稀土材料PPT

稀土永磁微电机
各类稀土材料简介
稀土超磁致伸缩材料
稀土超磁致伸缩材料是国外八十年代末新开发的新型功能材料 。主要是指稀土-铁系金属间化合物。这类材料具有比铁、镍等大 得多的磁致伸缩值，其磁致伸缩系数比一般磁致伸缩材料高约 102～103倍，因此被称为大或超磁致伸缩材料。并且机械响应快 、功率密度高，在所有商品材料中，稀土超磁致伸缩材料是在物 理作用下应变值最高、能量最大的材料。 目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、 微定位到机械致动器、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器 等领域。它具有比传统的磁致伸缩材料和压电陶瓷高几十倍的伸 缩性能。所以可广泛用于声纳系统、大功率超大型超声器件、精 密控制系统、各种阀门、驱动器等，是一种具有广阔发展前景的 稀土功能材料。这种材料的发展使电-机械转换技术获得突破性进 展。对尖端技术、军事技术的发展及传统产业的现代化产生了重 要作用。
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稀土材料
简介与应用
主讲：马经慧

什么是稀土
• 稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的， “土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。 以稀土元素为材料的叫做稀土材料。 • 稀土就是化学元素周期表中镧系元素以及与镧系的15个 元素密切相关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元 素，称为稀土元素。简称稀土。
稀土材料的应用
六、稀土在催化剂中
（2）稀土 汽车尾气 净化催化 剂 （3）合成 橡胶用的 催化剂
•在石油工业中采用稀土分子筛催化剂进行石油裂化催化， 可以大幅度提高原油裂化转化率，增加汽油和柴油的产 率。运用稀土分子筛催化剂进行石油裂化催化，具有原 油处理量大、轻质油收率高、产品质量高、活性高、生 焦率低、催化剂损耗低、选择性好等优点。
稀土磁致冷机
•包头稀土院磁制冷机
各类稀土材料简介
稀土激光材料
•激光与稀土激光材料是同时诞生的。到目前为止，大约90%的激光材料 都涉及到稀土。稀土激光材料可分为：固体、液体和气体三大类。但后 两大类由于其性能、种类和用途等远不如固体材料。所以一般说稀土激 光材料通常是指固体激光材料。固体材料分为晶体、玻璃和光纤激光材 料，而激光晶体又占主导地位。 •稀土材料是激光系统的心脏，是激光技术的基础，由激光而发展起来的 光电子技术，不仅广泛用于军事，而且在国民经济许多领域，如光通讯、 医疗、材料加工（切割、焊接、打孔、热处理等）、信息储存、科研、 检测和防伪等方面获得广泛应用，形成新产业。在军事上，稀土激光材 料广泛应用于激光测距、制导、跟踪、雷达、激光武器和光电子对抗、 遥测、精密定位及光通讯等方面。提高和改变各军种和兵种的作战能力 和方式，在战术进攻和防御中起重大作用。高功率激光材料可装备激光 致盲武器，以及光电对抗等武器。光发射二极管（LED）泵浦的激光晶 体制成的激光器输出光束质量好，非线性移频效率高，可把毫瓦级的激 光移频到蓝光、绿光和红光区，用于光存贮、显示、遥感、雷达和科研 等。
Si-M(M=Cu,Mg,Mn)合金用于制造汽缸缸体和活塞。
稀土材料的应用
（1）稀土镁合金 稀土镁合金比强度较高， 对减轻飞机重量，提高战 术性能具有广泛的应用前 景 （2）稀土钛合金 氧化钇型壳制造钛铸件已广 泛用于制造各种飞机、发动 机及民品
（3）稀土铝合金
中航总研制的含稀土耐热铸 造铝合金HZL206具有优越的 高温和常温力学性能现已用 于直升机和歼击机工作温度 达300℃的耐压阀门
稀土材料的应用
二、稀土在铝电线、电缆中的应用
目前我国的稀土铝导线主要有高强度稀土铝合金电缆，成 份为Al-Mg-Si-RE，用于高压输电线路，它的抗拉强度达到 26kg/mm2，弧垂性能和弯曲性能好，使用寿命长。
三、6063稀土铝合金及应用
这是一种最常用的变形合金，多用于工业和民用建筑，其成份 （%）为Mg0.67～0.70，Si 0.45～0.48，Fe0.20～0.21，余为 铝。在该合金熔炼过程中加入0.20～0.25%的稀土金属，抗拉 2004 强度提高24%，挤压速度提高0.5倍，成材率提高3%，并改善 了表面质量。增加了耐蚀性和着色性。另外还有添加稀土的Al-
稀土超磁致伸缩材料
各类稀土材料简介
稀土超导材料
当某种材料在低于某一温度时，出现电阻为零的现象即超 导现象，该温度即是临界温度（Tc）。超导体是一种抗磁 体，低于临界温度时，超导体排斥任何试图施加于它的磁 场，这就是所谓的迈斯纳效应。在超导材料中添加稀土可 以使临界温度Tc大大提高，一般可达70～90K，从而使超 导材料在价廉易得的液氮中使用，这就大大地推动了超导 材料的研制和应用的发展。 1986年发现一些新的超导体，超导研究也因此取得了突破 性进展，当时发现一种镧钡铜氧陶瓷，其临界温度为35K 。1987年2月又发现YBa2Cu3O7-x高温超导体的临界温度 达90K以上，大大超过了氮的沸点（77K）。新型稀土高 温材料可以在液氮温度下工作。
四、稀土在航空工业 中的应用现状
（4）稀土非全属材料 稀土有机灌注料XZ－1 已用于高性能发动机控油 系统的燃油电磁开关，解 决了长期以来飞机油箱使 用寿命短的难题
（5）稀土永磁材料
稀土永磁材料发展十分迅速，现已在许多领域 里得到了广泛的应用，成为当代新技术的重要物 资基础。自80年代以来利用钐钴合金做稀土永磁 电机。产品类型包括伺服电动机、驱动电动机、 汽车启动机、地面军用电机、航空电机等
稀土储氢材料
稀土材料的应用
一、稀土在冶金工业中的应用
（1）稀土在炼钢中的应用
稀土加入钢中，可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，在 某些钢中还能有微合金化的作用，稀土能够提高钢的抗氧化能力，高温强度 和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等。 （2）稀土在铸铁中的应用 稀土加入铁水中能显著的提高铁水的流动性，并减少偏析和热裂等铸造缺陷， 有利于材质性能的提高，稀土还能消除铁水中有害元素如Pb、Zn、Bi等的 不良影响，提高铸铁的机械性能抗震性、耐磨性和切削加工性能。 2004 （3）稀土在有色金属中的应用 稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径，加入到有色金属及其合金中， 可细化晶粒、防止偏析、除气、除杂和净化以及改善金相组织等作用，从而 达到改善机械性能、物理性能和加工性能等综合目的。
• 稀土有“工业维生素”的美称，又称稀土金属已广泛应 用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境 保护、农业等领域。 • 根据稀土拥有量（含矿及半成品，加工品），中国、俄 罗斯、美国、澳大利亚是世界上四大稀土拥有国，中国 名列第一位。主要稀土矿有内蒙古白云鄂博稀土矿、山 东微山稀土矿、冕宁稀土矿等等。
稀土超导材料
各类稀土材料简介
稀土磁光材料
•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，如光 调制器、光隔离器、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。 •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。
稀土磁光材料
•稀土磁光材料制成的光隔离器
各类稀土材料简介
稀土磁致冷材料
•磁致冷材料是用于磁致冷系统的具有磁热效应的物质。磁致冷首先是给磁体加磁 场，使磁矩按磁场方向整齐排列，然后再撤去磁场，使磁矩的方向变得杂乱，这 时磁体从周围吸收热量，通过热交换使周围环境的温度降低，达到致冷的目的。 磁致冷材料是指用于磁致冷系统的具有磁热效应的一类材料，磁致冷材料是磁致 冷机的核心部分，即一般称谓的制冷剂或制冷工质。 •低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点，广泛应用于低温物理、磁共振 成像仪、粒子加速器、空间技术、远红外探测及微波接收等领域，某些特殊用途 的电子系统在低温环境下，其可靠性和灵敏度能够显著提高。 磁致冷所用的制冷 材料基本都是以稀土金属为主要组元的合金或化合物，尤其是室温磁致冷几乎全 是采用稀土金属Gd或Gd基合金。 •磁致冷使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷工质，若取代目前使用氟里昂 制冷剂的冷冻机、电冰箱、冰柜及空调器等，可以消除由于生产和使用氟里昂类 制冷剂所造成的环境污染和大气臭氧层的破坏，因而能保护人类的生存环境，具 有显著的环境和社会效益。 •目前，磁致冷材料、技术和装置的研究开发，美国和日本居领先水平，这些发达 国家都把磁致冷技术研究开发列为21世纪的重点攻关项目，投入了大量资金、人 力和物力，竞争极为激烈，都想抢先占领这一高新技术领域。
（3）稀土在纺织 工业中的应用
•稀土在纺织工业中主要用于皮革鞣制、 皮毛染色、棉纺、毛纺和合成纤维的 印染等。
（4）稀土在建 筑材料中的应用
•建筑业是我国支柱产业之一，稀土在建筑 行业也同样有着其广阔的应用前景。含稀 土元素作为添加剂烧制的水泥，可大幅度 提高水泥的强度和产量，降低生产成本， 现已在我国形成工业化生产规模。稀土保 温材料、稀土防水保温涂料和高效建筑群 墙体材料具有很好的保温和防水效果
样品
稀土材料有哪些？
稀土永磁材料 稀土超磁致伸缩材料 稀土超导材料 稀土磁光材料 稀土磁致冷材料 稀土激光材料 稀土储氢材料
各类稀土材料简介
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 （如钴、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 （SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中 SmCo磁体的磁能积在15～30MGOe之间，NdFeB系 永磁体的磁能积在27～50MGOe之间，被称为“永磁 王”，是目前磁性最高的永磁材料。 •稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁 材料由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向 小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器 件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的 极大重视，发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永 磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。
稀土材料的应用
五、稀土在轻工、纺织和建材工业中的应用
（1）稀土在塑料工
业中的应用
•稀土化合物在塑料工业中主要被用作塑料助 剂。塑料助剂不仅能显著地改善塑料的加工 性能和使用性能，而且可以降低其生产成本、 降低能耗、提高生产效率
（2）稀土在油漆 工业中的应用
•稀土在油漆工业中主要作催干剂，稀土作油 漆的催干剂，不仅原料易得，可以减少毒性， 减轻油漆生产和使用中的环境污染，并能改进 涂膜性能，使油漆具有颜色浅、漆膜坚硬、成 本低等优点。
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稀土激光材料
•微脉冲激光雷达
各类稀土材料简介
稀土储氢材料
•人们很早就发现，稀土金属与氢气反应生成稀土氢化物REH2，这种 氢化物加热到1000℃以上才会分解。而在稀土金属中加入某些第二种 金属形成合金后，在较低温度下也可吸放氢气，通常将这种合金称为 贮氢合金。在已开发的一系列贮氢材料中，稀土系贮氢材料性能最佳， 应用也最为广泛。其应用领域已扩大到能源、化工、电子、宇航、军 事及民用各个方面。 •石油和煤炭是人类两大主要能源燃料，但由于它们储量有限，使用过 程中产生环境污染等问题，因此解决能源短缺和环境污染成为当今研 究的重点之一。氢是一种完全无污染的理想能源材料，具有单位质量 热量高于汽油两倍以上的高能量密度，可从水中提取。氢能源开发应 用的关键在于能否经济地生产和高密度安全制取和贮运氢。典型的贮 氢合金LaNi5是1969年荷兰菲利浦公司发现的，从而引发了人们对稀 土系储氢材料的研究。