新型材料稀土材料

科學(xué)前沿講座稀土材料分類與應(yīng)用綜述報(bào)告專業(yè) 無(wú)機(jī)非金屬材料班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、研究背景及目的 2二、發(fā)展現(xiàn)狀 22.1稀土材料的分類 2\o"CurrentDocument"2.1.1稀土永磁材料 3\o"CurrentDocument"2.1.2稀土超磁致伸縮材料 32.1.3稀土超導(dǎo)材料 4\o"CurrentDocument"2.1.4稀土磁光材料 42.1.5稀土磁致冷材料 52.1.6稀土激光材料 5\o"CurrentDocument"2.1.7稀土儲(chǔ)氫材料 6\o"CurrentDocument"2.2稀土材料的應(yīng)用 6\o"CurrentDocument"2.2.1稀土在冶金工業(yè)中的應(yīng)用 6\o"CurrentDocument"2.2.2稀土在鋁電線、電纜中的應(yīng)用 7\o"CurrentDocument"2.2.3稀土在高溫超導(dǎo)材料中的應(yīng)用 7\o"CurrentDocument"2.2.4稀土在航空工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀 7\o"CurrentDocument"2.2.5稀土在輕工、紡織和建材工業(yè)中的應(yīng)用 9\o"CurrentDocument"2.2.6稀土在催化劑中的應(yīng)用 10\o"CurrentDocument"三、總結(jié) 11稀土材料的分類與應(yīng)用、研究背景及目的稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素一鑭(La)、鈰(Ce)、錯(cuò)(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鏡(Yb)、镥(Lu)，以及與鑭系的15個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素一鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱為稀土元素。簡(jiǎn)稱稀土。稀土是我國(guó)最豐富的戰(zhàn)略資源，它是很多高精尖產(chǎn)業(yè)所必不可少原料，中國(guó)有不少戰(zhàn)略資源如鐵礦等貧乏，但稀土資源卻非常豐富。在當(dāng)前，資源是一個(gè)國(guó)家的寶貴財(cái)富，也是發(fā)展中國(guó)家維護(hù)自身權(quán)益，對(duì)抗大國(guó)強(qiáng)權(quán)的重要武器。中國(guó)改革開(kāi)放的總設(shè)計(jì)師鄧小平同志曾經(jīng)意味深長(zhǎng)地說(shuō)："中東有石油，我們有稀土?！ㄏ⊥潦且唤M同時(shí)具有電、磁、光、以及生物等多種特性的新型功能材料,是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料,同時(shí)也對(duì)改造某些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),如農(nóng)業(yè)、化工、建材等起著重要作用。稀土用途廣泛，可以使用稀土的功能材料種類繁多,正在形成一個(gè)規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,有著十分廣闊的市場(chǎng)前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。有"工業(yè)維生素〃的美稱。稀土又有工業(yè)"黃金〃之稱，由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機(jī)、導(dǎo)彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技的潤(rùn)滑劑。稀土科技一旦用于軍事，必然帶來(lái)軍事科技的躍升。從一定意義上說(shuō)，美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中壓倒性控制，以及能夠?qū)橙怂翢o(wú)忌憚地公開(kāi)殺戮，正緣于稀土科技領(lǐng)域的超人一等。綜上可知稀土材料有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，已應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。稀土材料應(yīng)用的好壞直接關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的軍事、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，甚至關(guān)系到國(guó)家的安危。因此我們有必要了解稀土材料的分類及應(yīng)用，以便我們更好地研究與應(yīng)用稀土材料二、發(fā)展現(xiàn)狀2.1稀土材料的分類稀土材料種類較多，主要可分為稀土永磁材料、稀土超磁致伸縮材料、稀土超導(dǎo)材料、稀土磁光材料、稀土磁致冷材料、稀土激光材料、稀土儲(chǔ)氫材料7種。2.1.1稀土永磁材料稀土永磁材料是將釤、釹混合稀土金屬與過(guò)渡金屬（如鉆、鐵等）組成的合金，用粉末冶金方法壓型燒結(jié)，經(jīng)磁場(chǎng)充磁后制得的一種磁性材料。稀土永磁分釤鉆（SmCo）永磁體和釹鐵硼（NdFeB）系永磁體，其中SmCo磁體的磁能積在15?30MGOe之間，NdFeB系永磁體的磁能積在27?50MGOe之間，被稱為"永磁王〃，是目前磁性最高的永磁材料。我國(guó)稀土永磁行業(yè)的發(fā)展始于上世紀(jì)60年代末，當(dāng)時(shí)的主導(dǎo)產(chǎn)品是釤-鉆永磁，目前釤-鉆永磁體世界銷售量為630噸，我國(guó)為90.5噸（包括SmCo磁粉），主要用于軍工技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)、通訊等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，稀土永磁特別是NdFeB永磁產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展。稀土永磁材料是現(xiàn)在已知的綜合性能最高的一種永磁材料，它比十九世紀(jì)使用的磁鋼的磁性能高100多倍，比鐵氧體、鋁竦鉆性能優(yōu)越得多，比昂貴的鉑鉆合金的磁性能還高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不僅促進(jìn)了永磁器件向小型化發(fā)展，提高了產(chǎn)品的性能，而且促使某些特殊器件的產(chǎn)生，所以稀土永磁材料一出現(xiàn)，立即引起各國(guó)的極大重視，發(fā)展極為迅速。我國(guó)研制生產(chǎn)的各種稀土永磁材料的性能已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?，F(xiàn)在稀土永磁材料已成為電子技術(shù)通訊中的重要材料，用在人造衛(wèi) 星，雷達(dá)等方面的行波管、環(huán)行器中以及微型電機(jī)、微型錄音機(jī)、航空儀器、電子手表、地震儀和其它一些電子儀器上。目前稀土永磁應(yīng)用已滲透到汽 車、家用電器、電子儀表、核磁共振成像儀、音響設(shè)備、微特電機(jī)、移動(dòng)電話等方面。在醫(yī)療方面，運(yùn)用稀土永磁材料進(jìn)行“磁穴療法”，使得療效大為提高，從而促進(jìn)了“磁穴療法”的迅速推廣。在應(yīng)用稀土的各個(gè)領(lǐng)域中，稀土永磁材料是發(fā)展速度最快的一個(gè)。它不僅給稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的推動(dòng)力，也對(duì)許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)深遠(yuǎn)的影響。2.1.2稀土超磁致伸縮材料稀土超磁致伸縮材料是國(guó)外八十年代末新開(kāi)發(fā)的新型功能材料。主要是指稀土-鐵系金屬間化合物。這類材料具有比鐵、竦等大得多的磁致伸縮值，其磁致伸縮系數(shù)比一般磁致伸縮材料高約102?103倍，因此被稱為大或超磁致伸縮材料。并且機(jī)械響應(yīng)快、功率密度高，在所有商品材料中，稀土超磁致伸縮材料是在物理作用下應(yīng)變值最高、能量最大的材料。鋱鏑鐵磁致伸縮合金（Terfenol-D）的研制成功，開(kāi)辟了磁致伸縮材料的新時(shí)代，Terfenol-D是70年代才發(fā)現(xiàn)的新型材料，該合金中有一半成份為鋱和鏑，有時(shí)加入鈥，其余為鐵，該合金由美國(guó)依阿華州阿姆斯實(shí)驗(yàn)室首先研制成功， Terfenol-D置于一個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)，其尺寸的變化比一般磁性材料變化大，這種變化可以使一些精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。鋱鏑鐵開(kāi)始主要用于聲納，目前已廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，從燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門控制、微定位到機(jī)械致動(dòng)器、太空望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和飛機(jī)機(jī)翼調(diào)節(jié)器等領(lǐng)域。稀土磁伸材料主要用于制作大功率聲納， 后者廣泛應(yīng)用于水下通訊、制導(dǎo)、捕魚(yú)、油井及地質(zhì)探測(cè)等。其它應(yīng)用包括閥門控制、精密車床、機(jī)器人、蠕動(dòng)馬達(dá)、阻尼減振、延遲器及傳感器等。稀土磁致伸縮材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，日益受到人們的關(guān)注，產(chǎn)量及市場(chǎng)消費(fèi)量增長(zhǎng)非常迅速。據(jù)美國(guó)前沿技術(shù)公司統(tǒng)計(jì)，全世界Terfenol-D合金產(chǎn)量，1989年僅為100kg，1993年約1000kg，1995年達(dá)到10噸，而到1997年已達(dá)到70噸。美國(guó)國(guó)內(nèi)每年用于聲納等器件的Terfenol-D材料價(jià)值約數(shù)百萬(wàn)到1千萬(wàn)美元，聲納、油壓機(jī)、機(jī)器人等器件的市場(chǎng)金額每年約6億美元。最近5年來(lái)，Terfenol-D的市場(chǎng)年增長(zhǎng)率為100%。2.1.3稀土超導(dǎo)材料當(dāng)某種材料在低于某一溫度時(shí)，出現(xiàn)電阻為零的現(xiàn)象即超導(dǎo)現(xiàn)象，該溫度即是臨界溫度（Tc）。超導(dǎo)體是一種抗磁體，低于臨界溫度時(shí)，超導(dǎo)體排斥任何試圖施加于它的磁場(chǎng)，這就是所謂的邁斯納效應(yīng)。在超導(dǎo)材料中添加稀土可以使臨界溫度Tc大大提高，一般可達(dá)70?90K，從而使超導(dǎo)材料在價(jià)廉易得的液氮中使用，這就大大地推動(dòng)了超導(dǎo)材料的研制和應(yīng)用的發(fā) 展。超導(dǎo)現(xiàn)象是1911年由一位荷蘭物理學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)水銀溫度降低到43K時(shí)，水銀便失去了電阻。隨后超導(dǎo)體的研究開(kāi)發(fā)一直在進(jìn)行，到1973年，科學(xué)家們制得一種鈮鍺合金，其臨界溫度是 23.3K。1986年發(fā)現(xiàn)一些新的超導(dǎo)體，超導(dǎo)研究也因此取得了突破性進(jìn)展，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)一種鑭鋇銅氧陶瓷，其臨界溫度為35K。1987年2月又發(fā)現(xiàn)YBa2Cu3O7-x高溫超導(dǎo)體的臨界溫度達(dá)90K以上，大大超過(guò)了氮的沸點(diǎn)（77K）。新型稀土高溫材料可以在液氮溫度下工作。2.1.4稀土磁光材料在磁場(chǎng)或磁矩作用下，物質(zhì)的電磁特性（如磁導(dǎo)率、介電常數(shù)、磁化強(qiáng)度、磁疇結(jié)構(gòu)、磁化方向等）會(huì)發(fā)生變化。因而使通向該物質(zhì)的光的傳輸特性也隨之發(fā)生變化。光通向磁場(chǎng)或磁矩作用下的物質(zhì)時(shí)，其傳輸特性的變化稱為磁光效應(yīng)。磁光材料是指在紫外到紅外波段，具有磁光效應(yīng)的光信息功能材料。稀土元素由于4f電子層未填滿，因而產(chǎn)生：未抵消的磁矩，這是強(qiáng)磁性的來(lái)源，由于4f電子的躍遷，這是光激發(fā)的起因，從而導(dǎo)致強(qiáng)的磁光效應(yīng)。單純的稀土金屬并不顯現(xiàn)磁光效應(yīng)，這是由于稀土金屬至今尚未制備成光學(xué)材料。只有當(dāng)稀土元素?fù)饺牍鈱W(xué)玻璃、化合物品體、合金薄膜等光學(xué)材料之中，才會(huì)顯現(xiàn)稀土元素的強(qiáng)磁光效應(yīng)。在60年代后期，因計(jì)算機(jī)存貯技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)了磁光存貯技術(shù)。后來(lái)由于全息磁泡和光盤技術(shù)的日趨完善和商品化， 從而出現(xiàn)了磁光印刷和磁光光盤系統(tǒng)。利用磁光效應(yīng)研究圓柱狀磁疇（磁泡）而發(fā)展了磁泡技術(shù)。因信息技術(shù)的需要，在70年代中后期，在磁泡技術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了磁光信息處理機(jī)及磁泡顯示器。激光陀螺儀的發(fā)展中遇到了“閉鎖”問(wèn)題，一度受挫，后來(lái)利用磁光效應(yīng)，巧妙地克服了“閉鎖”，從而發(fā)展了一個(gè)全固態(tài)（無(wú)機(jī)械部件）的磁光偏頻激光陀螺。因此，每一種新型的磁光器件，都是在研究磁光效應(yīng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)成功的。2.1.5稀土磁致冷材料磁致冷材料是用于磁致冷系統(tǒng)的具有磁熱效應(yīng)的物質(zhì)。磁致冷首先是給磁體加磁場(chǎng)，使磁矩按磁場(chǎng)方向整齊排列，然后再撤去磁場(chǎng)，使磁矩的方向變得雜亂，這時(shí)磁體從周圍吸收熱量，通過(guò)熱交換使周圍環(huán)境的溫度降 低，達(dá)到致冷的目的。磁致冷材料是指用于磁致冷系統(tǒng)的具有磁熱效應(yīng)的一類材料，磁致冷材料是磁致冷機(jī)的核心部分，即一般稱謂的制冷劑或制冷工 質(zhì)。磁致冷所用的制冷材料基本都是以稀土金屬為主要組元的合金或化物，尤其是室溫磁致冷幾乎全是采用稀土金屬Gd或Gd基合金。磁致冷是使用無(wú)害、無(wú)環(huán)境污染的稀土材料作為制冷工質(zhì)，若取代目前使用氟里昂制冷劑的冷凍機(jī)、電冰箱、冰柜及空調(diào)器等，可以消除由于生產(chǎn)和使用氟里昂類制冷劑所造成的環(huán)境污染和大氣臭氧層的破壞，因而能保護(hù)人類的生存環(huán)境，具有顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。磁致冷是使用無(wú)害、無(wú)環(huán)境污染的稀土材料作為制冷工質(zhì)，若取代目前使用氟里昂制冷劑的冷凍機(jī)、電冰箱、冰柜及空調(diào)器等，可以消除由于生產(chǎn)和使用氟里昂類制冷劑所造成的環(huán)境污染和大氣臭氧層的破壞， 因而能保護(hù)人類的生存環(huán)境，具有顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。2.1.6稀土激光材料激光是一種新型光源，它具有很好的單色性、方向性和相干性，并且可以達(dá)到很高的亮度。與激光技術(shù)相應(yīng)發(fā)展起來(lái)的各種晶體，如非線性晶 體，能對(duì)激光束進(jìn)行調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)偏及調(diào)相作用；能修正傳輸過(guò)程中激光圖像的畸變；熱電探測(cè)品體能靈敏地探測(cè)到紅外光等。這些特性使激光很快就應(yīng)用到工、農(nóng)、醫(yī)和國(guó)防部門。激光與稀土激光材料是同時(shí)誕生的。到目前為止，大約 90%的激光材料都涉及到稀土。自從I960年在紅寶石中出現(xiàn)激光以來(lái)，同年就發(fā)現(xiàn)用摻釤的氟化鈣（CaF2:Sm2+）可輸出脈沖激光。1961年首先使用摻釹的硅酸鹽玻璃獲得脈沖激光，從此開(kāi)辟了具有廣泛用途的稀土玻璃激光器的研究。 稀土激光材料可分為：固體、液體和氣體三大類。但后兩大類由于其性能、種類和用途等遠(yuǎn)不如固體材料。所以一般說(shuō)稀土激光材料通常是指固體激光材 料。固體材料分為品體、玻璃和光纖激光材料，而激光晶體又占主導(dǎo)地位。稀土材料是激光系統(tǒng)的心臟，是激光技術(shù)的基礎(chǔ)，由激光而發(fā)展起來(lái)的光電子技術(shù)，不僅廣泛用于軍事，而且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多領(lǐng)域，如光通訊、醫(yī)療、材料加工（切割、焊接、打孔、熱處理等）、信息儲(chǔ)存、科研、檢測(cè)和防偽等方面獲得廣泛應(yīng)用，形成新產(chǎn)業(yè)。在軍事上，稀土激光材料廣泛應(yīng)用于激光測(cè)距、制導(dǎo)、跟蹤、雷達(dá)、激光武器和光電子對(duì)抗、遙測(cè)、精密定位及光通訊等方面。提高和改變各軍種和兵種的作戰(zhàn)能力和方式，在戰(zhàn)術(shù)進(jìn)攻和防御中起重大作用。高功率激光材料可裝備激光致盲武器，以及光電對(duì)抗等武器。光發(fā)射二極管（LED）泵浦的激光品體制成的激光器輸出光束質(zhì)量好，非線性移頻效率高，可把毫瓦級(jí)的激光移頻到藍(lán)光、綠光和紅光區(qū)，用于光存貯、顯示、遙感、雷達(dá)和科研等。2.1.7稀土儲(chǔ)氫材料人們很早就發(fā)現(xiàn)，稀土金屬與氫氣反應(yīng)生成稀土氫化物REH2，這種氫化物加熱到1000°C以上才會(huì)分解。而在稀土金屬中加入某些第二種金屬形成合金后，在較低溫度下也可吸放氫氣，通常將這種合金稱為貯氫合金。在已開(kāi)發(fā)的一系列貯氫材料中，稀土系貯氫材料性能最佳，應(yīng)用也最為廣 泛。其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)大到能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個(gè)方面。用于化學(xué)蓄熱和化學(xué)熱泵的稀土貯氫合金可以將工廠的廢熱等低質(zhì)熱能回收、 升溫，從而開(kāi)辟出了人類有效利用各種能源的新途徑。利用稀土貯氫材料釋放氫氣時(shí)產(chǎn)生的壓力，可以用作熱驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力，采用稀土貯氫合金可以實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、輸出功率大，可用于制動(dòng)器升降裝置和溫度傳感器。石油和煤炭是人類兩大主要能源燃料，但由于它們儲(chǔ)量有限，使用過(guò)程中產(chǎn)生環(huán)境污染等問(wèn)題，因此解決能源短缺和環(huán)境污染成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)之一。氫是一種完全無(wú)污染的理想能源材料，具有單位質(zhì)量熱量高于汽油兩倍以上的高能量密度，可從水中提取。氫能源開(kāi)發(fā)應(yīng)用的關(guān)鍵在于能否經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)和高密度安全制取和貯運(yùn)氫。典型的貯氫合金LaNi5是1969年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)的，從而引發(fā)了人們對(duì)稀土系儲(chǔ)氫材料的研究。2.2稀土材料的應(yīng)用2.2.1稀土在冶金工業(yè)中的應(yīng)用稀土加入鋼中，可起到脫氧、脫硫、改變夾雜物形態(tài)等凈化和變質(zhì)作用，在某些鋼中還能有微合金化的作用，稀土能夠提高鋼的抗氧化能力，高溫強(qiáng)度和塑性、疲勞壽命、耐腐蝕性及抗裂性等。稀土加入鑄鐵中機(jī)械性能，其抗震性、耐磨性和切削加工性能都有很大提高。此外稀土元素與硫、氧的結(jié)合能力強(qiáng)，生成難熔化合物，在鐵水中能起脫硫除氧作用。同時(shí)稀土還能消除鐵水中有害元素如 Pb、Zn、Bi等的不良影響。稀土具有很高的化學(xué)活性和較大的原子半徑，加入到有色金屬及其合金中，可細(xì)化品粒、防止偏析、除氣、除雜和凈化以及改善金相組織等作用，從而達(dá)到改善機(jī)械性能、物理性能和加工性能等綜合目的。由于稀土金屬的凈化、調(diào)質(zhì)作用，對(duì)這些有色金屬都能起到細(xì)化品粒，提高再結(jié)品溫度，從而對(duì)鑄造合金能顯著地改善工藝性能，對(duì)變型合金能顯著地提高加工性 能;對(duì)竦、鉆基的耐熱合金能提高抗氧化和抗高溫腐蝕的能力，對(duì)超硬合金可以改善韌性和耐磨性。這些性能的改善，都顯著地提高了生產(chǎn)企業(yè)及使用單位的經(jīng)濟(jì)效益，并能為國(guó)家減少這些寶貴資源的消耗。2.2.2稀土在鋁電線、電纜中的應(yīng)用目前我國(guó)的稀土鋁導(dǎo)線主要有高強(qiáng)度稀土鋁合金電纜，成份為 Al-Mg-Si-RE，用于高壓輸電線路，它的抗拉強(qiáng)度達(dá)到26kg/mm2，弧垂性能和彎曲性能好，使用壽命長(zhǎng)。高導(dǎo)電鋁電線，成份為Al-RE，稀土的加入量為0.15?0.3%。在較高溫度下（＜150°C）使用的高導(dǎo)電稀土鋁導(dǎo)線其成份為Al-Zr-RE，其載流量為純鋁線的1.6?2.0倍，用作大電流導(dǎo)線。每年生產(chǎn)的稀土鋁電纜、電線不僅滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，還大量出口，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2.2.36063稀土鋁合金及應(yīng)用這是一種最常用的變形合金，多用于工業(yè)和民用建筑，其成份（%）為Mg0.67?0.70，Si0.45?0.48，F(xiàn)e0.20?0.21，余為鋁。在該合金熔煉過(guò)程中加入0.20?0.25%的稀土金屬，抗拉強(qiáng)度提高24%，擠壓速度提高0.5倍，成材率提高3%，并改善了表面質(zhì)量。增加了耐蝕性和著色性。另外還有添加稀土的Al-Si-M（M=Cu,Mg,Mn）合金用于制造汽缸缸體和活塞。2.2.3稀土在高溫超導(dǎo)材料中的應(yīng)用稀土超導(dǎo)體中，真正具有廣泛應(yīng)用潛力和產(chǎn)業(yè)化前程的當(dāng)推以YBa2Cu3O7-6（YBCO）為代表的稀土銅氧化物高溫超導(dǎo)陶瓷。最近日本對(duì)同屬RBa2Cu3O7-6的NdBCO和SmBCO進(jìn)行的研究表明，輕稀土鋇銅氧化合物L(fēng)REBCO（LRE指輕稀土中的釹、釤、銪、釓）經(jīng)適當(dāng)加工制成的塊材，表現(xiàn)出比YBCO系材料具有更強(qiáng)的磁通釘扎力，隨著Jc值提高，可捕集非常高的磁場(chǎng)（在77K，大于5T），同時(shí)還由于NdBCO塊材的加工速率比YBCO塊材快50倍（在溫度梯度下于空氣中）故LREBCO更適合批量生產(chǎn)。2.2.4稀土在航空工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀早在上個(gè)世紀(jì)50年代我國(guó)仿制的飛機(jī)和導(dǎo)彈的蒙皮、框架及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣已采用稀土鎂合金，70年代后，隨著我國(guó)稀土工業(yè)的迅速發(fā)展，航空稀土開(kāi)發(fā)應(yīng)用跨入了自行研制的新階段。新型稀土鎂合金、鋁合金、鈦合金、高溫合金、非金屬材料、功能材料及稀土電機(jī)產(chǎn)品也在殲擊機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)、直升機(jī)、無(wú)人駕駛機(jī)、民航機(jī)以及導(dǎo)彈衛(wèi)星等產(chǎn)品上逐步得到推廣和應(yīng)用。（1）稀土鎂合全稀土鎂合金比強(qiáng)度較高，對(duì)減輕飛機(jī)重量，提高戰(zhàn)術(shù)性能具有廣泛的應(yīng)用前景。中國(guó)航空工業(yè)總公司（簡(jiǎn)稱：中航總）研制的稀土鎂合金包括鑄造鎂合金及變形鎂合金約有10多個(gè)牌號(hào)，很多牌號(hào)已用于生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定。例如：以稀土金屬釹為主要添加元素的ZM6鑄造鎂合金已擴(kuò)大用于直升機(jī)后減速機(jī)匣、殲擊機(jī)翼肋及30KW發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子引線壓板等重要零件。中航總與有色金屬總公司聯(lián)合研制的稀土高強(qiáng)鎂合金B(yǎng)M25已代替部分中強(qiáng)鋁合金，在強(qiáng)擊機(jī)上獲得應(yīng)用。在鎂合金中添加適量的稀土金屬以后，可以增加合金的流動(dòng)性，降低微孔率，提高氣密性，顯著改善熱裂和疏松現(xiàn)象，使合金在200?300°C高溫下仍具有高的強(qiáng)度和抗蠕變性能。近年來(lái)鑄造鎂合金重新受到國(guó)外航空工業(yè)的青瞇。稀土鈦合金上世紀(jì)70年代初，北京航空材料研究院(簡(jiǎn)稱：航材院)在Ti-A1-Mo系鈦合金中用稀土金屬鈰(Ce)取代部分鋁、硅，限制了脆性相的析出，使合金在提高耐熱強(qiáng)度的同時(shí)，也改善熱穩(wěn)定性能。以此基礎(chǔ)上，又研制出了性能良好的含鈰的鑄造高溫鈦合金ZT3。它與國(guó)際同類合金相比，在耐熱強(qiáng)度及工藝性能方面均具有一定的優(yōu)勢(shì)。用它制造的壓氣機(jī)匣用于WPI3II發(fā)動(dòng)機(jī)，每架飛機(jī)減重達(dá)39公斤，提高推重比1.5%，此外減少加工工序約30%，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，填補(bǔ)了我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在 500C條件下使用鑄鈦機(jī)匣的空白。此外航材院在鈦合金溶模精密鑄造工藝中，經(jīng)多年研究，采用了特殊的礦化處理技術(shù)，研制出了穩(wěn)定廉價(jià)的氧化釔砂料與粉料，它在比重、硬度和對(duì)鈦液的穩(wěn)定性上，都達(dá)到了較好的水平，而在調(diào)節(jié)控制殼料漿性能上，表現(xiàn)出更大的優(yōu)越性。用氧化釔型殼制造鈦鑄件的突出優(yōu)點(diǎn)是： 在鑄件質(zhì)量和工藝水平與鎢面層工藝相當(dāng)?shù)臈l件下，能制造比鎢面層工藝更薄的鈦合金鑄件。目前，該工藝已廣泛用于制造各種飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)及民品鑄件。稀土鋁合金中航總研制的含稀土耐熱鑄造鋁合金HZL206，與國(guó)外含竦的合金比較，具有優(yōu)越的高溫和常溫力學(xué)性能，并已達(dá)到國(guó)外同類合金的先進(jìn)水平。現(xiàn)已用于直升機(jī)和殲擊機(jī)工作溫度達(dá)300C的耐壓閥門，取代了鋼和鈦合金。減輕了結(jié)構(gòu)重量，已投入批量生產(chǎn)。稀土鋁硅過(guò)共晶ZL117合金在200?300C下的拉伸強(qiáng)度超過(guò)西德活塞合金KS280和KS282，耐磨性能比常用活塞合金ZL108提高4?5倍，線膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好，已用于航空附件 KY-5，KY-7空壓機(jī)和航模發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。稀土元素加入鋁合金中，明顯改善顯微組織和機(jī)械性能。稀土非全屬材料稀土有機(jī)灌注料XZ-1已用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)控油系統(tǒng)的燃油電磁開(kāi)關(guān)，液壓電磁開(kāi)關(guān)等八種電磁鐵產(chǎn)品，由于成本低，施工簡(jiǎn)便，因此可以大量取代環(huán)氧灌注料，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)防老化橡膠涂料KF-1的研制成功，解決了長(zhǎng)期以來(lái)飛機(jī)油箱使用壽命短的難題， KF-1的投入使用，使得飛機(jī)油箱使用壽命由原來(lái)的3?5年延長(zhǎng)到15?20年，并提高了使用性能，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。含Y2O3的MCrAIY涂層是發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片等發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件用的可設(shè)計(jì)成分的第三代涂層，已在國(guó)外高性 能、長(zhǎng)壽命發(fā)動(dòng)機(jī)上得到應(yīng)用。航材院采用磁控濺射沉積工藝和多弧離子鍍技術(shù)已研制成功這種涂層系列，其抗熱腐蝕及綜合性能已達(dá)到國(guó)外同類涂層的先進(jìn)水平。稀土永磁材料稀土永磁材料發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已在許多領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)代新技術(shù)的重要物資基礎(chǔ)。自80年代以來(lái)利用釤鉆合金做稀土永磁電機(jī)。產(chǎn)品類型包括伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、汽車啟動(dòng)機(jī)、地面軍用電 機(jī)、航空電機(jī)等。2.2.5稀土在輕工、紡織和建材工業(yè)中的應(yīng)用（1） 稀土在塑料工業(yè)中的應(yīng)用稀土化合物已經(jīng)成功地用作聚氯乙烯的穩(wěn)定劑， 同時(shí)正進(jìn)行塑料功能性添加劑的研究，如利用稀土化合物的熒光性質(zhì)，制成發(fā)光塑料；利用磁性稀土材料，制成磁性塑料；利用稀土化合物的光轉(zhuǎn)換性能，制成具有光轉(zhuǎn)換性質(zhì)的塑料等。PVC加工用稀土穩(wěn)定劑是近幾年來(lái)新開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種稀土應(yīng)用產(chǎn)品，目前已顯示出非常好的應(yīng)用前景。該產(chǎn)品以30%的氧化鑭為主要原料，現(xiàn)已有商品出售，生產(chǎn)廠家十余家，生產(chǎn)規(guī)模2500噸左右。國(guó)內(nèi)PVC塑材主要用作民用建筑材料，塑鋼門窗是它的主要產(chǎn)品。根據(jù)國(guó)家建筑節(jié)能規(guī)劃，國(guó)家將鼓勵(lì)發(fā)展塑鋼門窗，限制使用鋁合金門窗，到 2000年，鋁合金門窗將完全被塑鋼門窗所替代。隨著我國(guó)塑料加工行業(yè)的發(fā)展，稀土在該領(lǐng)域?qū)⒂幸粋€(gè)大的發(fā)展。（2） 稀土在油漆工業(yè)中的應(yīng)用稀土在油漆工業(yè)中主要作催干劑，催干劑是油漆工業(yè)的主要助劑，傳統(tǒng)催干劑是由可變價(jià)的金屬鉆、錳、鉛、鋅、鈣、鋇、銅、鐵等和7?22個(gè)碳原子的一元羧酸化合反應(yīng)生成的不溶于水的化合物，稱為金屬皂。傳統(tǒng)的鉆/鉛催干劑體系存在不少缺點(diǎn)，鉛有毒，產(chǎn)品易沉淀，鉆資源少，依靠進(jìn)口，且顯異色，影響清漆和淺色漆的色相。稀土催干劑是一元羧酸稀土鹽（復(fù)合物、絡(luò)合物），稀土來(lái)自混合氯化輕稀土，產(chǎn)地主要是包頭，含鑭、鈰、錯(cuò)、釹等，其中鈰含量占50%以上。稀土催干劑和鉆催干劑配合，全部取代鉛、錳、鋅、鈣催干劑，其用量只相當(dāng)于油漆原配方中鉛、錳、鋅、鈣總量的35?80%，涂膜實(shí)十性能及硬度、附著力等優(yōu)于加鉛、錳、鋅、鈣催干劑的配方。用稀土作油漆的催干劑，不僅原料易得，可以減少毒性，減輕油漆生產(chǎn)和使用中的環(huán)境污染，并能改進(jìn)涂膜性能，使油漆具有顏色 淺、漆膜堅(jiān)硬、成本低等優(yōu)點(diǎn)。（3） 稀土在紡織工業(yè)中的應(yīng)用稀土（主要用氯化稀土）添加在酸性染料（包括強(qiáng)酸性、弱酸性及酸性媒介染料）中起到助染作用，可以提高上染率、調(diào)整染料和纖維的親和 力、提高染色牢度、改善纖維的色澤、外觀質(zhì)量及于感柔軟度、節(jié)約染化料及減少環(huán)境污染、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和降低動(dòng)力消耗等?？梢詼p少紅磯用量約 30%?40%，有利于環(huán)境治理。采用氯化稀土作為羊絨、羊毛增白處理助劑，可以使羊絨、羊毛白度值提高10?15%，抗張強(qiáng)度提高15%，單位面積收縮率減少1%，起球率降低3?5%，一級(jí)品率提高5%，工時(shí)從24小時(shí)降為8小時(shí)，從而提高了設(shè)備和勞動(dòng)的效率，降低了生產(chǎn)成本，能獲得很好的經(jīng)濟(jì)效 益。稀土助鞣劑（如NdCl3）與高吸收銘鞣劑結(jié)合，不僅可提高皮革的品級(jí)，而且可降低成本，節(jié)約紅磯30%?50%，廢鞣液中Cr2O3含量由純銘鞣劑的3?8克/升降為1克/升以下。采用稀土混合鞣劑鞣制皮革，不僅可以代替部分紅釩，而且可以大量降低銘用量，減少了制革工業(yè)中廢水對(duì)環(huán)境的污染。用稀土混合鞣劑鞣制的產(chǎn)品，革面細(xì)致緊密，皮板柔軟，皮毛色澤光亮蓬 松、手感好、耐洗、異味減少、拉抗強(qiáng)度及崩裂力和化學(xué)性能均達(dá)到純銘鞣制的水平，有較顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。稀土在建筑材料中的應(yīng)用建筑業(yè)是我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一，稀土在建筑行業(yè)也同樣有著其廣闊的應(yīng)用前景。建筑領(lǐng)域材料需求多樣化、高性能化。含稀土的高強(qiáng)度低合金鋼、不銹鋼在建筑中用量將大幅度增加，被廣泛應(yīng)用在高層建筑、體育場(chǎng)、鐵路工程、橋梁工程、海港建設(shè)及海洋石油井架和大型水電站。上海已將萬(wàn)噸的稀土鋼用于楊浦大橋、東方明珠電視塔、高架橋公路和大型體育場(chǎng)工程。另外，現(xiàn)在還有含稀土元素作為添加劑燒制的水泥，其中添加0.02?0.05%的稀土氧化物就可以全部或部分替代水泥原料中的鐵粉，可大幅度提高水泥的強(qiáng)度和產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)已在我國(guó)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。在建筑業(yè)中，稀土保溫材料、稀土防水保溫涂料和高效建筑群墻體材料具有很好的保溫和防水效果。2.2.6稀土在催化劑中的應(yīng)用催化劑是一種能夠改變反應(yīng)速度但自身不發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)。 它不參與反應(yīng)，但少量存在就能加快反應(yīng)，即改變化學(xué)反應(yīng)速度。稀土催化劑及助催化劑種類繁多，但目前形成產(chǎn)業(yè)化的只有石油裂化催化劑、汽車尾氣凈化催化劑及合成橡膠催化劑。石油裂化催化劑稀土在裂化催化劑中有很多作用。首先，稀土能增強(qiáng)催化劑活性和沸石的熱穩(wěn)定性。其次，催化劑必須進(jìn)行高溫蒸汽下的再生，以燒掉占據(jù)沸石有效孔隙的越積越多的碳，稀土對(duì)此有重要作用。通過(guò)提高催化劑中稀土含量，還可產(chǎn)生其它重要影響。在石油工業(yè)中采用稀土分子篩催化劑進(jìn)行石油裂化催化，可以大幅度提高原油裂化轉(zhuǎn)化率，增加汽油和柴油的產(chǎn)率。在實(shí)際使用中，原油轉(zhuǎn)化率由35%?40%提高到70?80%，汽油產(chǎn)率提高7?13%。運(yùn)用稀土分子篩催化劑進(jìn)行石油裂化催化，具有原油處理量大、輕質(zhì)油收率高、產(chǎn)品質(zhì)量高、活性高、生焦率低、催化劑損耗低、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。稀土汽車尾氣凈化催化劑含稀土的汽車尾