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            稀土元素釤及其應用

            發布時間:2023-04-03人氣:63

                      1879年,法國化學家波依斯包德朗(P.? Lecoq de Boisbaudran)從鈮釔礦得到的“鐠釹”即“迪迪姆”(Didymium)中發現了新的稀土元素“釤”。釤屬于輕稀土(鈰組稀土),在自然界中的豐度為7.9,名列第七,其豐度比錫(Sn 2.2)要高,比起鎢(W 1.0)和鉬(Mo 1.5)更是高的多,在全部元素地殼中的豐度排行榜中位列40,也算是比較豐富的元素。

              第一代稀土永磁材料釤鈷磁體的誕生,曾經使釤在上個世紀70年代成為稀土家族中“紅級一時”的成員。先是SmCo5于1969年問世。20世紀70年代末又出現第二代稀土永磁材料Sm2Co17,其最大磁能積達到30兆高奧(240千焦耳/米3)。由于釤鈷永磁不但磁性強,而且具有很高的矯頑力(抗反磁場性能)和優異的高溫使用性能,成為當時電子工業和軍工特殊用途的新寵。1969年7月20日,美國載人宇宙飛船“阿波羅11號”首次成功登上月球,實現了人類登月夢想,是人類研究宇宙、探索宇宙的一個里程碑。在阿波羅多次登月計劃的順利實現中,導航系統上采用了釤鈷永磁體,也保證了以后一系列航天計劃的順利實施。釤鈷永磁材料在阿波羅上的應用被看作稀土用于尖端技術的典范。由此也使金屬釤在當時一時“洛陽紙貴”,身價倍增。我國稀土科學家緊跟世界步伐,當時研制的釤鈷永磁材料性能就已達到世界先進水平。20世紀70年代后期,為滿足市場需求,我國建立了小型生產線,總年生產能力達到幾噸,其產品主要滿足軍工和特殊需要,已廣泛用在如風云氣象衛星、航空航天工程等重大項目中。

              20世紀80年代,出現了磁性更強的第三代稀土永磁材料釹鐵硼。由于釹、鐵比釤、鈷資源豐富,價格也低得多,自然具有更強的市場競爭力。因此也取代了許多釤鈷永磁材料的市場。但釤鈷磁體在高熱使用穩定性和抗腐蝕等性能方面一直優于釹鐵硼磁體,目前仍然是某些工業特別是軍事和航空等領域的首選材料,這方面的潛在市場依然比較大。目前全世界釤鈷永磁體的產量在500噸左右,主要集中在日本,我國釤鈷磁體的產量較低,僅100多噸。我國燒結釹鐵硼磁體的產量已超過日本,但釤鈷磁體仍落后于日本。但氧化釤和金屬釤的生產主要集中在我國。所以國內釤鈷磁體的生產潛力很大,也被國際市場看好。

              釤在永磁材料中的另一大用途是制備新型粘結磁體。20世紀90年代初期研制開發的新型磁性材料釤鐵氮磁體已經產業化。釤鐵氮磁體中的稀土含量比釹鐵硼磁體低,而氧化釤的價格低于氧化釹,因此成本可能比釹鐵硼磁體低,而釤鐵氮磁體的某些性能(耐熱性和耐蝕性)優于釹鐵硼磁體。釤還可用做釤基巨磁致伸縮材料。這些都將成為是釤的潛在市場,或許有朝一日,釤會因為找到新的應用大戶而再次走俏。

              由于銪的需求擴大,造成了釤和釓的積壓,但提取銪之后的釤釓富集物可用來制備釤釓復合物高性能隔熱陶瓷材料,可用于航空、汽車等領域。

              納米氧化釤可應用于陶瓷電容器和催化劑方面。甲烷通過氧化釤催化可轉變成乙烷和乙烯。二碘化釤可選擇性地將乙醛還原成乙醇。釤催化劑在甲烷轉化時具有很高的活性、穩定性和選擇性。

              釤具有中子俘獲截面積大(5500靶)的特殊核性質,可用作原子能反應堆的結構材料,屏敝材料和控制材料,如用作快中子增強反應堆的中子吸收劑,使核裂變產生巨大的能量得以安全利用。釤還可用作石榴石的摻雜劑,也可用于特種的玻璃濾光器中,例如紅外線濾光器。釤還被用于生物研究和醫療。 


             


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