,用不同的分离方法从"镱"中又发现了一个新元素,韦尔斯巴赫把这个元素取名为Cp(Cassiopeium),尤贝恩根据巴黎的旧名lutece将其命名为Lu(Lutetium)。后来发现Cp和Lu是同一元素,便统一称为镥。 ?
镥的主要用途有(1)制造某些特殊合金。例如镥铝合金可用于中子活化分析。(2)稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用。(3)钇铁或钇铝石榴石的添加元素,改善某些性能。(4)磁泡贮存器的原料。(5)一种复合功能晶体掺镥四硼酸铝钇钕,属于盐溶液冷却生长晶体的技术领域,实验证明,掺镥NYAB晶体在光学均匀性和激光性能方面均优于NYAB晶体。(6)经国外有关部门研究发现,镥在电致变色显示和低维分子半导体中具有潜在的用途。此外,镥还用于能源电池技术以及荧光粉的激活剂等。钇(Y) ? 1788年,一位以研究化学和矿物学、收集矿石的业余爱好者瑞典军官卡尔·阿雷尼乌斯(Karl Arrhenius)在斯德哥尔摩湾外的伊特必村(Ytterby),发现了外观象沥青和煤一样的黑色矿物,按当地的地名命名为伊特必矿(Ytterbite)。1794年芬兰化学家约翰·加多林分析了这种伊特必矿样品。发现其中除铍、硅、铁的氧化物外,还含有38%的未知元素的氧化物枣"新土"。1797年,瑞典化学家埃克贝格(Anders Gustaf Ekeberg)确认了这种"新土",命名为钇土(Yttria,钇的氧化物之意)。 ?
钇是一种用途广泛的金属,主要用途有:(1)钢铁及有色合金的添加剂。FeCr合金通常含0.5-4%钇,钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性;MB2金中添加适量的富钇混合稀土后,合金的综合性能得到明显的改善,可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上;在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土,可提高合金导电率;该合金已为国内大多数电线厂采用;在铜合金中加入钇,提高了导电性和机械强度。
(2)含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料,可用来研制发动机部件。(3)用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工。(4)由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏,荧光亮度高,对散射光的吸收低,抗高温和抗机械磨损性能好。(5)含钇达90%的高钇结构合金,可以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。
(6)目前倍受人们关注的掺钇SrZrO3高温质子传导材料,对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义。此外,钇还用于耐高温喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。
钪(Sc) 1879年,瑞典的化学教授尼尔森(L.F.Nilson, 1840~1899)和克莱夫(P.T.Cleve, 1840~1905)差不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金矿中找到了一种新元素。他们给这一元素定名为"Scandium"(钪),钪就是门捷列夫当初所预言的"类硼"元素。他们的发现再次证明了元素周期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。 ?钪比起钇和镧系元素来,由于离子半径特别小,氢氧化物的碱性也特别弱,因此,钪和稀土元素混在一起时,用氨(或极稀的碱)处理,钪将首先析出,故应用"分级沉淀"法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离,由于硝酸钪最容易分解,从而达到分离的目的。 ?
用电解的方法可制得金属钪,在炼钪时将ScCl3、KCl、LiCl共熔,以熔融的锌为阴极电解之,使钪在锌极上析出,然后将锌蒸去可得金属钪。另外,在加工矿石生产铀、钍和镧系元素时易回收钪。钨、锡矿中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。 钪在化合物中主要呈3价态,在空气中容易氧化成Sc2O3而失去金属光泽变成暗灰色。 ?钪能与热水作用放出氢,也易溶于酸,是一种强还原剂。 钪的氧化物及氢氧化物只显碱性,但其盐灰几乎不能水解。钪的氯化物为白色结晶,易溶于水并能在空气中潮解。 ?在冶金工业中,钪常用于制造合金(合金的添加剂),以改善合金的强度、硬度和耐热和性能。如,在铁水中加入少量的钪,可显著改善铸铁的性能,少量的钪加入铝中,可改善其强度和耐热性。 ?在电子工业中,钪可用作各种半导体器件,如钪的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了国内外的注意,含钪的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途。 ?在化学工业上,用钪化合物作酒精脱氢及脱水剂,生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效催化剂。 在玻璃工业中,可以制造含钪的特种玻璃。 ?在电光源工业中,含钪和钠制成的钪钠灯,具有效率高和光色正的优点。 ?
自然界中钪均以45Sc形式存在,另外,钪还有9种放射性同位素,即40~44Sc和46~49Sc。其中,46Sc作为示踪剂,已在化工、冶金及海洋学等方面使用。在医学上,国外还有人研究用46Sc来医治癌症 稀土资源。
稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现,当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的,又很稀少,因而得名为稀土。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土;把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性,除钪之外(有的将钪划归稀散元素),划分成三组,即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷;中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝;重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
这些稀土元素的发现,从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷,历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离,在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷,直到1965年,芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。
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