稀土材料

稀土材料的应用之广泛，除了与我们的生活息息相关的手机、电视萤幕、音响、节能灯泡之外，也是许多高科技产品生产的重要材料，像是电动汽车、磁浮列车、核能工业以及超导体等等的产品都少不了它。因此在材料界，稀土可是占有举足轻重的地位。  

●认识稀土

稀土元素(rare-earth element,REE)亦称稀土金属。由元素周期表第III族的钪、钇和镧系元素组成，共包含了17种元素。 稀土之特别之处在于其元素的电子结构特殊，化学活性极强，又具较大的原子半径，因此对一般金属与合金具有以下几点优良的改性潜力:

 一、变质作用:合金中加入稀土元素后，组织结构会有明显细化。 

二、净化作用:稀土元素活性大，且有晶面吸附性，因此常与金属中的杂质元素相互作用，生成稳定的化合物分布在晶界上，从而降低固溶体中的杂质含量，改善金属的力学和物理性能

           *固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相

三、强化作用:在金属中有一定的固溶度。在固溶度小的铁、钴、镍等金属中为合金化作用，同时再晶界处的偏聚抑制晶粒长大，提高金属及合金变形抗力和断裂抗力。 

     *固溶度(solid solubility)：溶质固溶于溶剂内所形成的饱和固溶体内溶质的浓度。

     *晶粒长大其实只是一种晶界的位移过程

四、改善高温力学性能:细化合金组织，还能阻止加热过程中晶粒的长大，因而可提高金属性合金的高温断裂抗力。

五、抗高温抗腐蚀及抗氧化性能:稀土改善氧化磨的结构，提高氧化膜与基体的黏附性，不易剥落保护性良好，明显提高氧化性。

六、表面改质作用:能增加金属元件表面处理的渗透速度、渗透厚度、降低共渗透温度、节约能源，提高表面渗层的抗磨、抗腐蚀性能。

●稀土材料的应用

1.稀土抛光材料:稀土在玻璃器件的抛光，主要以CeO2为主。新型的氧化铈基稀土抛光粉主要用于液晶显示幕、集成玻璃、存储光碟、精密光学玻璃等等。

 2.稀土磁性材料:钕、钐、镨、镝等等是制造现代超级永磁材料的主要原料，其磁性高出普通的永磁材料的4-10倍，广泛的被应用到电视、音响、医疗设备、磁浮列车及军事工业等等高科技领域。稀土钴及钕铁硼永磁材料，具有优良磁性材料之特性，被广泛运用于电子及航太工业。

 3.稀土触媒/催化材料:除了用于制造石油裂化催化剂之外，也广泛应用于许多化学反应。稀土也在汽车废气净化中，有提高催化剂载体的机械强度、可使有毒的CO转化成CO2以及提高催化剂活性等等的作用。

 4.稀土贮轻材料:稀土与过渡元素镍的化合物—MMNi5(MM为混合稀土金属)和LaNi5是优良的吸氢材料，被称为「氢海绵」。(荷兰飞利浦公司发现LaNi5具有优异的贮氢性能，也就是贮能量的性能。理论容量高达372Watt-hr/Kg。具有加热吸氢;冷却放氢的特性，作用的化学式如下:LaNi5+3H2 →LaNi5H6)

 5.稀土发光/光学材料:由于稀土元素特殊的电子结构层，使其有丰富的电子能级和发光激发态，可以产生丰富的辐射吸收和发射，几乎涵盖从紫外线到可见红光的范围。因此被广泛应用在资讯显示、医疗、照明、高能粒子探测纪录、光电通信、军事等等领域。

 6.稀土超导材料:有着零电阻以及完全反磁性的特性。钇钡铜氧元素改进的钇基氧化物所制作的超导材料，可在液态氮的温区<-196℃(<77K°)获得超导体，使超导体材料有很大一步的突破。

 7.冶金工业领域:冶金工业中稀土的用量很大，占了总用量的1/3。稀土元素易与氧和硫生成高熔点且在高温下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等。在钢水中加入稀土，可起脱硫与脱氧作用，改善钢的常、低温韧性，减少某些钢的热脆性并能改善加工性合焊接件的牢固性。

 8.国防应用:稀土于路、海、空、资通电军都有重要的作用，例如:用于装甲钢、火炮结构件、坦克雷射测距、航天器使用结构件，以及电子干扰战用行波管等等。

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