稀土元素及其應(yīng)用發(fā)展.doc

鈰及其應(yīng)用發(fā)展在稀土這個(gè)元素大家族中，鈰是當(dāng)之無(wú)愧的“老大哥”。其一，稀土在地殼中總的豐度為238ppm，其中鈰為68ppm，占稀土總配分的28%，居第一位；其二，鈰是在發(fā)現(xiàn)釔（1794年）九年之后，被發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)稀土元素。盡管如此，由于化學(xué)家們最初被困惑在不斷發(fā)現(xiàn)新稀土的“迷宮”中，直到發(fā)現(xiàn)“鈰土”的83年后，才為鈰（也是稀土）找到第一個(gè)用途用作汽燈紗罩的發(fā)光增強(qiáng)劑。1903年，找到了鈰的第二大用途還是那位奧地利人韋爾斯巴赫，發(fā)現(xiàn)鈰鐵合金在機(jī)械摩擦下能產(chǎn)生火花，可以用來(lái)制造打火石。只是如今，打火石遭遇壓電陶瓷的有力挑戰(zhàn)，產(chǎn)量已經(jīng)大減。這期間，還發(fā)現(xiàn)鈰基合金（如Th2Al-RE）可用作電子設(shè)備和真空管的吸氣劑。1910年，發(fā)現(xiàn)了鈰的第三大用途，用于探照燈和電影放映機(jī)的電弧碳棒。與汽燈紗罩類(lèi)似，鈰可以提高可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換效率。探照燈曾是戰(zhàn)爭(zhēng)防空的重要用具。電弧碳棒也曾是放映電影不可缺少的光源。以上鈰的三大用途也代表了稀土早期的三大用途，甚至可以說(shuō)，早期的稀土工業(yè)完全建立在對(duì)鈰的性能開(kāi)發(fā)和利用上。50年代初，我國(guó)稀土工業(yè)也起步于這三大應(yīng)用。這些用途都與發(fā)光有關(guān)?？梢哉f(shuō)鈰作為稀土元素家族的優(yōu)秀代表，一開(kāi)始就作為“光明使者”在為人類(lèi)造福。20世紀(jì)30年代起，氧化鈰開(kāi)始用作玻璃脫色劑、澄清劑、著色劑和研磨拋光劑。二氧化鈰作為化學(xué)脫色劑和澄清劑可以取代有劇毒的白砒（氧化砷）從而減少操作和環(huán)境污染。鈰鈦黃顏料用作玻璃著色劑可以制造出漂亮的亮黃色工藝美術(shù)玻璃。氧化鈰作為主成分制造的各種規(guī)格的拋光粉，已完全取代鐵紅拋光粉，大大提高了拋光效率和拋光質(zhì)量，早期用于平板玻璃和眼睛片拋光，如今已廣泛應(yīng)用于陰極射線管（CRT）玻殼、各種平板顯示，光學(xué)玻璃鏡頭和計(jì)算機(jī)芯片等，既是鈰的經(jīng)典用途，也是目前鈰的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。鈰作為玻璃添加劑，能吸收紫外線與紅外線，已被大量應(yīng)用于汽車(chē)玻璃。不僅能防紫外線，還可降低車(chē)內(nèi)溫度，從而節(jié)約空調(diào)用電。從1997年起，日本汽車(chē)玻璃全加入氧化鈰，1996年用于汽車(chē)玻璃的氧化鈰至少有2000噸，美國(guó)用量超過(guò)1000噸。鈰的化學(xué)活潑性使他在冶金領(lǐng)域中也大展身手。20世紀(jì)50年代，我國(guó)著名科學(xué)家鄒元爔研究成功用硅鐵還原含稀土包頭高爐渣制取稀土硅鐵合金的獨(dú)特工藝，進(jìn)而制得稀土硅鐵鎂中間合金用作球化劑，既克服了單獨(dú)用鎂的弊病，又取得更穩(wěn)定的球化效果，從此開(kāi)始了稀土在球墨鑄鐵以及蠕墨鑄鐵中的廣泛應(yīng)用。以鈰為主成分的混合稀土金屬，還廣泛用于稀土處理鋼（脫氧、脫硫、變性）、稀土電工鋁和稀土鑄造鎂合金（凈化變質(zhì)、細(xì)化晶粒、合金化）等金屬材料。鈰還被用作優(yōu)良的環(huán)保材料，目前最有代表性的應(yīng)用是汽車(chē)尾氣凈化催化劑。三元凈化催化技術(shù)可以使碳?xì)浠衔锖鸵谎趸汲浞盅趸啥趸己退?，使氮氧化物分解成氮?dú)夂脱鯕猓ü拭呋?。在催化劑中加入鈰可明顯減少貴金屬用量并改善催化性能，使催化器的價(jià)格大幅下降。在美國(guó)，汽車(chē)尾氣凈化催化劑已成為消費(fèi)稀土的第一大用戶(hù)。氧化鈰還能與納米氧化鈦制成光催化劑，用于抗菌陶瓷和富氧離子環(huán)保涂料等。硫化鈰可以取代鉛、鎘等對(duì)環(huán)境和人類(lèi)有害的金屬用作塑料紅色著色劑，也可用于涂料、油墨和紙張等行業(yè)。法國(guó)羅地亞公司目前掌握領(lǐng)先技術(shù)。富鈰輕稀土環(huán)烷酸鹽等有機(jī)化合物還被用于油漆催干劑、PVC塑料穩(wěn)定劑和MC尼龍改性劑等方面，既可以取代鉛鹽等毒性大的物質(zhì)，又可以減少鈷鹽等昂貴材料。鈰還被用來(lái)制造許多特殊功能材料，如熒光級(jí)氧化鈰用于制造燈用三基色熒光粉的綠粉（CeMgAl11O19：Tb3）；美國(guó)研制的Ce:LiSAF激光系統(tǒng)固體激光器，通過(guò)監(jiān)測(cè)色氨酸濃度可用于探查生物武器，還可用于醫(yī)學(xué)。用金屬鈰可以制造鈰鈷銅鐵永磁材料；鈰鎢電極可以代替有放射性的釷鎢電極，等等。以鈰為主的輕稀土作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以改善農(nóng)作物品質(zhì)，增加產(chǎn)量并提高作物的抗逆性。用作飼料添加劑，可以提高禽類(lèi)的產(chǎn)蛋率和魚(yú)蝦養(yǎng)殖的成活率，還能改善毛用羊的羊毛質(zhì)量。 綜觀鈰的應(yīng)用發(fā)展史，我們有理由確信，鈰作為自然界中豐度最高和最為廉價(jià)的稀土元素，不但在過(guò)去和現(xiàn)在為人類(lèi)作出了輝煌的貢獻(xiàn)，對(duì)我們今天和未來(lái)的現(xiàn)代化建設(shè)也必定會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。鑭及其發(fā)展應(yīng)用在稀土元素家族中，鑭無(wú)疑是個(gè)非常重要的成員。論地位和名氣，他居于稀土家族主體“鑭系元素”之首，作為15個(gè)元素的代表占據(jù)了化學(xué)元素周期表主表中的一個(gè)空格，并以他的名字來(lái)命名這個(gè)元素族系。論地殼中豐度為32ppm，占稀土總豐度（238ppm）的13.4%，僅次于鈰和釹，居第三位。從發(fā)現(xiàn)年代看，他也僅排在釔和鈰之后，是第三個(gè)被發(fā)現(xiàn)的稀土元素。活躍的化學(xué)活性和豐富的儲(chǔ)量, 使鑭廣泛應(yīng)用于冶金、石油、玻璃、陶瓷、農(nóng)業(yè)、紡織和皮革等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域。盡管生產(chǎn)鑭并不困難，但為了降低成本, 在充分發(fā)揮鑭及稀土共性的前提下, 經(jīng)常以混合輕稀土或富鑭稀土的產(chǎn)品形式使用。稀土作為金屬材料的凈化和變質(zhì)劑，通常以混合稀土金屬或中間合金的形態(tài)來(lái)使用。而鑭作為最活潑的一員，在去除氧、硫、磷等非金屬雜質(zhì)和鉛、錫等低熔點(diǎn)金屬雜質(zhì)，以及細(xì)化晶粒等方面自然會(huì)發(fā)揮首當(dāng)其沖的作用。以銀-氧化鑭復(fù)合鍍層取代純銀作為電接觸材料，可節(jié)約用銀70%90%，有很大經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)80年代, 石油裂化催化劑曾經(jīng)是稀土最大應(yīng)用領(lǐng)域, 因?yàn)橄⊥劣米鱕型沸石催化劑,以鑭的催化活性最強(qiáng)。在美國(guó)一直采用富鑭稀土作為石油裂化催化劑，曾占美國(guó)稀土總消費(fèi)量的40%以上。為了從原油中獲得更多的汽油、柴油等輕質(zhì)油, 必須在石油精煉加工中對(duì)重質(zhì)油采用催化裂化處理, 就必需使用石油裂化催化劑, 稀土分子篩裂化催化劑比不含稀土的催化劑催化活性和熱穩(wěn)定性均有明顯提高, 可使輕質(zhì)油收率提高4%, 使催化劑壽命延長(zhǎng)2倍, 煉油成本降低20%, 并使裂化裝置生產(chǎn)能力提高30%50%。但由于稀土的加入也造成輕質(zhì)油辛烷值降低, 而不得不加入四乙基鉛作抗爆劑, 進(jìn)而導(dǎo)致鉛污染?；谌祟?lèi)對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越高, 1985年后超穩(wěn)Y型分子篩逐步取代稀土分子篩, 使稀土用量大幅下降。但由于催化活性和選擇性下降, 造成汽油產(chǎn)量下降。為此, 許多企業(yè)又采用含稀土0.5%2%的部分超穩(wěn)Y型分子篩, 可兼顧催化活性、選擇性和辛烷值均比較理想, 使富鑭稀土應(yīng)用又有所回升。在我國(guó), 石油化工仍是鑭鈰輕稀土主要消費(fèi)領(lǐng)域。光學(xué)玻璃中應(yīng)用鑭既是經(jīng)典用途，也是目前主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。鑭系光學(xué)玻璃（含La2O3 50%70%），具有高折射率（nD=2.50）和低色散（平均色散為3500）的優(yōu)良光學(xué)特性，可簡(jiǎn)化光學(xué)儀器鏡頭、消除球差、色差和像質(zhì)畸變，擴(kuò)大視場(chǎng)角，提高鑒辨率和成像質(zhì)量，已廣泛用于航空攝像機(jī)、高檔相機(jī)、高檔望遠(yuǎn)鏡、高倍顯微鏡、變焦鏡頭、廣角鏡頭和潛望鏡頭等方面，已成為光學(xué)精密儀器和設(shè)備不可缺少的鏡頭材料。世界年需要量約為4000噸，并有上升趨勢(shì)。1970年發(fā)現(xiàn)的LaNi5合金是一種優(yōu)良的貯氫材料，每公斤可貯存氫約160升，可使高壓貯氫鋼瓶體積縮小到1/4。利用其可以“呼吸”氫氣的特性，可以把純度為99.999%的氫氣提純到99.99999%，也可用作有機(jī)合成的加氫或脫氫反應(yīng)的催化劑。利用其吸氫放熱、呼氫吸熱的本領(lǐng)可以把熱量從低溫向高溫傳送，用來(lái)制作“熱泵”或“磁冰箱”。目前這種貯氫材料的最大用途是用于稀土鎳氫電池的負(fù)極材料。稀土鎳氫電池與鎳鎘電池在構(gòu)造、性能和規(guī)格上具有極大的相似性和取代性，但又不含鎘、汞等毒性大的元素，電池容量高，一致性好，使用溫度范圍廣，壽命長(zhǎng)（可反復(fù)充放電500次以上），屬于環(huán)保型綠色電池。為了降低成本，這種貯氫合金多用富鑭混合金屬（La40%）為原料。稀土鎳氫電池目前已廣泛用于手提電腦、便攜式辦公設(shè)備和電動(dòng)工具等方面。最有發(fā)展前景的是用于汽車(chē)、摩托車(chē)的動(dòng)力電池。鑭在功能陶瓷材料中具有特別好的應(yīng)用前景，如在鈦酸鋇(BaTiO3)電容器陶瓷中加入氧化鑭, 可明顯提高電容器的穩(wěn)定性和使用壽命。溴氧化鑭(LaBrO)對(duì)X射線有很強(qiáng)的吸收特性并能非常有效地將X射線轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，用他制作醫(yī)用X熒光增感屏，比傳統(tǒng)用的鎢酸鈣（CaWO4）增感屏大大提高了成像清晰度，并減少X射線輻照劑量，尤其適用于腦部敏感部位和兒童、孕婦的透視檢查。富鑭稀土無(wú)機(jī)和有機(jī)鹽應(yīng)該是農(nóng)用和飼料添加劑用稀土的理想材料。用于醫(yī)藥也有廣闊前景。稀土元素鐠及其應(yīng)用鐠在化學(xué)元素周期表中位居鑭系元素的第三位,在地殼中的豐度為9.5ppm,僅低于鈰、釔、鑭、鈧,是稀土中第五大富存元素.但正如他的名字一樣,鐠是個(gè)樸素?zé)o華,個(gè)性似乎不太突出的稀土家族成員。鐠作為用量較大的稀土元素，很大一部分是以混合稀土的形式被利用，比如用作金屬材料的凈化變質(zhì)劑、化工催化劑、農(nóng)用稀土等等。鐠釹是稀土中性質(zhì)最為相似又最難分離的一對(duì)元素，用化學(xué)法很難將其分離，工業(yè)生產(chǎn)通常采用萃取法和離子交換法。如果把他們成雙入對(duì)地以鐠釹富集物形式使用，可以充分發(fā)揮其共性作用，價(jià)格也比單一元素產(chǎn)品便宜。鐠釹合金（鐠釹金屬）已成為獨(dú)立產(chǎn)品，既可用于永磁材料，也可作為有色金屬合金改性添加劑。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中制備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。作為塑料改性添加劑，在聚四氟乙烯（PTFE）中加入鐠釹富集物，可明顯提高PTFE的耐磨性能。稀土永磁材料是當(dāng)今最熱門(mén)的稀土應(yīng)用領(lǐng)域。鐠單獨(dú)用作永磁材料性能并不突出，但他卻是一個(gè)能改善磁性能的優(yōu)秀協(xié)同元素。無(wú)論是第一代稀土永磁材料釤鈷永磁合金（SmCo5），還是第三代稀土永磁材料釹鐵硼（Nd2Fe17B），加入適量的鐠都能有效地提高和改善永磁材料性能。如在SmCo5中加入部分Pr取代Sm可以提高永磁材料的磁能積，兩者的比例一般為80%Sm20%Pr，若鐠加入過(guò)多反而會(huì)降低材料的矯頑力和穩(wěn)定性。在第三代稀土永磁材料釹鐵硼中，添加鐠可以提高材料的矯頑力，德國(guó)、日本等國(guó)在生產(chǎn)高矯頑力釹鐵硼磁體時(shí)，均加入部分鐠。鐠的加入量為58，最高達(dá)10，可取代13的釹。磁性材料對(duì)鐠質(zhì)量要求較高，至少應(yīng)達(dá)到釹的同等質(zhì)量。加入鐠還能提高磁體抗氧化性能（耐空氣腐蝕）和機(jī)械性能，已被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子器件和馬達(dá)上。另外，在釤鐵氮新型稀土粘結(jié)永磁材料(Sm)2Fe17N9中加Pr也能改善性能，這將進(jìn)一步擴(kuò)大鐠的應(yīng)用。因此，隨著鐠在永磁材料的應(yīng)用發(fā)展，鐠的用量和價(jià)格不斷攀升，已成為稀土產(chǎn)品中的“新寵”。鐠還可用于研磨和拋光材料。眾所周知，純鈰基拋光粉通常為淡黃色，是光學(xué)玻璃的優(yōu)質(zhì)拋光材料，已取代拋光效率低又污染生產(chǎn)環(huán)境的氧化鐵紅粉。但人們發(fā)現(xiàn)，氧化釹對(duì)拋光作用不大，但鐠卻有良好的拋光性能。含鐠的稀土拋光粉會(huì)呈紅褐色，也被稱(chēng)作“紅粉”，但這種紅不是氧化鐵紅，而是由于含有氧化鐠使稀土拋光粉顏色變深。鐠還被用新型磨削材料，制成含鐠剛玉砂輪。與白剛玉相比，在磨削碳素結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高溫合金時(shí)，效率和耐用性可提高30%以上。為了降低成本，過(guò)去多用鐠釹富集物為原料，故稱(chēng)鐠釹剛玉砂輪。鐠在光纖領(lǐng)域的用途也越來(lái)越廣，已開(kāi)發(fā)出在13001360nm譜區(qū)起放大作用的摻鐠光纖放大器（PDFA），技術(shù)日趨成熟。PDFA以其優(yōu)異的性能價(jià)格比，對(duì)我國(guó)當(dāng)前大量鋪設(shè)的1550nm的CATV系統(tǒng)光纖有線電視的興建改造與系統(tǒng)升級(jí)有著重大的實(shí)際意義。PDFA將從根本上改變現(xiàn)有的1550nmCATV的網(wǎng)絡(luò)格局,使1310nmCATV系統(tǒng)在HFC系統(tǒng)改造中成為替代1550nm系統(tǒng)的理想選擇。鐠鹽(草酸或碳酸鹽)經(jīng)高溫灼燒，可形成棕黑色的氧化物Pr6O11，其構(gòu)成就如同4個(gè)PrO2和1個(gè)Pr2O3的組合,表明鐠有很強(qiáng)的呈正4價(jià)傾向。將氧化鐠加入硅酸鋯中會(huì)呈亮黃色，可用作陶瓷顏料鐠黃。鐠黃(Zr02Pr6OllSi02)被認(rèn)為是最好的黃色陶瓷色料，在高達(dá)1000仍保持穩(wěn)定，可用于一次性或重?zé)に?。鐠還被用作玻璃著色劑，色彩豐富，也有很大的潛在市場(chǎng)?？芍频镁哂絮r亮韭綠和蔥綠色彩的“鐠綠”玻璃制品，既可制作綠色濾光片，又可用于工藝美術(shù)玻璃。在世界聞名的意大利威尼斯和捷克的水晶玻璃中都會(huì)看到鐠的亮綠色彩。在玻璃中加入氧化鐠和氧化鈰，可用作電焊用的護(hù)目鏡玻璃。硫化鐠還有望成為實(shí)用的綠色塑料著色劑。稀土元素釹及其應(yīng)用 釹是當(dāng)今稀土元素家族中最為顯赫的成員。20年前，永磁之王釹鐵硼永磁材料的誕生，使釹一下子身價(jià)百倍。氧化釹和金屬釹已成為左右稀土市場(chǎng)、刺激稀土產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的強(qiáng)大拉力，至今勢(shì)頭不衰。 “釹” （Neodymium）在自然界中存量豐富，其地殼中豐度僅次于鈰，居稀土元素中第二位。但由于他難以同鐠分離，直到有了離子交換和溶劑萃取提純技術(shù)，才使人們對(duì)他的本征性質(zhì)及用途得以深入研究了解，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在稀土應(yīng)用領(lǐng)域中他是后起之秀，但卻是稀土家族中最多才多藝的一員，對(duì)推動(dòng)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是促進(jìn)稀土在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，發(fā)揮著極為重要的作用。在釹鐵硼永磁體問(wèn)世之前，釹的應(yīng)用遠(yuǎn)不如鈰，主要以混合輕稀土金屬的形式用作鋼鐵和有色金屬添加劑、石油煉制和化工催化劑等。但到1983年，由于釹鐵硼永磁體的問(wèn)世，使釹的身價(jià)倍增，一躍成為稀土家族中最顯赫的成員。釹鐵硼的誕生引起國(guó)際磁學(xué)界的轟動(dòng)，稱(chēng)這一發(fā)現(xiàn)是磁學(xué)領(lǐng)域一大突破，被列為當(dāng)年世界十項(xiàng)重大科技成果之一。由此，永磁材料也成為釹的最大用戶(hù)。釹鐵硼永磁材料是目前世界上磁性最強(qiáng)的永磁材料，其磁能積比廣泛應(yīng)用的鐵氧體高十倍，比第一代、第二代稀土磁體（釤鈷永磁）高約一倍，被譽(yù)為“永磁之王”。用他代替其他永磁材料，可使器件的體積和重量成倍下降。由于釹資源豐富，與釤鈷永磁相比，以鐵取代了昂貴的鈷，使產(chǎn)品物美價(jià)廉，從而獲得了極為廣泛的應(yīng)用。目前主要應(yīng)用領(lǐng)域有：永磁電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、核磁共振成像儀、磁選機(jī)、音響揚(yáng)聲器、磁力傳動(dòng)、磁力起重、儀器儀表、液體磁化、磁療設(shè)備等等，已成為汽車(chē)制造、通用機(jī)械、電子信息產(chǎn)業(yè)和尖端技術(shù)不可缺少的功能材料。20多年來(lái)，釹鐵硼生產(chǎn)和使用量的年增長(zhǎng)率始終保持在兩位數(shù)。進(jìn)入本世紀(jì)，我國(guó)釹鐵硼永磁材料產(chǎn)量超過(guò)日本，成為世界第一大生產(chǎn)國(guó)。2004年我國(guó)釹鐵硼永磁材料產(chǎn)量從2003年的15000噸猛增到26890噸，同比增長(zhǎng)近80%，成為消費(fèi)增長(zhǎng)最快的稀土功能材料。為適應(yīng)電子產(chǎn)品輕、薄、短、小的發(fā)展要求，燒結(jié)釹鐵硼和粘結(jié)釹鐵硼磁體的發(fā)展都很快。1987年才開(kāi)始商品化的各向同性粘結(jié)釹鐵硼磁體，主要用在HDD（計(jì)算機(jī)磁盤(pán)）、FDD（軟驅(qū)）、CD-ROM、DVD-ROM及家電中的微型直流主軸電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)中。對(duì)于性能更好、應(yīng)用潛在市場(chǎng)更大的各向異性釹鐵硼粘結(jié)磁體，也已開(kāi)始批量生產(chǎn)。這類(lèi)磁體將給汽車(chē)擋風(fēng)玻璃雨刮驅(qū)動(dòng)電機(jī)、玻璃窗升降電機(jī)、觀后鏡驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)門(mén)鎖和電動(dòng)調(diào)節(jié)座椅電機(jī)等帶來(lái)革命性變化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，釹鐵硼永磁材料的性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。高磁能積（50兆高奧400kJ/m3）、高矯頑力（28EH、32EH）和高使用溫度（240C）的燒結(jié)釹鐵硼已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前正在積極探索的納米復(fù)合雙相稀土永磁，其最大磁能積有望達(dá)到800kJ/m3（100兆高奧），一旦技術(shù)成熟實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)化，必將引發(fā)電子信息材料產(chǎn)業(yè)的又一場(chǎng)革命。釹還被廣泛用于激光材料，既可用作激光晶體，也可用作大功率激光玻璃。1964年發(fā)現(xiàn)的摻釹釔鋁石榴石晶體YAG：Nd（Y3Al5O12：Nd3+），已成為目前最常用的固體激光材料，可用于金屬材料切割、打孔、焊接和激光手術(shù)刀等方面。用摻釹硼酸釓鋁晶體（NGAB）制造的藍(lán)色激光器屬于全固態(tài)激光器，可產(chǎn)生440nm藍(lán)色激，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、牢固耐用、價(jià)格適宜等特點(diǎn)，在高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、彩色印刷、水底通訊等諸多方面有廣泛的應(yīng)用前景。我國(guó)科學(xué)家研制的高功率釹玻璃激光實(shí)驗(yàn)裝置“神光1號(hào)”、“神光2號(hào)”已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，被成功用于激光核聚變等實(shí)驗(yàn)。釹還是玻璃和陶瓷材料的優(yōu)良著色劑。用其著色的工藝美術(shù)玻璃和陶瓷，可呈淡粉、玫瑰紅、淡紫和藍(lán)紫等多種色調(diào)，色彩晶瑩亮麗，名貴高雅。尤其是具有神奇的雙色效應(yīng)，在不同光源的光照下，會(huì)呈現(xiàn)出從玫瑰紫紅到淡藍(lán)紫色的不同變化。釹還能用于功能陶瓷，如鍶鉍釹鈦氧化物可用作微波陶瓷。釹對(duì)許多有色金屬材料有良好的凈化、變質(zhì)和合金化作。在鎂或鋁合金中添加1.52.5%釹，可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。把釹鋁合金（釹含量5-10）用于液晶顯示屏，可使成象平面不發(fā)黃。釹化合物還被用于光纖材料，如摻辛酸釹的聚合物光纖，可克服摻稀土聚合物光纖中稀土離子相容性差的問(wèn)題，光學(xué)性能穩(wěn)定，光通訊窗口在650nm，在全光通信、醫(yī)學(xué)、傳感器和光譜學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂惺种匾膽?yīng)用。 稀土元素釤及其應(yīng)用 1879年,法國(guó)化學(xué)家波依斯包德朗(P. Lecoq de Boisbaudran)從鈮釔礦得到的“鐠釹”即“迪迪姆”（Didymium）中發(fā)現(xiàn)了新的稀土元素“釤”。釤屬于輕稀土（鈰組稀土），在自然界中的豐度為7.9，名列第七，其豐度比錫（Sn 2.2）要高，比起鎢(W 1.0)和鉬(Mo 1.5)更是高的多，在全部元素地殼中的豐度排行榜中位列40，也算是比較豐富的元素。第一代稀土永磁材料釤鈷磁體的誕生，曾經(jīng)使釤在上個(gè)世紀(jì)70年代成為稀土家族中“紅級(jí)一時(shí)”的成員。先是SmCo5于1969年問(wèn)世。20世紀(jì)70年代末又出現(xiàn)第二代稀土永磁材料Sm2Co17，其最大磁能積達(dá)到30兆高奧（240千焦耳/米3）。由于釤鈷永磁不但磁性強(qiáng)，而且具有很高的矯頑力（抗反磁場(chǎng)性能）和優(yōu)異的高溫使用性能，成為當(dāng)時(shí)電子工業(yè)和軍工特殊用途的新寵。1969年7月20日，美國(guó)載人宇宙飛船“阿波羅11號(hào)”首次成功登上月球，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)登月夢(mèng)想，是人類(lèi)研究宇宙、探索宇宙的一個(gè)里程碑。在阿波羅多次登月計(jì)劃的順利實(shí)現(xiàn)中，導(dǎo)航系統(tǒng)上采用了釤鈷永磁體，也保證了以后一系列航天計(jì)劃的順利實(shí)施。釤鈷永磁材料在阿波羅上的應(yīng)用被看作稀土用于尖端技術(shù)的典范。由此也使金屬釤在當(dāng)時(shí)一時(shí)“洛陽(yáng)紙貴”，身價(jià)倍增。我國(guó)稀土科學(xué)家緊跟世界步伐，當(dāng)時(shí)研制的釤鈷永磁材料性能就已達(dá)到世界先進(jìn)水平。20世紀(jì)70年代后期，為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，我國(guó)建立了小型生產(chǎn)線,總年生產(chǎn)能力達(dá)到幾噸，其產(chǎn)品主要滿(mǎn)足軍工和特殊需要，已廣泛用在如風(fēng)云氣象衛(wèi)星、航空航天工程等重大項(xiàng)目中。20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了磁性更強(qiáng)的第三代稀土永磁材料釹鐵硼。由于釹、鐵比釤、鈷資源豐富，價(jià)格也低得多，自然具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此也取代了許多釤鈷永磁材料的市場(chǎng)。但釤鈷磁體在高熱使用穩(wěn)定性和抗腐蝕等性能方面一直優(yōu)于釹鐵硼磁體，目前仍然是某些工業(yè)特別是軍事和航空等領(lǐng)域的首選材料，這方面的潛在市場(chǎng)依然比較大。目前全世界釤鈷永磁體的產(chǎn)量在500噸左右，主要集中在日本，我國(guó)釤鈷磁體的產(chǎn)量較低，僅100多噸。我國(guó)燒結(jié)釹鐵硼磁體的產(chǎn)量已超過(guò)日本，但釤鈷磁體仍落后于日本。但氧化釤和金屬釤的生產(chǎn)主要集中在我國(guó)。所以國(guó)內(nèi)釤鈷磁體的生產(chǎn)潛力很大，也被國(guó)際市場(chǎng)看好。釤在永磁材料中的另一大用途是制備新型粘結(jié)磁體。20世紀(jì)90年代初期研制開(kāi)發(fā)的新型磁性材料釤鐵氮磁體已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。釤鐵氮磁體中的稀土含量比釹鐵硼磁體低，而氧化釤的價(jià)格低于氧化釹，因此成本可能比釹鐵硼磁體低，而釤鐵氮磁體的某些性能(耐熱性和耐蝕性)優(yōu)于釹鐵硼磁體。釤還可用做釤基巨磁致伸縮材料。這些都將成為是釤的潛在市場(chǎng)，或許有朝一日，釤會(huì)因?yàn)檎业叫碌膽?yīng)用大戶(hù)而再次走俏。由于銪的需求擴(kuò)大，造成了釤和釓的積壓，但提取銪之后的釤釓富集物可用來(lái)制備釤釓復(fù)合物高性能隔熱陶瓷材料，可用于航空、汽車(chē)等領(lǐng)域。納米氧化釤可應(yīng)用于陶瓷電容器和催化劑方面。甲烷通過(guò)氧化釤催化可轉(zhuǎn)變成乙烷和乙烯。二碘化釤可選擇性地將乙醛還原成乙醇。釤催化劑在甲烷轉(zhuǎn)化時(shí)具有很高的活性、穩(wěn)定性和選擇性。釤具有中子俘獲截面積大（5500靶）的特殊核性質(zhì)，可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料，屏敝材料和控制材料，如用作快中子增強(qiáng)反應(yīng)堆的中子吸收劑，使核裂變產(chǎn)生巨大的能量得以安全利用。釤還可用作石榴石的摻雜劑，也可用于特種的玻璃濾光器中，例如紅外線濾光器。釤還被用于生物研究和醫(yī)療。 銪及其應(yīng)用發(fā)展銪在稀土家族中“出世”較晚。 1901 年法國(guó)人 德馬克（ Eugene A.Demarcay ）從“釤”中發(fā)現(xiàn)了新元素“銪”。 其名稱(chēng) Europium 源于 Europe （歐洲）一詞。 銪在地殼中的 豐度為 2.1 （克 / 噸），排第 11 位，在稀土中也是 屬于“ 物以稀為貴”的 一員。可能正是因?yàn)檫@個(gè)原因，使它在問(wèn)世后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里因派不上用場(chǎng)而默默無(wú)聞。直到人類(lèi)發(fā)明了彩色電視，由于它和氧化釔一起，可以用做彩電紅色熒光粉，才使其一下名聲大振，進(jìn)而又用做計(jì)算機(jī)和各種顯示器以及節(jié)能電光源熒光粉，使她一下成為電子信息材料中的“新寵”。 千變?nèi)f化、五光十色的稀土發(fā)光材料是銪最具魅力的應(yīng)用舞臺(tái)。我國(guó)是世界上銪資源最豐富的國(guó)家，現(xiàn)已成為生產(chǎn)稀土彩電紅粉、陰極射線彩管、彩色電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示屏產(chǎn)量最大的國(guó)家。 等離子體顯示（ PDP ）用熒光粉主要在紫外區(qū)域發(fā)光，所用的紅粉為銪激活的硼酸鹽，其藍(lán)粉為二價(jià)銪激活的堿土金屬多鋁酸鹽（ BaMgAl 10 O 17 Eu 2+ ）。摻銪正硼酸鹽納米晶真空紫外熒光粉是一種新型紫外熒光納米材料，作為紅色發(fā)光材料主要應(yīng)用于等離子平板顯示器。 由于日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，目前高壓汞燈已逐漸被稀土三基色熒光燈和稀土金屬鹵化物燈所取代。但這后來(lái)居上的兩種燈用發(fā)光材料也同樣離不開(kāi)銪。 近年來(lái)，半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ LED ）作為一種新型照明光源悄然興起，其電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，相當(dāng)于白熾燈的 5 到 10 倍，節(jié)能效果比稀土三基色熒光燈更勝一籌。用銪做激活劑的稀土長(zhǎng)余輝粉（也稱(chēng)蓄光材料）近年來(lái)發(fā)展也很快。其最佳替代品就是稀土“ 夜光粉 ”，并具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性，可制成發(fā)光涂料、油墨、塑料、陶瓷、搪瓷和發(fā)光美術(shù)工藝品等，廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、街道標(biāo)牌、儀器儀表、消防安全、地鐵隧道、印刷印染、廣告等眾多領(lǐng)域，是極具發(fā)展前途和廣闊市場(chǎng)前景的發(fā)光材料。 銪的熒光特性還被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和生物研究等方面。 某些 銪類(lèi)絡(luò)合物在長(zhǎng)波紫外線（ 納米）照射下，可以顯示耀眼紅色熒光， 利用 這一特性制造的防偽印油或防偽油墨，可用于各種證券、票據(jù)和商標(biāo)的防偽。 氧化銪還可用于制造有色鏡片、光學(xué)濾光片和磁泡貯存器件。由于銪具有中子俘獲截面積大（ 5500 靶）的特殊核性質(zhì)， 可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料，屏敝材料和控制材料，如 用作快中子增強(qiáng)反應(yīng)堆的中子吸收劑， 在和平利用原子能方面也能一展身手。 釓及其應(yīng)用發(fā)展釓 (Gd) 由瑞士化學(xué)家馬利格納克（ Jean de Marignac ）于 1880 年發(fā)現(xiàn)。為了紀(jì)念第一個(gè)稀土元素釔的偉大發(fā)現(xiàn)者芬蘭科學(xué)家加多林 (Gadolin) ，將其命名為釓。釓漢語(yǔ)名稱(chēng)的正確發(fā)音應(yīng)該是 ga （同噶），但在我們稀土界，由于以訛傳訛，人們總是習(xí)慣稱(chēng)其為 zha （渣或炸），就像把“濃硫酸焙燒”中的焙（ bei ，音同被）也常常讀作“陪”（ pei ）一樣，其實(shí)是念成了白字。 在鑭系元素中釓按原子序數(shù)排在第 8 位，屬于輕稀土或中稀土，其地殼豐度（ 7.7ppm ）在 17 個(gè)稀土元素中也排列第 8 ，含量不算低。目前由于用量有限，屬于供過(guò)于求的稀土元素。釓在稀土生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常以“釤銪釓”富集物狀態(tài)被分離出來(lái)，然后再?gòu)闹刑崛〖冡彙Ｓ捎谘趸B大量應(yīng)用于發(fā)光材料，提銪后會(huì)產(chǎn)生大量釤釓副產(chǎn)品，目前正在開(kāi)發(fā)的 釤釓復(fù)合物隔熱陶瓷材料可用作航空、汽車(chē)等領(lǐng)域的高性能隔熱材料，會(huì)大大提高產(chǎn)品的附加值，將為釓的應(yīng)用找到新的市場(chǎng)。 釓和其它稀土元素一樣 , 屬于活潑性金屬 , 擁有相似的化學(xué)共性。作為混合稀土使用，可以同鑭鈰等輕稀土一起用作金屬的凈化變質(zhì)劑，也可用做石油、化工和環(huán)保催化劑，還被用于農(nóng)牧養(yǎng)殖和助染助鞣等方面。但釓也具有自己一些獨(dú)特的個(gè)性，如特殊的磁性、光性和核性質(zhì)，有許多特殊的用途。 金屬釓可用作釤鈷磁體的添加劑，能使磁體性能不隨溫度而變化。在 SmCo 5 合金中加入 Gd 所獲得的快淬薄帶取向度好，剩磁比與燒結(jié)磁體相當(dāng)，磁感溫度系數(shù)低于同成分的燒結(jié) 氧化釓具有多種用途。它可用于高折射低色散光學(xué)玻璃。大家都知道，鑭系光學(xué)玻璃具有高折射和低色散的優(yōu)良特性，用于許多高級(jí)光學(xué)鏡頭。在其中加入氧化釓，有助于玻璃化區(qū)域的變化和提高玻璃的熱穩(wěn)定性。釓鎘硼酸鹽玻璃可用作吸收慢中子的防耐輻射玻璃。一種鑭釓鋅為主要成分的硼酸鹽玻璃具有優(yōu)異的高溫成型性。 用氧化釓能制得多種紅色熒光粉。如摻銪的釔釓硼酸鹽 (Y ， Gd)BO 3 Eu 紅色熒光粉可用于等離子體熒光顯示屏。在用釔和銪制造的紅色熒光粉中加入氧化釓，可保持同樣優(yōu)良的發(fā)光特性，發(fā)光效率高，顏色鮮艷，穩(wěn)定性好，比單用釔銪熒光粉成本低，不但可用于熒光燈，而且可用于等離子體顯示器件和陰極射線管中。釓也可用于長(zhǎng)余揮熒光粉。用釓的釩磷酸鹽還可制造發(fā)光薄膜 釓在用于磁制冷方面將很有應(yīng)用前景。磁制冷材料是具有磁熱效應(yīng)的物質(zhì)。2001 年底又研制出永磁體室溫磁制冷冰箱展示機(jī)，從而將室溫磁制冷從實(shí)驗(yàn)室研究推進(jìn)到實(shí)用化研究階段。美國(guó)計(jì)劃經(jīng)過(guò) 35 年先把室溫磁制冷技術(shù)用于汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，再進(jìn)一步推廣應(yīng)用于家庭空調(diào)和電冰箱。據(jù)悉，我國(guó) 2010 年將全面禁止生產(chǎn)氟里昂冰箱，這要求要加快磁制冷技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 磁光材料是激光、光電子學(xué)和光子學(xué)中所用多種磁光效應(yīng)器件使用的磁性材料。釓還被用于激光材料，用摻釹硼酸釓鋁 (NGAB) 晶體用摻釹硼酸釓鋁晶體制造的激光二極管泵浦的自倍頻藍(lán)色激光器，可產(chǎn)生 440nm 藍(lán)色激光，屬于全固態(tài)激光器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、牢固耐用、價(jià)格適宜等特點(diǎn)，在高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、彩色印刷、水底通訊等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用。金屬釓還被用于陰極發(fā)射材料，和鑭釔一起用于難熔金屬的鉬次極發(fā)射材料，發(fā)射系數(shù)大、發(fā)射穩(wěn)定性好、易于加工、抗暴露大氣能力好，可應(yīng)用于磁控管陰極材料領(lǐng)域。 釓的水溶性順磁絡(luò)合物在醫(yī)療上可提高人體的核磁共振波譜儀（ NMR ）成像信號(hào)。含釓造影劑已被廣泛用于普通核磁共振（ MRI ）增強(qiáng)檢查和磁共振血管造影（ MRA ），含釓造影劑經(jīng)靜脈注射后可迅速分布于細(xì)胞外液，進(jìn)而增強(qiáng)圖像的清晰度和對(duì)比度，已用于中樞神經(jīng) ( 腦及脊髓 ) 、腹、胸、盆腔、四肢等人體臟器和組織的核磁共振成像，也用于腎功能評(píng)估。由于釓具有較高的吸收 X 線能量特性，因此可用于 X 線血管造影成像?？蓪⑵渥鳛楹庠煊皠┑奶娲鷦?，具有良好效果。尤其適用于存在碘劑過(guò)敏和腎功能不全的患者。含釓造影劑還被用于做 CT 增強(qiáng)掃描。 稀土元素釔及其應(yīng)用釔是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)稀土元素。釔位于元素周期表中B族，但它不是“鑭系家族”成員。我國(guó)不但擁有儲(chǔ)量居世界第一的內(nèi)蒙古白云鄂博輕稀土礦山，還擁有南嶺地區(qū)我國(guó)特有的重稀土資源，我國(guó)氧化釔工業(yè)儲(chǔ)量達(dá)22萬(wàn)噸，占世界總儲(chǔ)量51萬(wàn)噸的43%，也居世界首位。由于自然界重稀土資源遠(yuǎn)少于輕稀土，按照“物以稀為貴”的原則，重稀土價(jià)值普遍高于輕稀土，限制了重稀土的廣泛應(yīng)用。但釔由于資源充足，性能優(yōu)異，成為重稀土家族中用途最為廣泛的一員。金屬釔是鎂、鋁、鈦等有色金屬的優(yōu)良凈化劑和改性添加劑。釔鎂合金擁有良好的高溫機(jī)械性能和優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可用作航空、航天、家用電器和機(jī)器人等方面的結(jié)構(gòu)材料。眾所周知，稀土硅鐵鎂中間合金是生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化劑，如果采用釔基重稀土合金作為球化劑，由于釔具有優(yōu)良的抗球化衰退作用，特別適合于生產(chǎn)水輪機(jī)主軸等大斷面球鐵鑄件。釔最為廣泛的用途還是各種功能材料。在發(fā)光材料、激光材料、高溫超導(dǎo)材料和精密陶瓷材料等領(lǐng)域中釔都顯示出特別優(yōu)異的性能。20世紀(jì)60年代，以銪為激活劑、釔化合物為基質(zhì)材料的紅色熒光粉誕生，包括銪激活的釩酸釔（YVO4Eu3+）、氧化釔（Y2O3Eu3+）和硫氧化釔（Y2O2SEu3+）紅色熒光粉很快被應(yīng)用于彩色電視顯象管（CRT）中，解決了彩電三基色中紅色不純正的難題，使彩電畫(huà)面的色彩質(zhì)量產(chǎn)生飛躍性提高，能夠更加逼真地再現(xiàn)五光十色的大千世界。盡管目前等離子和液晶等新型彩電不斷涌現(xiàn)，但由于CRT技術(shù)成熟，性能不斷改進(jìn)提高，至今在高清晰度彩電和計(jì)算機(jī)顯示器中仍擁有很大市場(chǎng)。以釔為基質(zhì)材料的多種紅色熒光粉還被用于新型電光源和平面顯示，如稀土三基色紅色熒光粉（Y2O3Eu3+），已被廣泛應(yīng)用于各種緊湊型和直管型稀土節(jié)能燈，用于取代鎢絲白熾燈，可節(jié)電80%，而且照物色彩不失真，被稱(chēng)為新型綠色節(jié)能照明產(chǎn)品。這類(lèi)紅色熒光粉還被用于等離子平面顯示，即當(dāng)前十分流行的壁掛式等離子彩電。也被用于投影電視用紅色熒光粉（Y2O3Eu3+）。釔還被用于長(zhǎng)余輝熒光材料，如以銩為激活劑的硫氧化釔（Y2O2STm3+）制得的橙黃色長(zhǎng)余輝熒光粉，以釤為激活劑的硫氧化釔（Y2O2SSm3+）紅色長(zhǎng)余輝熒光粉，都可用于夜間自發(fā)光顯示器件。釔鋁石榴石（Y3Al5O12，簡(jiǎn)稱(chēng)YAG）是用途十分廣泛的一類(lèi)晶體材料。摻釹釔鋁石榴石（YAGNd）激光晶體具有良好的光學(xué)均勻性，機(jī)械強(qiáng)度高，物化性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)高，激光性能良好及生長(zhǎng)工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，在室溫下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)，是目前固體激光材料中用量最大的激光晶體。廣泛用于激光打孔與焊接、激光測(cè)距、激光制導(dǎo)和醫(yī)用激光手術(shù)刀等方面，已是軍用固體激光技術(shù)的支柱材料。摻釹硼酸釔鋇YBa3(BO3)3Nd+3等新型激光晶體，可產(chǎn)生1060nm波長(zhǎng)的激光輸出。用其制成的固體激光器可用于光譜學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、軍事等諸多領(lǐng)域。釔鋁石榴石還被用作熒光材料，如以鋱為激活劑，以釔鋁鎵石榴石為主要基質(zhì)的綠色熒光粉被用于投影電視。在最新型的照明技術(shù)半導(dǎo)體照明（LED）中，釔也能派上用場(chǎng)?？梢员凰{(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光的鈰激活的稀土石榴石熒光體（Y，Gd）3(Al,Ga)5O12Ce3+與藍(lán)色I(xiàn)nGaN LED芯片相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)新型半導(dǎo)體照明白光LED，我國(guó)采用這種熒光體制作白光LED的技術(shù)已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。氧化釔是固體電解質(zhì)和精密陶瓷的優(yōu)良穩(wěn)定劑。用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）用途十分廣泛。把氧化釔固溶于氧化鋯中，可以消除材料加熱冷卻時(shí)由于相變膨脹收縮引起的破壞。含Y2O38%的YSZ已被用作固體氧化物燃料電池（SOFC）的電解質(zhì)。釔還被用做這種燃料電池的多孔陽(yáng)極Ni-（Zr，Y）O2-X。這種固體燃料電池可以用柴油、煤氣為燃料發(fā)電，電能轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60%以上，被看作是繼水電、火電和核電之后第四代發(fā)電技術(shù)，其中SOFC最具代表性。一旦在工業(yè)上大量推廣，將成為釔的一大消費(fèi)領(lǐng)域。氧化釔穩(wěn)定四方結(jié)構(gòu)的氧化鋯可以與二硫化鉬制備自潤(rùn)滑陶瓷復(fù)合材料。該材料具有團(tuán)聚少，燒結(jié)活性高，均勻性好和摩擦系數(shù)與磨損系數(shù)小的優(yōu)良特性。用釔穩(wěn)定的氧化鋯制作的人造鉆石，俗稱(chēng)鋯鉆，具有優(yōu)異的硬度和光學(xué)性質(zhì)。在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅（Si3N4）加入4%8%的Y2O3作為致密助劑，可以大大增強(qiáng)陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性，這種具有優(yōu)良耐磨和耐沖擊韌性的陶瓷材料可用于燃汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、耐磨另部件、切削金屬刀頭刀具等方面。20世紀(jì)80年代，釔鋇銅氧（YBCO）高溫超導(dǎo)材料的誕生，引發(fā)了世界性稀土高溫超導(dǎo)材料的研發(fā)熱潮，但由于材料的穩(wěn)定性問(wèn)題，一直未能工業(yè)化大量使用。2004年，我國(guó)采用釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)薄膜研制成功的CDMA移動(dòng)通信用高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)，使釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)材料在我國(guó)首次獲得實(shí)際應(yīng)用，并使我國(guó)成為繼美國(guó)之后第二個(gè)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)濾波器在移動(dòng)通信中應(yīng)用的國(guó)家，標(biāo)志著稀土高溫超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用時(shí)代。純釩酸釔晶體是長(zhǎng)距離光纖通訊用優(yōu)質(zhì)材料，是性能極佳的雙折射晶體，具有雙折射率大、透過(guò)率高、透光波段范圍寬、抗潮解和易加工等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于光纖傳輸?shù)臒o(wú)源器件中，使傳輸光信號(hào)增大約十倍，提升信號(hào)強(qiáng)度，補(bǔ)償了傳輸損耗。釔還被用于光學(xué)玻璃，如在具有高折射、低色散性能的鑭系光學(xué)玻璃中加入氧化釔（5%15%），可以抑制晶化（失透）傾向，提高材料的使用穩(wěn)定性。稀土元素鋱及其應(yīng)用鋱屬于重稀土，在地殼中的豐度很低，僅為1.1ppm,在稀土元素中排列第14位，僅僅高于銩、镥和钷。在我國(guó)白云鄂博稀土礦中，氧化鋱?jiān)诳傁⊥林姓加辛坎蛔?.01%，就是在含鋱最高的高釔離子型重稀土礦中，鋱的含量也僅占總稀土的1.11.2%，可見(jiàn)它屬于稀土元素系列中的“貴族”。它具有像其它稀土金屬一樣的化學(xué)活潑性，能與許多非金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并與金屬元素形成合金或金屬間化合物?；瘜W(xué)反應(yīng)中可呈正三價(jià)和正四價(jià)，其氧化物分子式通常寫(xiě)成Tb4O7，相當(dāng)于兩個(gè)TbO2和一個(gè)Tb2O3。雖然早在1843年瑞典的莫桑德（Karl G.Mosander）就在“釔土”中發(fā)現(xiàn)了鋱，但100多年來(lái)，由于鋱的稀缺和貴重，使它長(zhǎng)期未獲得實(shí)際應(yīng)用。近30年來(lái)，隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，一批新型鋱基稀土功能材料應(yīng)運(yùn)而生，鋱才顯示出其特有的才能。鋱的應(yīng)用大多涉及技術(shù)密集和知識(shí)密集型尖端技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)效益顯著，有著誘人的發(fā)展前。而鋱正是許多優(yōu)質(zhì)綠色熒光粉不可缺少的組份。如果說(shuō)是稀土彩電紅色熒光粉的誕生刺激了對(duì)釔和銪的需求，那么燈用稀土三基色綠色熒光粉則推動(dòng)了鋱的應(yīng)用發(fā)展。在新型半導(dǎo)體照明用藍(lán)光激發(fā)的白色LED用熒光粉中也使用了鋱做激活劑?？捎脕?lái)制作鋱鋁磁光晶體熒光粉，利用藍(lán)光發(fā)光二極管作為激發(fā)光源，產(chǎn)生的熒光與該激發(fā)光混色產(chǎn)生純白色光。鋱還被用做醫(yī)用X射線增強(qiáng)屏的熒光粉激活劑，主要有有Gd2O2STb3+、GdTaO4Tb3+、Gd2SiO5Tb3+和Gd3Ga5O12Tb3+等，可大大提高X射線轉(zhuǎn)化成光學(xué)圖象的靈敏度，提高X光片的清晰度，并能大大減少X射線對(duì)人體的幅照劑量（減少50%以上）。用鋱制造的電致發(fā)光材料，主要有以鋱為激發(fā)劑的硫化鋅綠色熒光粉。 近年來(lái)，隨著多媒體和辦公自動(dòng)化的高速發(fā)展，新型高容量磁光盤(pán)的需求日增。非晶態(tài)金屬鋱過(guò)渡金屬合金薄膜已用作制造高性能磁光光盤(pán)。其中使用性能最好的有鋱鐵鈷（TbFeCo）合金薄膜。鋱系磁光材料已大規(guī)模生產(chǎn)，制成的磁光光盤(pán)，用作計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件，存儲(chǔ)能力提高1015倍，具有容量大及存取速度快等優(yōu)點(diǎn)，用于高存儲(chǔ)密度光盤(pán)，可擦涂數(shù)萬(wàn)次，是電子信息存儲(chǔ)技術(shù)的重要材料。材料在磁場(chǎng)作用下發(fā)生長(zhǎng)度或體積變化的現(xiàn)象稱(chēng)磁致伸縮。鋱鏑鐵磁致伸縮材料是20世紀(jì)80年代新開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型功能材料，其磁致伸縮系數(shù)比一般磁致伸縮材料高約1001000倍，因此被稱(chēng)為超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Materials,GMM）。它能實(shí)現(xiàn)磁電能與機(jī)械能的高效轉(zhuǎn)換，具有轉(zhuǎn)換效率高、驅(qū)動(dòng)電壓低、體積小、承受高壓性強(qiáng)、適于低頻工作等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的結(jié)合，可以派生出一系列新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備。最初主要用于海洋聲納技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械致動(dòng)器、傳感器、換能器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、微型助聽(tīng)器、閥門(mén)控制、精密車(chē)床、機(jī)器人、蠕動(dòng)馬達(dá)、阻尼減振和飛機(jī)機(jī)翼調(diào)節(jié)器等。美國(guó)邊緣技術(shù)公司（EdgeTechnologies）于1989年開(kāi)始生產(chǎn)鋱鏑鐵超磁致伸縮材料，并將其商品牌號(hào)定名為T(mén)erfenol-D，隨后瑞典、日本、俄羅斯、英國(guó)和澳大利亞等也相繼研究開(kāi)發(fā)出鋱鏑鐵超磁致伸縮材料。金屬鋱和鋱鐵合金被用作高性能釹鐵硼永磁材料的改性添加劑。為了提高釹鐵硼永磁材料的矯頑力和使用溫度性能，往往要加入鋱和鏑，以加鋱的效果最好。釹鐵硼永磁材料是目前用量最大的稀土功能材料，因此也就成為鋱的主要消費(fèi)領(lǐng)域之一?？傊?，鋱的許多優(yōu)異特性使其成為許多功能材料不可缺少的一員，在一些應(yīng)用領(lǐng)域處于無(wú)可取代的地位。但由于鋱價(jià)格昂貴，人們一直在研究盡量不用和少用鋱，以求降低生產(chǎn)成本。例如：為提高釹鐵硼永磁材料的矯頑力，盡量采用價(jià)格比較便宜的金屬鏑；稀土磁光材料也盡可能采用成本低的鏑鐵鈷或釓鋱鈷等；在不得不用的綠色熒光粉中也盡量減少鋱的含量。價(jià)格已成為制約大量使用鋱的重要因素。但許多功能材料又離不開(kāi)它，只好本著“好鋼用在刀刃上”的原則，盡可能節(jié)約用鋱我國(guó)南方離子型稀土礦，特別是江西贛州龍南地區(qū)的高釔型離子型稀土礦，是含鋱量最高的稀土礦，成為當(dāng)今世界鋱的主要礦源地。要合理開(kāi)發(fā)和積極保護(hù)這類(lèi)寶貴的鋱資源?；阡埖馁F重，要加強(qiáng)從釹鐵硼廢料和廢舊熒光粉如廢損稀土節(jié)能熒光燈燈管中回收鋱等重稀土的研究和生產(chǎn)，以大力發(fā)展鋱的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。稀土元素鏑及其應(yīng)用 鏑在地殼中的豐度為 6ppm ，在重稀土中僅低于釔，算是比較富存的重稀土元素，為其應(yīng)用提供了良好的資源基礎(chǔ)。鏑除了擁有稀土元素共有的化學(xué)活性，可以作為混合稀土金屬和化合物使用外，還具有優(yōu)異的光、電、磁和核性質(zhì)，可用于制造多種功能材料，在許多高技術(shù)領(lǐng)域中起著越來(lái)越重要的獨(dú)特作用。 金屬鏑被用作提高釹鐵硼永磁材料矯頑力的添加劑。矯頑力是衡量永磁材料性能的重要參數(shù)。表明一種磁體抵抗外加反磁場(chǎng)的能力，磁體矯頑力越高，越不容易退磁，使用期越長(zhǎng)久。在釹鐵硼磁體中添加 2 3% 的鏑，就能顯著提高磁體的矯頑力 ( 抗退磁能力 ) ，已成為高性能釹鐵硼永磁材料的必需添加元素。隨著釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，金屬鏑的需求也在迅速增長(zhǎng)，近年來(lái)盡管稀土市場(chǎng)總體陷入價(jià)格疲軟，但鏑一直是緊俏產(chǎn)品。為了降低生產(chǎn)成本，目前常常以制成鏑鐵的方式使用。 鏑是制備稀土超磁致伸縮材料鋱鏑鐵合金（ Terfenol ）的必需元素，該合金中有一半成份為鏑和鋱，有時(shí)加入鈥，其余為鐵。鋱鏑鐵磁致伸縮材料在磁場(chǎng)作用下發(fā)生長(zhǎng)度或體積變化，是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型功能材料，其磁致伸縮系數(shù)比一般磁致伸縮材料高數(shù)百甚至上千倍，因此被稱(chēng)為超磁致伸縮材料（ Giant Magnetostrictive Materials,GMM ）。它能實(shí)現(xiàn)磁電能與機(jī)械能的高效轉(zhuǎn)換，通過(guò)與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新出一系列新型技術(shù)和設(shè)備。起初用于海洋探測(cè)的聲納器，進(jìn)而廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械傳感器、換能器、燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門(mén)控制、微型助聽(tīng)器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、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，在航空航天、潛艇超聲定位、海洋探測(cè)與開(kāi)采、水下移動(dòng)通訊、高精密度控制等現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化方面應(yīng)用前景異常廣闊，成為提高尖端技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的重要智能材料。 2000 年以來(lái)，鋱鏑鐵稀土超磁致伸縮材料的市場(chǎng)平均年增長(zhǎng)率一直保持在 50 以上，其快速發(fā)展勢(shì)頭與釹鐵硼永磁材料不相上下。 金屬鏑可被用做磁光存貯材料，這類(lèi)材料屬于稀土與過(guò)渡金屬的非晶態(tài)薄膜 RE-TM, 其中 RE Gd 、 Tb 、 Dy ， TM=Fe,Co 。 RE-TM 非晶態(tài)垂直磁化膜具有較大各向異性，存儲(chǔ)密度高，具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度。因?yàn)槭欠蔷B(tài)，故反射均勻，信噪比高，信號(hào)質(zhì)量好。金屬鏑還能同一些有色金屬和貴金屬形成合金，如在銀合金中加入鏑的膜濺射靶材，可用作平板型顯示裝置用的布線膜或反射膜。 三價(jià)鏑可用作熒光粉激活劑，目前主要用于稀土長(zhǎng)余輝熒光粉。由于玻璃可以摻雜較高濃度的稀土激活離子，以玻璃做為長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的基質(zhì)可以制成長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃和發(fā)光釉料，不僅可以用于藝術(shù)、器皿和燈用玻璃還可用于儀表盤(pán)和標(biāo)志指示等方面。 鏑的鹵化物被用作金屬鹵化物發(fā)光材料，用于制造新型照明光源鏑燈。日光色鏑燈適用于電影電視拍攝與演播、體育場(chǎng)館、展覽館大廳、建筑工地和碼頭照明、舞臺(tái)追光、彩色印刷、照相制版、曬版光源等方面。它正成為首都奧運(yùn)會(huì)比賽場(chǎng)館照明的主角。鏑也可通過(guò)與鈥、鉺、鈧等其它稀土的碘化物和溴化物組合，制成不同顏色的光源材料。廣泛應(yīng)用于廣場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、建筑物、廣告牌立體裝飾照明。鏑燈目前正由室外照明向室內(nèi)照明發(fā)展，用于賓館大廳、展館與商場(chǎng)櫥窗、車(chē)間照明等。反射型日光色鏑燈在蘭紫光到橙紅光的廣闊光譜區(qū)域內(nèi)輻射強(qiáng)度大，紅外輻射小，具有光線集中，光利用率高的特點(diǎn)，是農(nóng)科試驗(yàn)、培養(yǎng)農(nóng)作物，加速植物生長(zhǎng)的理想光源。適用于各種人工氣候箱、人工生物箱、溫室等場(chǎng)合作為人工輻射光源?？捎苗C的鎢酸鹽制得發(fā)光薄膜。 鏑還被用于磁泡存儲(chǔ)材料。磁泡材料是指在一定外加磁場(chǎng)作用下具有磁泡疇的磁性薄膜材料，可用作信息存儲(chǔ)器，用于軍用微機(jī)、飛行記錄器、終端機(jī)、電話(huà)交換機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等方面。 鏑的化合物在煉油和化學(xué)工業(yè)中可作催化劑。如在鐵氧基氨合成催化劑中加入鏑作為結(jié)構(gòu)助劑，可以提高催化劑的催化活性和耐熱性能。氧化鏑可用作高頻介電陶瓷構(gòu)件材料，其結(jié)構(gòu)為 MgO-BaO-Dy 2 O n -TiO 2 ，可用于介電諧振器、 介電濾波器、介電雙工器和通訊裝置。 由于鏑元素具有熱中子俘獲截面積大（ 1100 靶）的特性，在原子能工業(yè)中可用作原子能反應(yīng)堆的控制材料和減速劑，也可用于測(cè)定中子能譜。稀土元素鈥及其應(yīng)用鈥在鑭系元素中位于鏑之后，屬于重稀土，在地殼中的豐度為1.4ppm，也是稀土中的稀有者，他除了具有稀土所共有的物理和化學(xué)性質(zhì)，特別是重稀土元素的特性外，和其它單一稀土元素相比，對(duì)其獨(dú)當(dāng)一面的本征特性挖掘得還不夠，尚缺乏獨(dú)特而又量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域，其應(yīng)用市場(chǎng)還有待進(jìn)一步開(kāi)拓。目前鈥的主要用途是用作制造固體激光材料。是理想的手術(shù)激光光源，目前鈥激光器已成功地用于眼科、外科、內(nèi)科、婦科、耳鼻喉科、心血管科、皮膚科、泌尿外科、椎間盤(pán)突出、腎結(jié)石等眾多領(lǐng)域。由于對(duì)人眼安全，用鈥激光治療青光眼等眼病，可以減少患者手術(shù)的痛苦。鈥激光用于治療泌尿系統(tǒng)各種病癥，利用其獨(dú)特的熱汽化作用，手術(shù)無(wú)切口、無(wú)并發(fā)癥，不出血，術(shù)后疼痛輕，愈合快，可不住院。因而醫(yī)學(xué)界稱(chēng)鈥激光技術(shù)的應(yīng)用是泌尿外科醫(yī)療劃時(shí)代的技術(shù)革命。美國(guó)在激光醫(yī)療方面一直處于世界領(lǐng)先地位，各種激光醫(yī)療儀器和醫(yī)療技術(shù)不斷出現(xiàn)。美國(guó)2/3以上的門(mén)診機(jī)構(gòu)都擁有激光醫(yī)療設(shè)，其中稀土鈥、釹激光醫(yī)療設(shè)備占有很大比例。這類(lèi)激光治療儀不僅在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用，還大量出口。美國(guó)已批準(zhǔn)20多種鈥激光治療儀在臨床上使用，用于治療多種疾病。目前，我國(guó)生產(chǎn)的2m激光晶體已達(dá)到國(guó)際水平，并能自行制造鈥激光治療設(shè)備。在我國(guó)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)科技創(chuàng)新，大力推廣鈥激光治療儀和鈥激光醫(yī)療技術(shù)，讓稀土為我國(guó)和世界人民健康造福。 象激光釹玻璃一樣，三價(jià)鈥離子也可用做激光玻璃，其優(yōu)點(diǎn)是：易于制備，利用熱成型和冷加工可制得不同尺寸和形狀，比激光晶體靈活性大，既可拉成直徑小至微米的纖維，又可制成幾厘米直徑和幾米長(zhǎng)的棒材或圓盤(pán)件。鈥激光玻璃是一種輸出脈沖能量大、輸出功率高的固體激光材料，用其制成的大型激光器可可用于進(jìn)行熱核聚變研究。鈥還被用作化學(xué)計(jì)量激光材料。輸出激光波長(zhǎng)為2m的HoF3是早在20世紀(jì)70年代就被首先發(fā)現(xiàn)的化學(xué)計(jì)量激光材料?；瘜W(xué)計(jì)量激光材料潛在用途將是在集成光學(xué)、光通訊、測(cè)距等方面，并預(yù)示著在未來(lái)光計(jì)算機(jī)與半導(dǎo)體激光器將會(huì)有一番激烈的競(jìng)爭(zhēng)。 摻雜鈥離子的LN和LT光學(xué)超晶格材料更是集優(yōu)秀非線性光學(xué)性質(zhì)和稀土離子豐富的光譜特性于一身，在單一泵光的激勵(lì)之下，可