新型稀土功能材料研究进展

新型稀土功能材料研究进展新型稀土功能材料研究进展 第 期 第 期 年 月 山西广播电视大学学报 摘要 新型稀土永磁材料 稀土超磁致伸缩材料 稀土发光材料及稀 土陶瓷材料已广泛应用到了我 国的工业 农业 国防和高科技产业等领域 并在应用中取得了良好 的技术经济效益 展示了广阔的发 展前景 关键词 稀土永磁材料 稀土超磁致伸缩材料 稀土发光材料 稀土陶 瓷材料 一 一 稀土元素独特的物理化学性质 决定了它们具有极为广 泛的用途 镧 铈 镤 钕 钇等 种稀土元素由于原子的 结构特殊 电子能级异常丰富 具有许多优异的光 电 磁 核等特性 被称为 现代工业的维生素 和神奇的 新材料 宝库 在新材料领域 稀土元素丰富的光学 电学及磁学特 性得到了广泛应用 在高技术领域 稀土新材料发挥着重要 的作用 稀土新材料主要包括稀土永磁材料 稀土发光材料 稀土超磁致伸缩材料 稀土陶瓷材料 以及其它稀土新材料 如巨磁阻材料 磁致冷材料 光致冷材料 磁光存储材料等 一 稀土永磁材料的应用现状及发展前景 一 稀土永磁材料 稀土永磁材料是将钐 钕混合稀土 金属与过渡金属 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 永磁体和钕铁硼 系永磁体 其中 磁体的磁能积在 之间 系永磁体 的磁能积在 之间 被称为 永磁王 是目前 磁性最高的永磁材料 二 稀土永磁材料的应用现状及发展前景 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 医疗等方面 近年来稀土永磁材料在国内的应用发展很快 目前已应 一 作者简介 武美霞 一 女 山西原平人 雁北师范学院 硕 士 用于一般电机 大电机 如磁力泵 磁选设备 永磁吊车和 家用电器等方面 但与西方国家相比 还有很大差距 日本 生产是仅有几个大厂支撑的 而我国 的生产量 是由不到年产 吨的钕铁硼厂提供的 到本世纪末磁能积 的 将进行商品化生产 因而销售价格相差 可高达 倍 因此 使我国 生产产品高档化 应是 生产的当务之急 二 稀土超磁致伸缩材料的现状及发展前景 一 磁致伸缩材料 磁致伸缩材料即在磁场作用下 其 长度发生变化 可发生位移而做功或在交变磁场作用下可发 生反复伸张与缩短 从而产生振动或声波的材料 这种材料 可将电磁能 或电磁信息 转换成机械能或声能 或机械位 移信息或声信息 相反也可以将机械能 或机械位移与信 息 转换成电磁能 或电磁信息 它是重要的能量与信息转 换功能材料 二 稀土超磁致伸缩材料的现状及发展前景 磁致伸缩 材料在声纳的水声换能器技术 电声换能器技术 海洋探测 与开发技术 微位移驱动 减振与防振 减噪与防噪系统 智 能机翼 机器人 自动化技术 燃油喷射技术 阀门 泵 波 动采油等高技术领域有广泛的应用前景 日本已用稀土超磁 致伸缩材料来制造海洋声学断层分析系统 和海洋气候声学温度测量系统 的水 声发射换能器 其信号可发射到 的范围 可用于测 量海水温度和海流的分布图 此外 用该材料可制造反噪声与噪声控制 反振动与振 动控制系统 反振动与减振器应用到运载工具 如汽车等 年 月 武美霞 新型稀土功能材料的研究进展 可使汽车振动减少到令人舒服的程度 有专家认为 稀土超磁致伸缩材料的应用可诱发一系列 的新技术 新设备 新工艺 它是可以提高一个国家竞争力 的材料 是 世纪战略性功能材料 三 稀土发光材料的现状及发展前景 一 稀土发光材料 物质发光现象大致分为两类 一类 是物质受热 产生热辐射而发光 另一类是物体受激发吸收 能量而跃迁至激发态 非稳定态 在返回到基态的过程中 以 光的形式放出能量 以稀土化合物为基质和以稀土元素为激 活剂的发光材料多属于后一类 即稀土荧光粉 稀土发光材料的现状及发展前景 根据激发源的不 同 稀土发光材料可分为光致发光 以紫外光或可见光激 发 阴极射线发光 以电子束激发 射线发光 以 射 线激发 以及电致发光 以电场激发 材料等 光致发光材料 主要用于各类不同用途的光源 如照明 复印机光源 光化学光源等 其中三基色荧光粉 由红 绿 蓝三种稀土的荧光粉按一定比例混合而成 制成的节能灯 由于光效高于白炽灯二倍以上 光色也好 受到世界各国的 重视 阴极射线发光材料 显示用荧光粉 主要用于电视机 示 波器 雷达和计算机等各类荧光屏和显示器 蓝色和绿色荧 光粉仍使用非稀土的荧光粉 但绿色荧光粉发光特性较好 有开发前景 四 稀土陶瓷材料的现状及发展前景 一 稀土陶瓷材料 陶瓷是具有悠久历史的材料 陶瓷 材料的特点是硬度高 强度高和抗腐蚀性好 即使在高温下 也如此 稀土氧化物在精细陶瓷中的应用 主要是作为添加 剂来改进陶瓷的烧结性 致密度 显微结构等以满足在不同 场合下使用的陶瓷的质量和性能要求 稀土陶瓷材料的现状及发展前景 添加稀土的氮化 硅陶瓷被认为是一种最有发展前途的高温结构材料 和 的引入对氮化硅陶瓷的结构和性能有重要影响 另一种添加稀土的氧化锆增韧陶瓷 目前已广泛应用于热障 涂层 氧传感器 热敏电阻 高温燃料电池 人造宝石等方 面 稀土作为结构陶瓷的助烧剂和稳定剂也得到广泛应用 国内研究功能陶瓷和结构陶瓷较多的是中国科学院上海硅 酸盐研究所 此外 清华大学 山东大学 中科院沈阳金属 研究所等单位也进行了这方面的研究 但总体来说 尚处于 跟踪世界高新技术陶瓷的发展 水平落后于日 美 综上所述 稀土永磁材料 稀土超磁致伸缩材料 稀土 发光材料及稀土陶瓷材料已应用到了我国的工业 农业 国 防和高科技产业等领域 并在应用中取得了良好的经济效 益 并且展示了广阔的发展前景 但今后仍需要我们继续不 懈地努力开发 更深入研究与应用 从而进一步加速我国稀 土功能材料的发展 建立具有中国特色的材料科学及其工程 应用体系 充分发挥我国稀土资源优势 参考文献 贺春晖 刘应亮 稀土发光和贮氢材料进展 化学研究 和应用 苏锵 大自然探索 周寿增 稀土永磁材料度其应用 北京 冶金工业出 版社 郑子樵 李