創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)稀土

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)稀土第1頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)稀土物理性能用途化學(xué)性能第2頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)稀土的用途

稀土的用途在冶金工業(yè)方面：稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中，能起到精煉、脫硫、中和低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)的作用，并可以改善鋼的加工性能;稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產(chǎn)稀土球墨鑄鐵，由于這種球墨鑄鐵特別適用于生產(chǎn)有特殊要求的復(fù)雜球鐵件，被廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等機(jī)械制造業(yè);稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中，可以改善合金的物理化學(xué)性能，并提高合金室溫及高溫機(jī)械性能。稀土的用途在石油化工方面：用稀土制成的分子篩催化劑，具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因而取代了硅酸鋁催化劑用于石油催化裂化過程;在合成氨生產(chǎn)過程中，用少量的硝酸稀土為助催化劑，其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍;在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中，采用環(huán)烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產(chǎn)品性能優(yōu)良，具有設(shè)備掛膠少，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，后處理工序短等優(yōu)點(diǎn);復(fù)合稀土氧化物還可以用作內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化催化劑，環(huán)烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。第3頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)

稀土的用途在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或經(jīng)過加工處理的稀土精礦，可作為拋光粉廣泛用于光學(xué)玻璃、眼鏡片、顯象管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光;在熔制玻璃過程中，可利用二氧化鈰對(duì)鐵有很強(qiáng)的氧化作用，降低玻璃中的鐵含量，以達(dá)到脫除玻璃中綠色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光學(xué)玻璃和特種玻璃，其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防x-射線的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以減輕釉的碎裂性，并能使制品呈現(xiàn)不同的顏色和光澤，被廣泛用于陶瓷工業(yè)。稀土的用途在新材料方面：稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用于電子及航天工業(yè);純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用于微波與電子工業(yè);用高純氧化釹制作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體激光材料;稀土六硼化物可用于制作電子發(fā)射的陰極材料;鑭鎳金屬是70年代新發(fā)展起來的貯氫材料;鉻酸鑭是高溫?zé)犭姴牧?近年來，世界各國采用鋇釔銅氧元素改進(jìn)的鋇基氧化物制作的超導(dǎo)材料，可在液氮溫區(qū)獲得超導(dǎo)體，使超導(dǎo)材料的研制取得了突破性進(jìn)展。第4頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)稀土的用途在軍事方面：稀土有工業(yè)“黃金”之稱，由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機(jī)、導(dǎo)彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制，以及能夠?qū)橙怂翢o忌憚地公開殺戮，正緣于稀土科技領(lǐng)域的超人一等。第5頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)

稀土的用途在農(nóng)業(yè)方面：研究結(jié)果表明，稀土元素可以提高植物的葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)根系發(fā)育，增加根系對(duì)養(yǎng)分吸收。稀土還能促進(jìn)種子萌發(fā)，提高種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長。除了以上主要作用外，還具有使某些作物增強(qiáng)抗病、抗寒、抗旱的能力。大量的研究還表明，使用適當(dāng)濃度稀土元素能促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節(jié)比對(duì)照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒飽滿，增產(chǎn)14%。大豆用稀土拌種，出苗提早1天，單株結(jié)莢數(shù)增加14.8～26.6個(gè)，3粒莢數(shù)增多，增產(chǎn)14.5%～20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實(shí)的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進(jìn)果實(shí)著色和早熟。并可抑制貯藏過程中呼吸強(qiáng)度，降低腐爛率。此外，稀土的用途還廣泛用于照明光源，投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復(fù)印燈粉;在農(nóng)業(yè)方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產(chǎn)量增加5~10%;在輕紡工業(yè)中，稀土氯化物還廣泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。第6頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)稀土的物理性能

稀土元素是典型的金屬元素。它們的金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬元素，而比其他金屬元素活潑。大多數(shù)稀土金屬呈現(xiàn)順磁性。釓在0℃時(shí)比鐵具更強(qiáng)的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點(diǎn)和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。第7頁/共10頁材料科學(xué)與工程學(xué)院太原理工大學(xué)稀土的化學(xué)性能

在17個(gè)稀土元素當(dāng)中，按金屬的活潑次序排列，由鈧，釔、鑭遞增，由鑭到镥遞減，即鑭元素最活潑。稀土元素能形成化學(xué)穩(wěn)定的氧化物、鹵化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氫、碳、磷發(fā)生反應(yīng)，易溶于鹽酸、硫酸和硝酸中。稀土易和氧、硫、鉛等元素化合生成熔點(diǎn)高的化合物，因此在鋼水中加入稀土，可以起到凈化鋼的效果。由于稀土元素的金屬原子半徑比鐵的原子半徑大，很容易填補(bǔ)在其晶粒及缺陷中，并生成能阻礙晶粒繼續(xù)生長的膜，從而使晶粒細(xì)化而提高鋼的性能。稀土元素具有未充滿的4f電子層結(jié)構(gòu)，并由此而產(chǎn)生多種多樣的電子能級(jí)。因此，稀土可以作為優(yōu)良的熒光，激光和電光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。稀土離子與羥基、偶氮基或磺酸基等形成結(jié)合物，使稀土廣泛用于印染行業(yè)。而某些稀土元素具有中子俘，獲截面積大的特性，如釤、銪、釓、鏑和鉺，可用作原子能反應(yīng)堆的控制材料和減速劑。而鈰、釔的中子俘獲截面積小，則可作為反應(yīng)堆燃料的稀釋劑。稀土具有類似微量元素的性質(zhì)，可以促進(jìn)農(nóng)作物的種子萌發(fā)，促進(jìn)根系生長，促進(jìn)植物的光合作用。第