稀土磁光材料
稀土永磁的用途
稀土永磁的用途稀土永磁是一种重要的磁性材料,由稀土金属合金制成。
它拥有高磁化强度、高磁能积和高矫顽力,是目前制造高效电机和马达的重要材料之一。
稀土永磁材料的应用范围非常广泛,以下是它的主要用途。
1. 电机和发电机稀土永磁材料是电机和发电机的重要组成部分,如风力发电机、汽车马达、空调压缩机、洗衣机电机、电子电源等设备中都有稀土永磁材料的应用。
这些设备所使用的稀土永磁材料通常是钕铁硼磁铁和钴磁体材料。
稀土永磁材料可以使电机和发电机的工作效率大幅提高,同时设备的体积也可以缩小,提高设备的可靠性和寿命。
这是因为稀土永磁材料具有高磁化强度,可以运行在高速转动的电机和发电机的高磁场下,同时保持较高的稳定性和磁场强度。
2. 计算机硬盘驱动器和DVD光盘驱动器稀土永磁材料也广泛应用于计算机硬盘驱动器和DVD光盘驱动器中。
计算机硬盘驱动器使用的稀土永磁材料是钴磁体材料,而DVD光盘驱动器使用的稀土永磁材料则是铽铁石卤材料。
在计算机硬盘驱动器中,稀土永磁材料用于读写头的定位和读取数据,在DVD光盘驱动器中则用于读取光盘上的信息。
稀土永磁材料的应用可以提高驱动器的读写速度和可靠性。
3. 医疗器械稀土永磁材料也广泛应用于医疗器械中,例如磁共振成像(MRI)设备和心脏起搏器。
磁共振成像(MRI)设备使用的稀土永磁材料是镝铁硼磁铁,它可以用于产生高强度的磁场,以便进行体内器官的成像。
心脏起搏器使用的稀土永磁材料是相变磁性材料,它可以将机械能转化为电能,用于启动和维持起搏器。
稀土永磁材料的应用可以增强医疗器械的性能和可靠性。
4. 消费电子产品稀土永磁材料还广泛应用于消费电子产品中,如音响设备、耳机、电子琴和手机振动马达等。
这些设备使用的稀土永磁材料通常是钕铁硼磁铁或铽铁石卤材料。
稀土永磁材料的应用可以大大提高这些设备的性能和效率。
例如,振动马达使用的稀土永磁材料可以使手机在接听电话、震动铃声或触摸屏幕时产生震动。
总之,稀土永磁材料是一种非常重要的磁性材料,它在电机和发电机、计算机硬盘驱动器、医疗器械和消费电子产品中的应用广泛。
稀土永磁的原理
稀土永磁的原理稀土永磁材料,也称为稀土永磁体,是一种具有特殊磁性的材料。
它们之所以被称为稀土永磁材料,是因为它们的主要成分是稀土金属和一些过渡金属。
稀土元素是指周期表中镧系元素和钇系元素,包括镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钐(Sm)、铽(Eu)、镝(Gd)、钆(Tb)、铽(Dy)、镝(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和钇(Y)等。
这些元素具有独特的电子结构和磁性特性,使得稀土永磁材料具有较高的剩余磁化强度和矫顽力,可以产生强大的磁场。
稀土永磁材料的磁性原理主要有两个方面:劈裂自旋模型和交换耦合模型。
劈裂自旋模型是指当稀土金属离子处于晶体场中时,由于晶体场的作用,电子轨道分裂成多个能级。
这些能级与稀土离子的自旋角动量相耦合,形成了不同的劈裂自旋状态(也称为多重态)。
而这些不同的自旋状态又可以通过外界磁场的作用进行转变。
当外界磁场施加到稀土永磁材料上时,它会导致自旋状态的跃迁,从而产生磁化强度和矫顽力。
交换耦合模型是指稀土永磁材料中,稀土金属离子之间存在着交换相互作用。
这种交换相互作用可以使得稀土金属离子的自旋有序排列,形成类似于铁磁体的磁性结构。
而这种自旋有序排列又可以通过外界磁场的作用进行调控。
当外界磁场施加到稀土永磁材料上时,它会改变稀土金属离子之间的相互作用,从而调控磁性结构,产生强大的磁场。
总的来说,稀土永磁材料的磁性原理是由稀土金属离子的电子结构和磁性相互作用决定的。
既有劈裂自旋模型的能级跃迁,又有交换耦合模型的自旋有序排列。
这些效应的综合作用使得稀土永磁材料具有特殊的磁性特性,成为目前磁性材料中的重要一类。
稀土永磁材料在实际应用中广泛用于电机、发电、电子设备、计算机等领域。
因为稀土永磁材料具有较高的磁化强度和矫顽力,可以产生强大的磁场。
此外,稀土永磁材料还具有良好的抗腐蚀性能、高温稳定性和低温稳定性,适用于各种特殊环境。
然而,稀土永磁材料也存在一些问题,比如资源紧缺、价格高昂、环境污染等。
稀土功能材料
稀土功能材料稀土功能材料是一类具有特殊功能和广泛应用领域的材料,其主要成分为稀土元素及其化合物。
稀土功能材料具有独特的磁、光、电、声、热等物理性能,被广泛应用于电子信息、光电通信、新能源、环境保护等领域。
本文将就稀土功能材料的分类、性能及应用进行详细介绍。
首先,稀土功能材料可以分为磁性、光学、电学、声学、热学等多个类别。
其中,磁性稀土功能材料主要包括永磁材料、铁磁材料和磁光材料,具有高磁导率、低磁损耗、良好的磁学稳定性等特点;光学稀土功能材料主要包括发光材料、荧光材料和光学玻璃,具有发光强度高、发光时间长、抗辐照性能好等特点;电学稀土功能材料主要包括铁电材料、压电材料和电光材料,具有高介电常数、低介电损耗、良好的电学稳定性等特点;声学稀土功能材料主要包括声表面波材料和声光材料,具有声波传输效率高、频率稳定等特点;热学稀土功能材料主要包括热电材料和热光材料,具有热电转换效率高、热光转换效率高等特点。
其次,稀土功能材料具有多种优异的性能。
例如,永磁材料具有高磁能积、高矫顽力、高抗腐蚀性等特点;铁电材料具有高介电常数、压电常数大、压电应变大等特点;发光材料具有发光效率高、发光波长可调、发光寿命长等特点;热电材料具有热电转换效率高、温度稳定性好等特点。
这些优异的性能使稀土功能材料在各个领域得到了广泛的应用。
最后,稀土功能材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在电子信息领域,稀土功能材料被广泛应用于电子元器件、磁存储材料、光学器件等方面;在新能源领域,稀土功能材料被应用于太阳能电池、燃料电池、热电材料等方面;在环境保护领域,稀土功能材料被应用于污水处理、固体废物处理、环境监测等方面。
可以看出,稀土功能材料在现代科技和工业生产中具有不可替代的重要作用。
总之,稀土功能材料以其独特的性能和广泛的应用领域,成为当今材料科学领域的研究热点之一。
随着科技的不断发展,相信稀土功能材料将会在更多领域展现出其巨大的应用潜力,为人类社会的进步和发展作出更大的贡献。
各种稀土元素的应用领域
各种稀土元素的应用领域稀土元素是指周期表中的15个镧系元素以及钇和铯元素。
稀土元素具有特殊的化学性质和物理性质,在许多领域中有着广泛的应用。
以下是稀土元素在不同领域中的主要应用:1.磁性材料:稀土元素的磁性性质使它们成为制造永磁材料的重要原料。
钕铁硼磁体是一种常见的永磁材料,其中包含稀土元素钕。
永磁材料广泛应用于电机、发电机、电动汽车等领域。
2.光电材料:稀土元素在光学和电子学领域中有重要应用。
铽的化合物是光纤放大器的关键材料,可用于增强光纤通信的信号传输距离。
镝铁钴磁体是磁光记录材料的重要组成部分,被广泛用于磁光存储器。
3.催化剂:稀土元素在催化剂领域中具有重要作用。
镧和铈是汽车废气净化催化剂中的主要成分,可以降低有害气体的排放。
镧和钆也被用作石油炼制过程中的催化剂。
4.环境保护:稀土元素在环境保护领域中起到重要作用。
稀土元素可以用于制造高效节能的照明和显示器件,例如高效磷光体。
稀土元素还可以被用于废水处理、废气治理和土壤修复。
5.医疗应用:稀土元素在医疗领域中有多种应用。
铽的化合物被用于放射治疗和诊断,锕系元素被用作放射性示踪剂。
稀土元素的化合物也被用于制造药物,例如镨的化合物被用作抗肿瘤药物。
6.火箭发动机:稀土元素在航天领域中有着重要的应用。
铈在火箭发动机中被用作液体燃料的氧化剂。
镧和钆也被广泛用于燃烧稳定剂和火箭制导器件。
7.钢铁冶金:稀土元素在钢铁冶金中广泛应用。
稀土元素镬、钆、铽和镝被用于制造高强度耐磨的钢铁材料。
这些材料在建筑、汽车和船舶等领域中具有重要作用。
8.军事应用:稀土元素在军事领域中有多种应用。
稀土元素被用于制造雷达系统中的磁性材料,以增强探测和目标锁定能力。
稀土元素也被用于制造强度高、耐磨性好的军事装备。
总之,稀土元素在各个领域都有广泛的应用。
它们的特殊性质赋予了它们独特的功能,在现代科技和工业领域中发挥着重要作用。
稀土元素的开发和利用,对于促进经济发展、改善生活质量以及保护环境都具有重要意义。
稀土功能材料简介
稀土功能材料简介稀土元素具有独特的原子结构和化学性质,可以制备出多种具有特殊性能的功能材料。
本文将介绍一些主要的稀土功能材料。
1.稀土永磁材料稀土永磁材料是指利用稀土元素制成的永久磁性材料,具有高磁能积、高矫顽力和高最大磁能积等特点。
常见的稀土永磁材料包括钐钴永磁体和钕铁硼永磁体等。
2.稀土发光材料稀土发光材料是指利用稀土元素具有的独特电子结构,在激发条件下能够发出不同颜色和波长的光。
常见的稀土发光材料包括荧光粉、激光晶体和电致发光材料等。
3.稀土催化材料稀土催化材料是指利用稀土元素的化学活性,在催化剂或助剂中发挥作用,提高反应效率和产率。
常见的稀土催化材料包括汽车尾气处理催化剂、石油裂化催化剂等。
4.稀土超导材料稀土超导材料是指利用稀土元素的超导性能,在低温下具有零电阻和完全抗磁性。
常见的稀土超导材料包括镧钡铜氧化物等。
5.稀土储氢材料稀土储氢材料是指利用稀土元素的储氢性能,在吸氢状态下能够将氢气储存起来,并且可以在需要时释放出来。
常见的稀土储氢材料包括镧镍合金等。
6.稀土磁致伸缩材料稀土磁致伸缩材料是指利用稀土元素的磁致伸缩性能,在磁场作用下能够产生伸缩变化。
常见的稀土磁致伸缩材料包括铽铁氮合金等。
7.稀土抛光材料稀土抛光材料是指利用稀土元素的化学稳定性和微粒大小,在抛光液中发挥作用,使表面更加光滑亮丽。
常见的稀土抛光材料包括氧化铈颗粒等。
8.稀土玻璃添加剂稀土玻璃添加剂是指利用稀土元素的玻璃形成能力,在玻璃制造过程中改善玻璃的性能和光学性质。
常见的稀土玻璃添加剂包括镧玻璃、铈玻璃等。
稀土永磁详细介绍
用于镝灯的制备,在镝灯中采用的工作物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、 体积小、电弧稳定等优点,已用于电影、印刷等照明光源。(6)由于镝元素具有中子俘获截 面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。(7)Dy3Al5O12 还可用 作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展,镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。
镨是用量较大的稀土元素,其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。(1)镨被广泛应用于 建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡 黄色,色调纯正、淡雅。(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁 材料,其抗氧性能和机械性能明显提高,可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器 件和马达上。(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入 Y 型沸石分子筛中制备石油 裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国 70 年代开始投入工业使用,用 量不断增大。(4)镨还可用于磨料抛光。另外,镨在光纤领域的用途也越来越广。
钬(Ho) 十九世纪后半叶,由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表,再加上稀土元素电化学 分离工艺的进展,更加促进了新的稀土元素的发现。1879 年,瑞典人克利夫发现了钬元素 并以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬(holmium)。 钬的应用领域目前还有待于进一步开发,用量不是很大,最近,包钢稀土研究院采用高 温高真空蒸馏提纯技术,研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬 Ho/∑RE>99.9%。目前钬 的主要用途有:用作金属卤素灯添加剂,金属卤素灯是一种气体放电灯,它是在高压汞灯基 础上发展起来的,其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘 化物,在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质是碘化钬,在电弧区可 以获得较高的金属原子浓度,从而大大提高了辐射效能。(2)钬可以用作钇铁或钇铝石榴石 的添加剂;(3)掺钬的钇铝石榴石(Ho:YAG)可发射 2μ m 激光,人体组织对 2μ m 激光吸收率高, 几乎比 Hd:YAG 高 3 个数量级。所以用 Ho:YAG 激光器进行医疗手术时,不但可以提高手术效 率和精度,而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光束可消除脂肪而不会产生过 大的热量,从而减少对健康组织产生的热损伤,据报道美国用钬激光治疗青光眼,可以减少 患者手术的痛苦。我国 2μ m 激光晶体的水平已达到国际水平,应大力开发生产这种激光晶 体。(4)在磁致伸缩合金 Terfenol-D 中,也可以加入少量的钬,从而降低合金饱和磁化所 需的外场。(5)另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通 讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。 铒(Er) 1843 年,瑞典的莫桑德发现了铒元素(Erbium)。铒的光学性质非常突出,一直是人们 关注的问题:(1)Er3+在 1550nm 处的光发射具有特殊意义,因为该波长正好位于光纤通讯的 光学纤维的最低损失,铒离子(Er3+)受到波长 980nm、1480nm 的光激发后,从基态 4I15/2 跃迁至高能态 4I13/2,当处于高能态的 Er3+再跃迁回至基态时发射出 1550nm 波长的光,石 英光纤可传送各种不同波长的光,但不同的光光衰率不同,1550nm 频带的光在石英光纤中 传输时光衰减率最低(0.15 分贝/公里),几乎为下限极限衰减率。因此,光纤通信在 1550nm 处作信号光时,光损失最小。这样,如果把适当浓度的铒掺入合适的基质中,可依据激光原 理作用,放大器能够补偿通讯系统中的损耗,因此在需要放大波长 1550nm 光信号的电讯网 络中,掺铒光纤放大器是必不可少的光学器件,目前掺铒的二氧化硅纤维放大器已实现商业 化。据报道,为避免无用的吸收,光纤中铒的掺杂量几十至几百 ppm。光纤通信的迅猛发展, 将开辟铒的应用新领域。(2)另外掺铒的激光晶体及其输出的 1730nm 激光和 1550nm 激光对 人的眼睛安全,大气传输性能较好,对战场的硝烟穿透能力较强,保密性好,不易被敌人探 测,照射军事目标的对比度较大,已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。 (3)Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,是目前输出脉冲能量最大,输出功率最高 的固体激光材料。(4)Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。(5)另外铒也可应用于眼 镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。 铥(Tm) 铥元素是 1879 年瑞典的克利夫发现的,并以斯堪迪那维亚(Scandinavia)的旧名 Thule 命名为铥(Thulium)。 铥的主要用途有以下几个方面:(1)铥用作医用轻便 X 光机射线源,铥在核反应堆内辐 照后产生一种能发射 X 射线的同位素,可用来制造便携式血液辐照仪上,这种辐射仪能使铥
稀土磁性材料
稀土磁性材料稀土磁性材料是一类特殊的磁性材料,由稀土元素构成。
稀土元素是指在元素周期表中的镧系元素和钪、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒和铥等元素,它们的电子结构具有特殊的磁性特性,因此被广泛应用于磁性材料领域。
稀土磁性材料具有很高的磁性能,是目前最好的磁性材料之一。
它们具有高矫顽力、高磁能积、高饱和磁感应强度等特点,可用于制造高性能的磁体和电机。
由于稀土元素的特殊性质,稀土磁性材料具有优异的磁性能,适用于制造高效节能的电机和发电机。
它们还具有稀土元素的独特光学性质,可用于制造磁光器件、磁存储器件等。
稀土磁性材料的应用范围非常广泛。
在电机领域,稀土磁性材料可用于制造高效率、高功率的电机,如永磁同步电机、直线电机等。
在电子领域,稀土磁性材料可用于制造磁随机存取存储器、磁传感器等。
在能源领域,稀土磁性材料可用于制造节能型发电机和发电设备等。
此外,稀土磁性材料还可用于制造医疗设备、电子器件等。
稀土磁性材料的制备和应用都面临一些挑战。
首先,稀土矿石资源有限,且分布不均匀,使得稀土磁性材料的供应受到限制。
其次,稀土磁性材料的制备工艺复杂,生产成本高。
此外,稀土磁性材料的性能易受温度和外界磁场的影响,限制了其在一些特殊环境下的应用。
为了解决这些问题,研究人员一方面致力于寻找更多的稀土磁性材料替代品,如过渡金属化合物和核壳结构纳米材料等。
另一方面,研究人员也在改进现有的稀土磁性材料制备工艺,以降低生产成本和提高稀土磁性材料的性能。
总之,稀土磁性材料是一类具有特殊磁性特性的材料,具有广泛的应用前景。
随着科学技术的发展,稀土磁性材料将在电机、电子和能源领域发挥越来越重要的作用。
稀土材料及应用范文
稀土材料及应用范文稀土材料是指以稀土元素作为主要组成元素的材料。
稀土元素是指钪、钬、镧、铈、镨、钕、钐、铽、杂质稀土和铕、锶、钼、钇等元素的混合物。
公司通过使用稀土材料可以制造出具有特殊性质和应用的产品。
以下是一些常见的稀土材料和它们的应用。
1.铽钡钴砖(Tb:BaCo2O5)铽钡钴砖是一种具有高温超导性能的稀土材料,可用于制作超导材料和超导器件。
超导材料的研究和应用在电子、能源存储和输配电方面具有重要意义。
2.镨铁硼磁体(Nd-Fe-B)镨铁硼磁体是一种具有高磁能积、高矫顽力和高矫顽力的稀土磁体材料。
这种材料用于制造永磁体,如电机、发电机、磁盘驱动器等。
镨铁硼磁体具有重要的应用前景,广泛应用于现代电子、通信、汽车和医疗设备等领域。
3.钕铁硼磁体(Nd-Fe-B)钕铁硼磁体是一种具有高磁能积、高矫顽力和高矫顽力的稀土磁体材料。
这种材料用于制造永磁体,如电机、发电机、磁盘驱动器等。
钕铁硼磁体具有广泛的应用前景,广泛应用于现代电子、通信、汽车和医疗设备等领域。
4.镧酸镉钇(LCY)镧酸镉钇是一种用于制备液晶显示器的稀土材料。
液晶显示器是目前最常见和广泛使用的显示技术之一,液晶材料的质量和性能对显示器的品质和性能有着重要影响。
镧酸镉钇是一种高品质的液晶材料,具有高透明度、高对比度和快速响应时间的特点。
5.钇铁石榴石(YIG)钇铁石榴石是一种磁光材料,具有良好的磁光性能。
磁光材料广泛应用于光通信、光存储和光计算等领域。
钇铁石榴石用于制造光学器件,如磁光隔离器、磁光开关和磁光存储器等。
6.长寿命储能钠离子电池(LSNS)长寿命储能钠离子电池(LSNS)是一种稀土材料用于制造电池。
这种电池具有高能量密度、长循环寿命和低成本等优点。
长寿命储能钠离子电池可用于储能系统、电动汽车等领域的能量存储和供应。
总之,稀土材料具有广泛的应用前景,在各个领域都有重要的应用。
稀土材料的特殊性质和优势使其成为电子、能源、医疗、通信等领域的关键材料。
稀土磁性材料论文
稀土磁性材料研究现状摘要:材料是社会技术进步的物质基础与先导。
现代高技术的发展,更是紧密依赖与材料的发展。
稀土元素因其独特的电、光、磁、热性能而被人们称为新材料的“宝库”,是国内外科学家,尤其是材料专家最关注的一组元素。
目前,稀土磁性材料作为一组重要的稀土新材料,在国内外的研究已初具规模,这些新材料的应用不仅极大地改造和提升了传统产业,而且构成了当今世界先导型、知识型产业的核心竞争力。
为此,加强稀土磁性材料的研发,大力扶持国内稀土产业将变得尤为重要。
关键词:稀土、磁性材料、研究现状、发展趋势一、各种稀土磁性材料的简单论述1.1、稀土永磁材料稀土由于其独特的4f电子层结构,可以在一些与3d元素化合物组合成的晶体结构中形成单轴磁各向异性,而具有十分优异的超常磁性能。
表1列出了各类稀土永磁体与传统的铁氧体、铝镍钴永磁体的磁性能,显然稀土永磁体比传统永磁体具有高得多的磁性能。
表1 各类永磁体的磁性能稀土永磁体中,钕铁硼的磁能积最高,但它的居里温度低,工作温度低,温度系数高。
虽然现在已开发出工作温度达到200℃的钕铁硼,但在许多地方还是不能替代工作温度高,温度系数低的钐钴永磁。
现已开发出工作温度可达400℃、500℃的Sm2(Co,Cu,Fe,Er)17磁体[3]。
10年前发明的稀土—铁—氮永磁材料,理论磁能积与钕铁硼接近,但居里温度高,温度系数小,耐腐蚀性能好,与粘结磁体中使用的快淬钕铁硼相比,具有很强的竞争力。
其中的NdFe12N x永磁是我国科学家杨应昌院士发明的[4],其NdFe12N x实验室样品的磁能积已达到22MGOe,超过MQ-2钕铁硼磁粉。
纳米晶双相交换耦合稀土永磁材料是高磁晶各向异性的稀土永磁相与高饱和磁化强度的软磁相在纳米尺度内交换耦合而获得兼具二者优点的复合永磁材料,理论计算表明,纳米稀土复合永磁体的最大磁能积远远超过钕铁硼,如表2所示。
表2 纳米双相稀土永磁体的理论磁能积目前,实验结果已证明交换耦合的存在,但实际达到的磁能积远低于理论值,如Nd7Fe89B4和Sm7Fe93N的磁能积分别达到20.6和25MGOe[2],“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,最大磁能积超过100MGOe的稀土新一代磁体,乃是科技工作者的努力方向。
稀土永磁材料的发展历程
稀土永磁材料的发展历程随着科技的日益发展,稀土永磁材料作为一种高性能、高能效、高引力、高通量的新型永磁材料在各个领域得到了广泛的应用。
本文将从稀土永磁材料的历史发展、材料特性以及应用领域三个方面进行阐述。
一、稀土永磁材料的历史发展稀土永磁材料是一种以稀土元素为主要组成的新型永磁材料,其发展历程可以追溯到20世纪60年代初。
1966年,美国的M. J. 帕科伊斯基教授首次在氧化镍钴晶格中成功地掺入了稀土元素,证实了稀土元素可以在磁性材料中发挥强烈的磁切伊效应,从而使材料的磁性能发生显著改变。
1972年,日本的富士电机首次将永久磁铁用于直流电动机,从此它在电机领域得到了广泛应用。
1976年,日本的NEOMAX公司研制出了第一代稀土永磁材料NdFeB 2:14:1,价格和性能均优于传统铁氧体材料,引发了国际永磁材料领域的热议。
1982年,美国的GE公司研制出了一种新型的NdFeB永磁材料,使得此类材料的绝磁韧性得到了显著提高,而这也是后来大规模应用稀土永磁材料实现高性能电机和工具磁铁的关键突破。
二、稀土永磁材料的特性1. 磁性能特点稀土永磁材料具有较高的磁各向异性、高饱和磁感应强度和较高的矫顽力。
其中,NdFeB磁铁的最高矫顽力可达到1400KA/m,最高矫顽力可达到3000KA/m,饱和磁感应强度可达到1.64T。
2. 物理特性稀土永磁材料具有较高的电导率,能够承受高温和高热化学稳定性下的腐蚀。
同时这类材料的热膨胀系数比较小,能够使其在高温环境下依然保持较好的性能。
3. 成本稀土永磁材料主要成分是昂贵的稀土元素和铁族元素,其中氧化钕、氧化钴等材料价格昂贵,使得稀土永磁材料的成本比传统永磁材料高出许多,而这也成为其在一些领域被替代的主要原因之一。
三、稀土永磁材料的应用领域稀土永磁材料综合特性的优越性使其在众多领域中有着广泛的应用,尤其是在以下三个领域中较为突出:1. 电机领域稀土永磁材料因其高能效、高工作效率和高输出功率而被广泛应用于直流、异步、同步电机等电机产品的永磁体部分。
稀土永磁材料及应用
稀土永磁材料及其应用胡伯平(北京中科三环高技术股份有限公司)1.稀土永磁产业状况(1)全球稀土永磁产业自从 1966年以来,永磁材料中增加了一个新成员,它就是“稀土永磁体”。
由于稀土永磁体优异的性能,它的出现为应用打开了一扇全新的大门,也提供了新器件产生的基础。
1970年代中期,第一代稀土永磁体 1-5型 Sm-Co开始商业化生产。
1970年代后期,第二代稀土永磁体高性能 2-17型 Sm-Co开发成功。
钕铁硼永磁体是日本住友特殊金属公司 (2007年并入日立金属公司 )和美国通用汽车公司(后分离成 Magnequench公司)于 1983年最先研制成功的。
它的磁能积比目前通常使用的铁氧体高十倍,是当今世界上磁性最强的材料,有“磁王”之美誉。
进入 21世纪以来,由于中国稀土永磁产业的高速发展,使得稀土永磁产业的国际格局发生了重大变化。
虽然由于钕铁硼物美价廉,应用越来越广泛,但钐钴永磁体( 2-17型 Sm-Co 为主)独特的优势(例如工作温度高,温度系数小,抗腐蚀强等),仍然在军工、航空航天等方面占有牢固的地位。
钐钴永磁材料,国外生产企业主要有日本 TDK 公司、美国电子能源公司( EEC)、美国阿诺公司 (ALNORD),德国真空熔炼公司( VAC)和俄罗斯托尼公司等;我国的企业有宁波宁港、杭州天女、成都航天等。
2010年,全球烧结钐钴磁体的产量估计在 1000吨左右,其中我国占60%左右。
图 1 全球烧结钕铁硼毛坯磁体产量增长图烧结钕铁硼磁体方面,2000年美国的 UGIMAG公司被卖给了麦格昆磁(Magnequench), 2003年麦格昆磁进行了产业调整,将 UGIMAG关掉,并将磁材生产转移到中国来;二十世纪初英国的摩根集团把德国西门子下属的真空熔炼公司(Vacuumschmelze 或简称 VAC)收购了,把美国的坩埚公司(Crucible)也收购了,但是在 2003年 6月份,摩根集团关闭了美国的坩埚公司, 2005年摩根集团把真空冶炼公司卖给了美国 J. P. Morgan, 2011年月又被美国 OM Group 收购。
稀土永磁研究报告
稀土永磁研究报告稀土永磁材料是一种特殊的磁性材料,具有高磁能积、高矫顽力和高磁导率等特点,因此在电机、声音器件、磁化存储和传感器等领域有着广泛的应用。
本报告将对稀土永磁研究进行总结和分析。
首先,稀土永磁研究材料主要包括钕铁硼、钬铁硼和镝铁硼等。
钕铁硼是目前应用最广泛的一种,其磁能积高达400kJ/m3,具有良好的磁导率和矫顽力。
钬铁硼和镝铁硼则具有更高的磁能积,但相对较低的矫顽力。
研究工作主要集中在提高这些材料的磁导率和热稳定性。
其次,稀土永磁材料的制备方法主要包括烧结法、快速凝固法和氘化法等。
烧结法是最常用的制备方法,通过烧结粉末来获得致密的材料。
快速凝固法可以制备出具有高磁导率的非晶态材料,但其矫顽力较低。
氘化法则可以提高材料的磁导率和热稳定性,但其制备过程相对复杂。
再次,稀土永磁材料的性能主要取决于晶体结构和微观结构。
晶体结构包括晶格常数、格子对称性和晶体取向等,而微观结构则包括晶界、晶粒大小和化学成分分布等。
研究人员通过调整材料的晶体结构和微观结构来提高其性能。
最后,稀土永磁材料的应用主要包括电机、声音器件、磁化存储和传感器等。
其中,电机应用是该材料最大的市场,包括各种电动机、风力发电机和轨道交通设备等。
声音器件包括喇叭、扬声器和耳机等。
磁化存储则是利用这种材料来实现高密度的磁存储。
传感器应用主要包括磁传感器和温度传感器等。
综上所述,稀土永磁材料具有广泛的应用前景,但其制备和性能调控仍然面临一些挑战。
研究人员需要进一步深入研究稀土永磁材料的晶体结构和微观结构,以提高其性能。
此外,还需要加强与工业界的合作,推动该材料在实际应用中的推广和应用。
稀土永磁材料概述
稀土永磁材料概述稀土永磁材料是指由稀土元素和一些过渡元素组成的稀土磁体材料。
它们在磁性、热稳定性和磁学性能方面具有显著的优势,因此在现代电子技术、通信技术、医学器械和航空航天等领域得到了广泛应用。
稀土永磁材料的出现可以追溯到20世纪60年代初。
起初,人们利用钕铁硼永磁合金等材料,但由于它们存在一些局限性,尤其是热稳定性差和制备工艺复杂等问题,无法满足工业发展的需求。
随后,钕铁硼永磁材料得到了广泛研究和应用,它具有高剩磁、高矫顽力和较好的抗氧化性能。
但是,由于稀土元素的稀缺性和获取困难性,稀土永磁材料的价格昂贵,限制了其在一些领域的应用。
稀土永磁材料主要包括钕铁硼、钴钕铁、钕铁锕、钕铁碲等。
其中,钕铁硼永磁材料是目前应用最广泛的一种。
钕铁硼永磁材料的磁性能优良,是目前已知磁体材料中的磁能积最高的材料,可达到高达400kJ/m³。
钕铁硼的你磁性是铝镍钴的10倍以上,是钍铁锕的5倍以上。
它具有高磁能积、高剩磁和高矫顽力等特点,适用于电机、发电机、传感器和磁存储领域。
钴钕铁是一种具有较高剩磁和高矫顽力的稀土永磁材料。
钴钕铁的磁能积介于钕铁硼和钍铁锕之间,通常用于电机、传感器和计算机等电子产品中。
钕铁锕是一种在高温下具有稳定性的稀土永磁材料,适用于高温工况下的应用,如航空、航天和核磁共振。
钕铁碲是一种具有良好石墨化能力的稀土永磁材料。
它具有高剩磁和高矫顽力的特点,在电机、计算机和磁记录等领域得到了广泛应用。
稀土永磁材料具有磁性能优良、热稳定性好和加工性能高等优点。
然而,稀土元素的稀缺性和环境污染问题也制约了它们的产业化发展。
为了解决这些问题,人们开始研究和开发其他替代性的磁体材料,如磁性合金、软磁材料和石墨材料等。
综上所述,稀土永磁材料因其优良的磁性能和热稳定性,在现代科技领域具有广泛的应用前景。
随着材料科学技术的发展,人们将进一步研究和开发更加高性能和环保的稀土永磁材料,以满足人们对新材料的需求。
稀土磁光材料
稀土磁光材料
稀土磁光材料是一种具有特殊磁光性质的材料。
它是由稀土元素和过渡金属组成的合金,这些元素的特殊结构和电子状态使得这种材料具有磁性、光学和电学等多种性质。
稀土磁光材料具有广泛的应用前景,尤其在光存储、光通信和光计算等领域有着重要的应用。
稀土磁光材料具有非常强的磁光效应。
当外加磁场作用于这种材料时,它会发生磁各向异性,从而改变光线的传播方向和偏振状态。
这种磁光效应可以用来实现光存储、光开关和光调制等功能。
此外,稀土磁光材料还具有较高的抗辐照性能,因此可以在高辐照条件下使用。
稀土磁光材料的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶凝胶法和电化学沉积等。
其中溶胶凝胶法是一种较为常用的方法。
该方法使用稀土盐和过渡金属盐作为原料,在一定条件下通过水解和缩合反应形成胶体,然后通过热处理得到稀土磁光材料。
这种方法具有制备简单、成本低廉、控制性好等优点。
稀土磁光材料在光存储领域有着广泛的应用。
由于其具有优异的磁光效应和高抗辐照性能,可以用来实现高密度、高速度、长寿命的光存储器件。
在光通信领域,稀土磁光材料可以作为光开关和光调制器件的关键材料,用来实现光信号的传输和控制。
在光计算领域,稀土磁光材料可以用来实现光控制的逻辑运算和量子计算等功能。
稀土磁光材料是一种具有特殊磁光性质的材料,具有广泛的应用前景。
随着科技的发展和需求的增加,稀土磁光材料必将在光电子领域发挥更加重要的作用。
稀土永磁材料的应用原理
稀土永磁材料的应用原理1. 稀土永磁材料介绍稀土永磁材料是一种具有高磁能积和高矫顽力的磁性材料。
由于其出色的磁性能,稀土永磁材料在多个领域中得到了广泛的应用,包括电机、磁盘驱动器、传感器和医学设备等。
2. 稀土永磁材料的原理2.1 基本原理稀土永磁材料的磁性来自于稀土元素的特殊属性。
这些稀土元素具有高自旋电子结构和未填满的d和f轨道,导致其具有较强的磁矩。
在永磁材料中,这些稀土元素与其他金属元素形成复合物,并通过自旋-轨道相互作用来增强磁性。
2.2 磁化机制稀土永磁材料的磁化机制可以通过以下步骤简单解释: 1. 域对饱和:在未施加外磁场之前,材料中的磁畴(也称为磁区)是无规则排列的。
当外磁场施加到材料上时,磁畴会逐渐重新排列并且与外磁场方向一致。
2.磁畴壁移动:当外磁场继续增加时,磁畴壁开始移动。
这意味着磁畴会转向,以使磁场完全沿着外磁场方向指向。
3.磁畴合并:随着外磁场的进一步增大,磁畴壁将逐渐合并,形成更大的磁畴。
4.磁饱和:当外磁场达到一定值时,材料中的所有磁畴都将沿着外磁场方向指向,达到饱和磁化。
2.3 磁性能参数稀土永磁材料的磁性能可以通过多个参数来描述,其中最常用的参数包括: - 矫顽力(Coercivity):表示一个材料在消除其磁场之前所需的最大外部磁场。
- 饱和磁化(Saturation magnetization):表示材料在饱和磁场下获得的最大磁矩。
- 磁能积(Energy product):表示材料在饱和磁场下的储存能量,是矫顽力和饱和磁化的乘积。
3. 稀土永磁材料的应用3.1 电机稀土永磁材料在电机领域中得到了广泛的应用。
由于其高磁能积和高矫顽力,稀土永磁材料可以使电机具有更高的功率密度和效率。
这些材料还可以减小电机的尺寸和重量,提高其热稳定性和可靠性。
3.2 磁盘驱动器磁盘驱动器是个人电脑和服务器等存储设备中的重要组成部分。
稀土永磁材料适用于制造磁盘驱动器中的磁头,这些磁头可以读取和写入磁盘上的数据。
稀土铁氧化物磁光晶体
稀土铁氧化物磁光晶体稀土铁氧化物磁光晶体是一类具有特殊磁光性质的材料,它在磁场和光场的共同作用下展现出独特的光学效应。
这类材料的发现和研究为光存储、光通信和磁光器件等领域的发展提供了新的可能性。
稀土铁氧化物磁光晶体的磁光效应是指在外加磁场的作用下,材料的光学性质发生变化。
这种变化主要表现为材料对光的吸收、透射和散射等方面的改变。
稀土铁氧化物磁光晶体通常具有较高的磁光系数,即在磁场的调控下能够实现较大的光学响应。
稀土元素在这类磁光晶体中起到了关键作用。
稀土元素具有丰富的能级结构和独特的电子结构,使得它们具有特殊的磁学和光学性质。
在稀土铁氧化物磁光晶体中,稀土元素的磁矩和电子自旋与晶格结构相互耦合,形成了磁光激发态。
这些激发态在外界磁场和光场的作用下发生能级跃迁,导致材料的光学性质发生变化。
稀土铁氧化物磁光晶体具有广泛的应用前景。
其中之一是在光存储领域的应用。
由于稀土铁氧化物磁光晶体的光学响应较大,可以通过控制外界磁场的强度和方向来实现光信号的存储和读取。
这种光存储技术具有容量大、速度快和可擦写等优点,被广泛应用于光盘、光存储器等设备中。
另一个重要的应用领域是光通信。
稀土铁氧化物磁光晶体可以作为光开关和光调制器等器件的关键材料。
通过控制外界磁场的变化,可以实现光信号的调制和传输,从而实现光通信系统的高速传输和多路复用。
这对于提高光通信系统的传输速率和容量具有重要意义。
稀土铁氧化物磁光晶体还可以应用于磁光储存器件和显示器件等领域。
通过利用材料的磁光效应,可以实现信息的存储和显示。
这种磁光器件具有响应速度快、能耗低和存储密度高等优势,具有广阔的市场前景。
稀土铁氧化物磁光晶体作为一类具有特殊磁光性质的材料,具有广泛的应用前景。
它在光存储、光通信和磁光器件等领域的应用将会推动这些领域的发展,并为我们的生活带来更多便利和可能性。
随着对这类材料的深入研究和理解,相信稀土铁氧化物磁光晶体将会展现出更多令人惊喜的特性和应用。
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稀土磁光材料
一、稀土磁光材料
在磁场或磁矩作用下,物质的电磁特性(如磁导率、介电常数、磁化强度、磁畴结构、磁化方向等)会发生变化。
因而使通向该物质的光的传输特性也随之发生变化。
光通向磁场或磁矩作用下的物质时,其传输特性的变化称为磁光效应。
磁光材料是指在紫外到红外波段,具有磁光效应的光信息功能材料。
利用这类材料的磁光特性以及光、电、磁的相互作用和转换,可制成具有各种功能的光学器件,如调制器、隔离器、环行器、开关、偏转器、光信息处理机、显示器、存贮器、激光陀螺偏频磁镜、磁强计、磁光传感器、印刷机等。
稀土元素由于4f电子层未填满,因而产生:未抵消的磁矩,这是强磁性的来源,由于4f电子的跃迁,这是光激发的起因,从而导致强的磁光效应。
单纯的稀土金属并不显现磁光效应,这是由于稀土金属至今尚未制备成光学材料。
只有当稀土元素掺入光学玻璃、化合物晶体、合金薄膜等光学材料之中,才会显现稀土元素的强磁光效应。
二、稀土磁光材料的应用
磁光器件是指用具有磁光效应的材料制作的各类光信息功能器件。
虽然1845年法拉弟就发现了磁光效应,但在其后一百多年中,并未获得应用。
直到本世纪60年代初,由于激光和光电子技术的开发,才使得磁光效应的研究向应用领域发展,出现了新型的光信号功能器件—磁光器件。
在激光应用中,除探索各种新型的激光器和接收器外,激光束的参数,例如强度、方向、偏转、频率、偏振状态等的快速控制也是很重要的问题,磁光器件,就是利用磁光效应构成的各种控制激光束的器件,类似微波铁氧体器件的发展和分类那样,因光通讯的需要,1966年发展了磁光调制器、磁光开关、磁光隔离器、磁光环行器、磁光旋转器、磁光相移器等磁光器件。
由于光纤技术和集成光学的发展,1972年起又诞生了波导型的集成磁光器件。
在60年代后期,因计算机存贮技术的发展,开发了磁光存贮技术。
后来由于全息磁泡和光盘技术的日趋完善和商品化,从而出现了磁光印刷和磁光光盘系统。
利用磁光效应研究圆柱状磁畴(磁泡)而发展了磁泡技术。
因信息技术的需要,在70年代中后期,在磁泡技术的基础上,又发展了磁光信息处理机及磁泡显示器。
激光陀螺的发展中遇到了“闭锁”问题,一度受挫,后来利用磁光效应,巧妙地克服了“闭锁”,从而发展了一个全固态(无机械部件)的磁光偏频激光陀螺。
因此,每一种新型的磁光器件,都是在研究磁光效应的基础上开发成功的。
1.磁光调制器.
磁光调制器是利用偏振光通过磁光介质发生偏振面旋转来调制光束。
磁光调制器有广泛的应用,可作为红外检测器的斩波器,可制成红外辐射高温计、高灵敏度偏振计,还可用于显示电视信号的传输、测距装置以及各种光学检测和传输系统中。
2.磁光传感器
用磁光效应来检测磁场或电流的器件称为磁光传感器。
它集激光、光纤和光技术于一体,以光学方式来检测磁场和电流的强弱及状态的变化,可用于高压网络的检测和监控,还可用于精密测量和遥控、遥测及自动控制系统。
3.磁光隔离器
在光纤通信、光信息处理和各种测量系统中,都需要有一个稳定的光源,由于系统中不同器件的联接处往往会反射一部分光,一旦这些反射光进入激光源的腔体,会使激光输出不稳定,从而影响了整个系统的正常工作。
磁光隔离器就是专为解决这一问题而发展起来的一种磁光非互易器件。
它能使正向传输的光无阻挡地通过,而全部排除从光纤功能器件接点处反射回来的光,从而有效地消除了激光源的噪声。
4.磁光记录
磁光记录是近十几年迅速发展起来的高新技术。
磁光记录是目前最先进的信息存储技术,它兼有磁盘和光盘两者的优点。
磁光盘广泛应用于国家管理、军事、公安、航空航天、天文、气象、水文、地质、石油矿产、邮电通讯、交通、统计规划等需要大规模数据实时收集、记录、存储及分析等领域,特别是对于集音、像、通讯、数据计算、分析、处理和存储于一体的多媒体计算机来说,磁光存储系统的作用是其它存储方式无法代替的。
磁光存贮是通过激光加热和施加反向磁场在稀土非晶合金薄膜上,产生磁化强度垂直于膜面的磁畴,利用该磁畴进行信息的写入,利用克尔磁光效应读出。
磁光盘是80年代开始应用的产品,光盘共有三大类。
一种是只读式的,盘上记录的信号既不能擦除,也不能重写,只能读出,就象“唱片”一样,目前市售的VCD光盘即是。
第二类是一次写入型,原光盘无记录,有如空白“磁带”,可录入信息和读出,但一旦录入信息就再也不能擦除。
第三类是可擦重写的,如磁盘一样,可擦除、重写和读出。
由于其写、读皆通过材料的磁光效应,与盘无机械接触,故寿命长,反复擦、写可达上百万次(寿命大于10年以上,而一般光盘约为2年)。
而且,磁光盘记录密度是硬磁盘的50倍,是普通微机软磁盘的800~1000倍以上,因此发展十分迅速。
磁光盘是以稀土元素(RE)铽、镝、钆等与过渡族金属(TM)铁、钴的非晶合金薄膜为记录介质。
这种磁光记录薄膜是用Tb-FeCo等RE-TM合金靶材通过真空溅射沉积而成的,RE-TM合金靶材是制造磁光盘的关键材料。
日本等发达国家已于1988年将磁光盘系统推向市场,据报道,2000年仅日本的磁光盘系统市场将达1万亿日元。