稀土在传统产业区域和高新技术领域的应用现状

Question

稀土的应用

Answer 1

　　1、钢的脱硫 在钢中添加混合稀土金属的目的之一是控制硫夹杂物的含量和形状。炼钢时通常要添加锰，锰与硫结合形成硫化物夹杂物，这种夹杂物在轧钢时会变形。而添加混合稀土金属则能产生稀土的硫化物、硫氧化物，它们在轧钢时形状保持不变，这可使钢的性能得到改善。
　　2、稀土球墨铸铁 混合稀土金属以稀土硅铁合金或硅镁钛合金的形式加入铁不中促进石墨的球化，从而提高铸铁的可锻强度。产品称球墨铸铁。
　　3、打火石 混合稀土金属还用于制造打火石，这是用75%的混合稀土金属和25%的铁制成的一种合金。
　　4、用于有色金属合金中 稀土金属有色金属合金中也获得广泛应用。例如有一种稀土镁合金（含有Mg,Zn,Zr,La,Ce）可用于制造喷气式发动机的传动装置，直升飞机的变速箱，飞机的着陆轮和座舱罩。在镁合金中添加稀土金属的优点是可提高其高温抗蠕变性，改善铸造性能和室温可焊性。有一种铝锆钇合金用作电线，其特点是输出功率高、耐热、耐振动和耐腐蚀。
　　5、永磁材料 有一种永磁材料——钕铁永磁合金，其磁能积达300千焦/立方米，比钐钴永磁合金（它在70年代取代昂贵的铂钴永磁体市场产生过重大影响）几乎高出一倍。然而钕铁永磁合金也有缺点，它在居里温度达3250℃左右，（钐钴永磁合金的是760℃左右），并且铁容易腐蚀。研究发现，把硼添加到钕铁永磁合金中可提高其磁能积和抗退磁的能力。这些性能优良的永磁材料用于飞机及宇宙航行器的仪表，精密仪器，微型电机等。
　　6、石油裂化催化剂等 稀土分子筛裂化催化剂是用于石油裂化工艺中性能优良（催化活性大，产品收率高）的催化剂。这种催化剂多数用混合稀土氯化物与相应的钠型分子筛发生阳离子交换反应制成。
　　7、稀土金属元素的化合物作为催化剂还用于很多其他催化反应中。如将已除去铈的混合稀土金属元素的环烷酸盐溶于汽油中可用作合成戊橡胶工艺中的催化剂，这是我国首创的，又如为净化汽车废气而设计的汽车催化器中，能将一氧化碳和未燃烧尽的碳氢化合物减少到极低的水平，其中所用的催化剂LACOO3，有效地地催化CO、烃类的燃烧，其活性、寿命与铂基催化剂无甚差别，而价格则便宜得多。
　　8、镧玻璃 一种具有优良光学性质的镧玻璃，含氧化镧La2O360%，氧化硼B2O340%，具有高的折射率，低的色散和良好的化学稳定性。这种光学玻璃是制造高级照相机的镜头和潜望镜的镜头的不可缺少的光学材料。
　　9、玻璃脱色 采用稀土使玻璃脱色的原理涉及到铁的氧化态。玻璃中的二价铁杂质使玻璃显蓝色，它氧化成三价铁后则使玻璃显极浅黄色，颜色淡得多。二氧化铈是很好的玻璃脱色剂，因为铈（Ⅳ）具有强氧化性，能将二价铁氧化成三价铁，而它本身则还原成稳定的铈（Ⅲ），CeO2 Ce2O3都无色。
　　10、荧光粉 在彩电的显像管中采用的性能优良的红基色荧光粉，以钇的化合物Y2O2S或Y2O3作基质，以铕Eu3+作激活剂。这种产生出红色基色的荧光粉的使用效果，远远比过去（1964年以前）使用的非稀土硫化物红色荧光粉为好。
　　11、各种稀土荧光粉的用途颇广，如用于黑白电视显像管、X射线增感屏、雷达显像管、荧光灯、高压水银灯等。
　　12、激光器 稀土在激光器中也应用较多。目前使用最广的激光工作物质是掺钕钇铝石榴石Y3Al5O12:Nd3+和掺钕玻璃。前苏联曾研制出一种新型激光器——掺Cr3+,Nd3+的钆钪镓石榴石，其效率比钕激光器高3.5倍。
　　13、储氢 在合适的温度和压力下，五镍镧LaNi5合金能吸收氢分子：LaNi5+3H2=LaNi5H6冷却该合金时氢就被吸收，加热时就解吸，这提供了一种安全的储氢方法。
　　在室温及2.5大气压下，1公斤的LaNi5合金能吸收14克氢，而稍加热即可把储藏的氢完全放出。LaNi5和LaNi5H6的密度分别约为6.4和6.43克/厘米。由此可算得每立方米LaNi5约可吸收储存氢90克之多，而1米3液氢却不过重71克，可见LaNi5的储氢效率之高（而且还有比液氢安全的优点）。已发现的类似的储氢材料还有CeNi5,LaMg17,La2Ni5Mg13等。这样的储氢材料在利用氢作燃料方面有潜在的应用前景。

　　光上面稀土永磁这块应用来说就可以用于：
　　1、微特电机
　　在美国、日本和西欧等发达国家，稀土永磁材料在电机中的应用已占稀土永磁总销售额的60%以上。各国国情不同，稀土永磁在电机中的应用情况不尽相同。日本在VCM中的应用量占稀土永磁的50%左右，美国则在航空、航天、军工、汽车和机床等领域电机中的用量最大，欧洲则在数控机床中应用最多。
　　2006年，我国生产稀土永磁电机3700余万台，其中大中型节能电机5万台。
　　2、汽车工业
　　据有关市场研究机构的最新调查报告显示，2004年全球轿车和轻型车总产量达到5490万辆，至2005年，将达到6000万辆大关，创历史最高纪录。
　　1997年中国汽车产量为158.3万辆，2001年达到234.2万辆，其中轿车产量为69.5万辆。轿车在全部汽车产量中所占的比例不到30%，2002年是中国加入世界贸易组织后的第一年，当年中国汽车产量一举超过300万辆大关，达到325.1万辆，增长38.3%，轿车产量更是增长了52.84%，首次突破百万辆大关，达到106.924万辆，轿车比重达到32.7%。进入2003年，这一行情得以持续，当年生产各类汽车444万辆，销量439万辆，分别增长75.28%，在世界的排名由2002年第5位上升至2003年的第4们。2004年，中国汽车总产量为507万辆，增长14.2%左右，其中轿车240万辆，增长16%左右。2005年，中国汽车总产量在571万辆，其中轿车比重达到48.49%。2006年，中国汽车总产量达728万辆，跃居世界第三位，其中轿车比重已经达到53.15%左右。
　　由于汽车工业已经成为中国国民经济发展的第五大支柱产业，它的发展必将带动一系列的产业，包括磁性材料行业。稀土永磁电机的最大应用潜力市场之一将是汽车工业。汽车工业是钕铁硼永磁应用最多的领域之一。在每辆汽车中，一般可以有几十个部位要使用永磁电机，如电动座椅、电动后视镜、电动天窗、电动门窗、电动雨刮、空调器等随着汽车电子技术要求的不断提高，其使用电机的数量将越来越多。
　　3、电动汽车
　　当前世界各国对电动汽车的关注热情愈发高涨，一些国家投入大量经费用于研制和开发，其中电机和传动系统是电动汽车的心脏，稀土永磁电机以其体积小、效率高、性能优异而成为各国研制新一代电动汽车的首选方案。中国第一汽车集团公司与丰田汽车公司就推动混合动力汽车在中国市场的发展与普及进行合作，2005年已将丰田目前最先进的“绿色环保节能车”——“先驱”（PRIUS）混合动力汽车在中国进行生产，目前已小批量投入市场。“先驱”（PRIUS）混合动力汽车在日本的产量为10000台/月左右。最近。日本丰田推出了雷克萨斯LS600h混合动力高档汽车，V8引擎加上一个高效的电机，整个系统输出功率430马力，堪称混合动力的领先杰作。2008年福特翼虎混合动力SUV，155马力，油耗为7—8升/100km，只有同功率汽油发动机的一半。
　　可以预见，在不远的将来，混合动力电动汽车将大量进入普通家庭，成为一种大众消费。这对于稀土永磁电机及其钕铁硼永磁材料的带动作用是相当可观的。
　　4、电动自行车
　　自行车是我国的传统支柱产业之一，随着人民生活水平的提高和环保意识的增强，近年对电动自行车的需求越来越大。据中国助力车专业委员会不完全统计，我国的电动自行车从研制开发到1997年的小批量投放市场至现在，其生产和销售呈逐年大幅增长的势头，1998年产量为545万辆，2006年产量已超过1000万辆。以每辆电动自行国平均需要0.3公斤烧结钕铁硼计算，年需用磁体3000吨（折合成毛坯近6000吨）。
　　5、现代医疗设备
　　永磁式RMI-CT核磁共振成像设备过去采用铁氧体永磁，磁体重量达50吨，如今采用最新钕铁硼永磁材料，其磁场强度提高了一倍，图像清晰度也大大提高，并节省了大量原材料。每台核磁共振成像仪需钕铁硼永磁体0.5—3吨，按世界市场年需要量1千台计，年需磁体500—3000吨。目前，美国通用电器和德国西门子在中国均有核磁共振成像设备生产基地。
　　6、扬声器、耳机等电声元件
　　扬声器和耳机是永磁体传统应用领域。稀土永磁材料出现后在同样输出功率与音质不采用钕铁硼永磁体可减小尺寸和提高性能。目前稀土永磁扬声器和耳机已应用到高级随身听等领域。随着电声器材技术革新向高保真和小型化发展，要求使用性能更高的磁体，在这个领域，钕铁硼永磁材料已经开始得到广泛应用。
　　7、磁悬浮列车
　　可乘坐32人、拥有自主知识产权的磁悬浮样车——“中华01号”磁悬浮技术验证车2004年10月22日在大连亮相。此次研制成功的“中华01号”采用中国自主研发的永磁补偿式悬浮技术。
　　其原理是利用车载磁体与轨道磁体间产生的排斥力和吸引力共同作用，从而产生向上悬浮力，使列车脱离轨道运行。所用磁体为稀土永磁材料；“中华01号”悬浮耗能几乎为零，其净悬浮力可达4吨/米，运输能力相当于现行火车，而且采用车与路一体化结构设计，安全性大大提高。中国首个吊轨磁悬浮验证车“中华06号”2005年5月亮相大连。使用Nd-Fe-B磁体的3km永磁悬浮列车线已列入建设日程。
　　近年为，磁悬浮飞机国际有限公司（Magplane International Ltd）在我国推介美国磁悬浮飞机系统。磁悬浮飞机系统为新型悬浮设计，采用钕铁硼永磁体。每公里需配2辆磁悬浮飞机（列车），每一辆磁悬浮飞机（列车）将使用10吨烧结钕铁硼材料。试验线正在筹建之中。
　　磁悬浮飞机系统是建立在磁悬浮理论基础上的一种最新型地面轨道交通系统。据介绍，该系统优化了各类交通资源，集合了多样性技术特征，不仅造价和运行成本相对较低，而且实现了高速、大容量、智能化的统一。如果磁悬浮飞机系统进入实际应用，将使市内短程交通与城际间中长途交通系统融为一体，为一体化解决城市繁杂的交通系统提供帮助。

Answer 2

稀土可以用于镜面抛光，强磁，金属添加增强其性能，以及汽车尾气的催化等应用。