稀土在功能材料中的应用解读.pptVIP

稀土在功能材料中的应用 周克省 （中南大学） 主要内容 一、引言 二、我国稀土资源概况及稀土在传统产业领域中的应用 三、新型稀土功能材料 四、结束语 摘 要 稀土元素具有特殊的电、磁、光与催化性能。稀土在传统产业中有许多应用，而在现代功能材料领域用途更加广泛。 一、引 言 大量研究发现，稀土元素的加入将对材料的性能有显著的改善。稀土在功能材料中的应用将大大提高稀土资源开发利用的经济效益和社会效益。开展新型稀土材料的基础理论研究、技术创新研究及产业化研究是国家急需解决的一个极为重要的课题。 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）。 “轻稀土元素”：钪（Sc）、钇（Y）、镧（La）—铕（Eu）。 “重稀土元素”：钆（Gd）—镥（Lu）。 2.我国稀土资源 中国稀土资源:占世界已探明储量的80%，储量达3600万吨（以稀土氧化物计），远景储量一亿吨，居世界首位。而且品种齐全、质量高、易开采。已形成南、北两大体系。北方主要为轻稀土资源，分布在内蒙古的包头白云鄂博（铁稀土共生矿）和四川的冕宁（氟碳铈矿），有镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆。南方主要为中重稀土资源，分布在江西、福建、广东、广西、湖南，有钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和镧、钕等。 湖南稀土资源:湖南稀土矿产资源丰富，分布广、规模较大。主要矿床为冲击型独居石沙矿床、风化壳独居矿物型矿床、离子吸附型稀土矿床。独居石的探明储量居全国第一。冲击型独居石沙矿床集中分布在湘东北岳阳地区（华容、岳阳、湘阴），风化壳独居矿物型矿床和离子吸附型稀土矿床集中在湘南地区（江华、桂东、资兴、郴县、蓝山、汝城、临武、耒阳、宜章），一般为重稀土矿床，也有轻稀土。矿石品位高、质量好。 3.稀土在传统产业领域中的应用 农业：稀土是植物生长、生理调节剂，对农作物具有增产、改善品质、增强抗旱抗涝抗伏倒抗病能力等作用，低毒或无毒，对人畜无害，无环境污染。其应用涉及粮食作物、蔬菜、水果、牧草及养鱼养鸡等畜牧业。 冶金工业：钢中加入少量稀土，能起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，显著提高钢的强度和韧性；不锈钢中加入少量稀土，能提高其耐热耐蚀性，防止热加工裂纹；少量稀土可使合金钢强度显著提高、能降低石墨对铸铁基体的分割破坏作用；高活性的稀土加入到有色金属及合金中，可以去除残留气体和有害杂质、细化组织、改善合金组织形态、形成金属间化合物、产生固溶强化、提高耐热性（再结晶温度）、改善工艺性能（减少偏析、气孔、缩水、表面裂纹）。 石油化工：稀土元素具有高氧化能和高电荷的大离子，很容易获得和失去电子。因而广泛用做催化剂。石油工业中的稀土分子筛裂化催化剂活性高、选择性好、汽油生产率高。 玻璃工业：稀土在玻璃工业中的应用主要为三个方面：玻璃着色、玻璃脱色、制造特种性能玻璃。稀土光学玻璃（镧玻璃等）可提高折射率、降低色散、增加抗腐蚀性，广泛用做各种透镜和高级照相机、摄像机镜头。 陶瓷工业：稀土用做陶瓷颜料使陶瓷颜色柔和、纯正、色调新颖、光洁度好。由于镧系元素对氧的亲和力强，添加稀土元素的陶瓷熔点非常高，还能改善陶瓷韧性、提高抗裂能力。稀土加入陶瓷釉料中，可减少釉层破裂和增加光泽。稀土氧化物可以制造耐高温透明陶瓷、耐高温坩埚、碳弧灯泡芯材。用氧化钇部分稳定的氧化锆已被制成特殊用途的陶瓷刀剪，因其高导热、低膨胀系数、热稳定性好可用于制造汽车发动机。 4.我国稀土产品发展概况 自1986年以来，我国稀土产量已经超过美国，成为世界第一的稀土生产大国，目前我国稀土产量已占世界总产量的70%，已能够生产近千个规格的400多种稀土产品，产品结构正从初级产品向高纯、高附加值、单一稀土方向发展，单一稀土化合物和金属的产量占总商品量的30%以上。稀土应用技术日益成熟、应用范围不断扩大。具有“工业味精”之称的稀土元素由于其特殊的性能，已广泛应用于传统产业领域，同时稀土功能材料已逐步成为信息、生物、新能源、新材料等高新技术领域中的关键材料。 三、新型稀土功能材料 1.稀土发光材料 巨大的发光材料宝库:稀土元素原子具有丰富的电子能级结构，为其获得多种发光性能提供了良好的条件。在各类发光材料中，稀土比非稀土发光材料的发光效率及光色性能更好。稀土发光材料按激发方式的不同可以分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、x射线激发发光材料。稀土发光材料主要包括稀土荧光材料、稀土激光材料。 稀土荧光材料:稀土荧光材料用做节