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金属 | 稀土金属的性质与用途!
发布时间:2020-07-14 浏览次数:2754



                           稀土金属有什么样的性质?
稀土金属的光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大,因而载于文献中的物理性质常有明显差异。镧在6K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性,钆在 0℃时比铁具有更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性,以钐和镱为最好。除镱外,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。


稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时,生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、PrO2、Tb4O7、TbO2型氧化物。它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。稀土金属氧化物的熔点在2000℃以上。铕的原子半径最大,性质最活泼,在室温下暴露于空气中立即失去金属光泽,很快氧化成粉末。镧、铈、镨、钕也易于氧化,在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、镥的抗腐蚀性强,能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢,温度增高则反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成 +2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强,很容易水解生成ROX(X表示卤素)型卤氧化物。稀土金属还能和硼、碳、硫、磷、氢、氮反应生成相应的化合物。稀土金属合金如镧镍合金(LaNi5)具有大量吸氢的能力,是良好的贮氢材料。

它的都有哪些用途?

1980年全世界稀土产品的生产量约为 34000吨(以氧化物计),主要用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、荧光和电子材料等工业。世界历年消费分配比(不包括中国)。

稀土金属及其合金在炼钢中起脱氧脱硫作用,能使两者的含量都降低到0.001%以下,并改变夹杂物的形态,细化晶粒,从而改善钢的加工性能,提高强度、韧性、耐腐蚀和抗氧化性等。

稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁,能改变铸铁中石墨的形态,改善铸造工艺,提高铸铁的机械性能(合金钢,铸铁)。

在青铜和黄铜冶炼中添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导电性。在铸造铝硅合金中添加1~1.5%的稀土金属,可以提高高温强度。在铝合金导线中添加稀土金属,能提高抗张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电热合金中添加0.3%的稀土金属,能提高抗氧化能力,增加电阻率和高温强度。

在钛及其合金中添加稀土金属能细化晶粒,降低蠕变率,改善高温抗腐蚀性能。

用铈族混合稀土氯化物和富镧稀土氯化物制备的微球分子筛,用于石油催化裂化过程。


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稀土金属和过渡金属复合氧化物催化剂用于气体净化,能使一氧化碳和碳氢化物转化为二氧化碳和水。

镨钕环烷酸-烷基铝-氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。

稀土抛光粉用于各种玻璃器件的抛光,CeO2用于玻璃脱色,同时提高其透明度;

Pr6O11、Nd2O3等用于玻璃着色;

La2O3、Nd2O3、CeO2等用于制造特种玻璃;

在陶瓷工业中稀土可用于制造陶瓷釉料、耐火材料和陶瓷材料。单一的高纯稀土氧化物如Y2O3、 Eu2O3、 Gd2O3、La2O3、Tb4O7用于合成各种荧光体,如彩色电视红色荧光粉、投影电视白色荧光粉、超短余辉荧光粉、各种灯用荧光粉、X 光增感屏用荧光粉以及光转换等荧光材料。


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稀土金属碘化物用于制造金属卤素灯,它们的发光效率达80~100流明/瓦,色温为5500~6000K,接近日光,可以代替碳精棒电弧灯作照明光源。

高纯 Y2O3、 Nd2O3、Ho2O3、Gd2O3是很好的激光材料。

用稀土金属制备的稀土-钴硬磁合金,具有高剩磁、高矫顽力的优点。

钇铁石榴石(YIG)铁氧体是用高纯Y2O3和氧化铁制成的单晶或多晶的铁磁材料。它们用于微波器件(如YIG器件)。

高纯Gd2O3用于制备钆镓石榴石(GGG),它的单晶用作磁泡的基片。

金属镧和镍制成的LaNi5贮氢材料,吸氢和放氢速度快,每摩尔LaNi5可贮存6.5~6.7摩尔氢。

在原子能工业中,利用铕和钆的同位素的中子吸收截面大的特性,作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。

稀土元素作为微量化肥,对农作物有增产效果。

170Tm放出弱γ射线,用于制造手提X光机。

打火石是稀土发火合金的传统用途,是铈组稀土金属的重要用途。


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稀土金属具有极为重要的用途,是当代高科技新材料的重要组成部分。由稀土金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等,均需使用独特性能的稀土金属。用量虽说不大,但至关重要,缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。中国稀土金属矿产丰富,为发展稀土金属工业提供了较好的资源条件。