稀土在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)區(qū)域和高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

【專家解說】：1、鋼的脫硫 在鋼中添加混合稀土金屬的目的之一是控制硫夾雜物的含量和形狀。煉鋼時通常要添加錳，錳與硫結(jié)合形成硫化物夾雜物，這種夾雜物在軋鋼時會變形。而添加混合稀土金屬則能產(chǎn)生稀土的硫化物、硫氧化物，它們在軋鋼時形狀保持不變，這可使鋼的性能得到改善。 2、稀土球墨鑄鐵 混合稀土金屬以稀土硅鐵合金或硅鎂鈦合金的形式加入鐵不中促進(jìn)石墨的球化，從而提高鑄鐵的可鍛強度。產(chǎn)品稱球墨鑄鐵。 3、打火石 混合稀土金屬還用于制造打火石，這是用75%的混合稀土金屬和25%的鐵制成的一種合金。 4、用于有色金屬合金中 稀土金屬有色金屬合金中也獲得廣泛應(yīng)用。例如有一種稀土鎂合金（含有Mg,Zn,Zr,La,Ce）可用于制造噴氣式發(fā)動機的傳動裝置，直升飛機的變速箱，飛機的著陸輪和座艙罩。在鎂合金中添加稀土金屬的優(yōu)點是可提高其高溫抗蠕變性，改善鑄造性能和室溫可焊性。有一種鋁鋯釔合金用作電線，其特點是輸出功率高、耐熱、耐振動和耐腐蝕。 5、永磁材料 有一種永磁材料——釹鐵永磁合金，其磁能積達(dá)300千焦/立方米，比釤鈷永磁合金（它在70年代取代昂貴的鉑鈷永磁體市場產(chǎn)生過重大影響）幾乎高出一倍。然而釹鐵永磁合金也有缺點，它在居里溫度達(dá)3250℃左右，（釤鈷永磁合金的是760℃左右），并且鐵容易腐蝕。研究發(fā)現(xiàn)，把硼添加到釹鐵永磁合金中可提高其磁能積和抗退磁的能力。這些性能優(yōu)良的永磁材料用于飛機及宇宙航行器的儀表，精密儀器，微型電機等。 6、石油裂化催化劑等 稀土分子篩裂化催化劑是用于石油裂化工藝中性能優(yōu)良（催化活性大，產(chǎn)品收率高）的催化劑。這種催化劑多數(shù)用混合稀土氯化物與相應(yīng)的鈉型分子篩發(fā)生陽離子交換反應(yīng)制成。 7、稀土金屬元素的化合物作為催化劑還用于很多其他催化反應(yīng)中。如將已除去鈰的混合稀土金屬元素的環(huán)烷酸鹽溶于汽油中可用作合成戊橡膠工藝中的催化劑，這是我國首創(chuàng)的，又如為凈化汽車廢氣而設(shè)計的汽車催化器中，能將一氧化碳和未燃燒盡的碳?xì)浠衔餃p少到極低的水平，其中所用的催化劑LACOO3，有效地地催化CO、烴類的燃燒，其活性、壽命與鉑基催化劑無甚差別，而價格則便宜得多。 8、鑭玻璃 一種具有優(yōu)良光學(xué)性質(zhì)的鑭玻璃，含氧化鑭La2O360%，氧化硼B(yǎng)2O340%，具有高的折射率，低的色散和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。這種光學(xué)玻璃是制造高級照相機的鏡頭和潛望鏡的鏡頭的不可缺少的光學(xué)材料。 9、玻璃脫色 采用稀土使玻璃脫色的原理涉及到鐵的氧化態(tài)。玻璃中的二價鐵雜質(zhì)使玻璃顯藍(lán)色，它氧化成三價鐵后則使玻璃顯極淺黃色，顏色淡得多。二氧化鈰是很好的玻璃脫色劑，因為鈰（Ⅳ）具有強氧化性，能將二價鐵氧化成三價鐵，而它本身則還原成穩(wěn)定的鈰（Ⅲ），CeO2 Ce2O3都無色。 10、熒光粉 在彩電的顯像管中采用的性能優(yōu)良的紅基色熒光粉，以釔的化合物Y2O2S或Y2O3作基質(zhì)，以銪Eu3+作激活劑。這種產(chǎn)生出紅色基色的熒光粉的使用效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比過去（1964年以前）使用的非稀土硫化物紅色熒光粉為好。 11、各種稀土熒光粉的用途頗廣，如用于黑白電視顯像管、X射線增感屏、雷達(dá)顯像管、熒光燈、高壓水銀燈等。 12、激光器 稀土在激光器中也應(yīng)用較多。目前使用最廣的激光工作物質(zhì)是摻釹釔鋁石榴石Y3Al5O12:Nd3+和摻釹玻璃。前蘇聯(lián)曾研制出一種新型激光器——摻Cr3+,Nd3+的釓鈧鎵石榴石，其效率比釹激光器高3.5倍。 13、儲氫 在合適的溫度和壓力下，五鎳鑭LaNi5合金能吸收氫分子：LaNi5+3H2=LaNi5H6冷卻該合金時氫就被吸收，加熱時就解吸，這提供了一種安全的儲氫方法。 在室溫及2.5大氣壓下，1公斤的LaNi5合金能吸收14克氫，而稍加熱即可把儲藏的氫完全放出。LaNi5和LaNi5H6的密度分別約為6.4和6.43克/厘米。由此可算得每立方米LaNi5約可吸收儲存氫90克之多，而1米3液氫卻不過重71克，可見LaNi5的儲氫效率之高（而且還有比液氫安全的優(yōu)點）。已發(fā)現(xiàn)的類似的儲氫材料還有CeNi5,LaMg17,La2Ni5Mg13等。這樣的儲氫材料在利用氫作燃料方面有潛在的應(yīng)用前景。 光上面稀土永磁這塊應(yīng)用來說就可以用于： 　　1、微特電機 　　在美國、日本和西歐等發(fā)達(dá)國家，稀土永磁材料在電機中的應(yīng)用已占稀土永磁總銷售額的60%以上。各國國情不同，稀土永磁在電機中的應(yīng)用情況不盡相同。日本在VCM中的應(yīng)用量占稀土永磁的50%左右，美國則在航空、航天、軍工、汽車和機床等領(lǐng)域電機中的用量最大，歐洲則在數(shù)控機床中應(yīng)用最多。 2006年，我國生產(chǎn)稀土永磁電機3700余萬臺，其中大中型節(jié)能電機5萬臺。 　　2、汽車工業(yè) 　　據(jù)有關(guān)市場研究機構(gòu)的最新調(diào)查報告顯示，2004年全球轎車和輕型車總產(chǎn)量達(dá)到5490萬輛，至2005年，將達(dá)到6000萬輛大關(guān)，創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄。 　　1997年中國汽車產(chǎn)量為158.3萬輛，2001年達(dá)到234.2萬輛，其中轎車產(chǎn)量為69.5萬輛。轎車在全部汽車產(chǎn)量中所占的比例不到30%，2002年是中國加入世界貿(mào)易組織后的第一年，當(dāng)年中國汽車產(chǎn)量一舉超過300萬輛大關(guān)，達(dá)到325.1萬輛，增長38.3%，轎車產(chǎn)量更是增長了52.84%，首次突破百萬輛大關(guān)，達(dá)到106.924萬輛，轎車比重達(dá)到32.7%。進(jìn)入2003年，這一行情得以持續(xù)，當(dāng)年生產(chǎn)各類汽車444萬輛，銷量439萬輛，分別增長75.28%，在世界的排名由2002年第5位上升至2003年的第4們。2004年，中國汽車總產(chǎn)量為507萬輛，增長14.2%左右，其中轎車240萬輛，增長16%左右。2005年，中國汽車總產(chǎn)量在571萬輛，其中轎車比重達(dá)到48.49%。2006年，中國汽車總產(chǎn)量達(dá)728萬輛，躍居世界第三位，其中轎車比重已經(jīng)達(dá)到53.15%左右。 　　由于汽車工業(yè)已經(jīng)成為中國國民經(jīng)濟發(fā)展的第五大支柱產(chǎn)業(yè)，它的發(fā)展必將帶動一系列的產(chǎn)業(yè)，包括磁性材料行業(yè)。稀土永磁電機的最大應(yīng)用潛力市場之一將是汽車工業(yè)。汽車工業(yè)是釹鐵硼永磁應(yīng)用最多的領(lǐng)域之一。在每輛汽車中，一般可以有幾十個部位要使用永磁電機，如電動座椅、電動后視鏡、電動天窗、電動門窗、電動雨刮、空調(diào)器等隨著汽車電子技術(shù)要求的不斷提高，其使用電機的數(shù)量將越來越多。 　　3、電動汽車 　　當(dāng)前世界各國對電動汽車的關(guān)注熱情愈發(fā)高漲，一些國家投入大量經(jīng)費用于研制和開發(fā)，其中電機和傳動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，稀土永磁電機以其體積小、效率高、性能優(yōu)異而成為各國研制新一代電動汽車的首選方案。中國第一汽車集團公司與豐田汽車公司就推動混合動力汽車在中國市場的發(fā)展與普及進(jìn)行合作，2005年已將豐田目前最先進(jìn)的“綠色環(huán)保節(jié)能車”——“先驅(qū)”（PRIUS）混合動力汽車在中國進(jìn)行生產(chǎn)，目前已小批量投入市場?！跋闰?qū)”（PRIUS）混合動力汽車在日本的產(chǎn)量為10000臺/月左右。最近。日本豐田推出了雷克薩斯LS600h混合動力高檔汽車，V8引擎加上一個高效的電機，整個系統(tǒng)輸出功率430馬力，堪稱混合動力的領(lǐng)先杰作。2008年福特翼虎混合動力SUV，155馬力，油耗為7—8升/100km，只有同功率汽油發(fā)動機的一半。 　　可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，混合動力電動汽車將大量進(jìn)入普通家庭，成為一種大眾消費。這對于稀土永磁電機及其釹鐵硼永磁材料的帶動作用是相當(dāng)可觀的。 　　4、電動自行車 　　自行車是我國的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著人民生活水平的提高和環(huán)保意識的增強，近年對電動自行車的需求越來越大。據(jù)中國助力車專業(yè)委員會不完全統(tǒng)計，我國的電動自行車從研制開發(fā)到1997年的小批量投放市場至現(xiàn)在，其生產(chǎn)和銷售呈逐年大幅增長的勢頭，1998年產(chǎn)量為545萬輛，2006年產(chǎn)量已超過1000萬輛。以每輛電動自行國平均需要0.3公斤燒結(jié)釹鐵硼計算，年需用磁體3000噸（折合成毛坯近6000噸）。 　　5、現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備 　　永磁式RMI-CT核磁共振成像設(shè)備過去采用鐵氧體永磁，磁體重量達(dá)50噸，如今采用最新釹鐵硼永磁材料，其磁場強度提高了一倍，圖像清晰度也大大提高，并節(jié)省了大量原材料。每臺核磁共振成像儀需釹鐵硼永磁體0.5—3噸，按世界市場年需要量1千臺計，年需磁體500—3000噸。目前，美國通用電器和德國西門子在中國均有核磁共振成像設(shè)備生產(chǎn)基地。 　　6、揚聲器、耳機等電聲元件 　　揚聲器和耳機是永磁體傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。稀土永磁材料出現(xiàn)后在同樣輸出功率與音質(zhì)不采用釹鐵硼永磁體可減小尺寸和提高性能。目前稀土永磁揚聲器和耳機已應(yīng)用到高級隨身聽等領(lǐng)域。隨著電聲器材技術(shù)革新向高保真和小型化發(fā)展，要求使用性能更高的磁體，在這個領(lǐng)域，釹鐵硼永磁材料已經(jīng)開始得到廣泛應(yīng)用。 　　7、磁懸浮列車 　　可乘坐32人、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的磁懸浮樣車——“中華01號”磁懸浮技術(shù)驗證車2004年10月22日在大連亮相。此次研制成功的“中華01號”采用中國自主研發(fā)的永磁補償式懸浮技術(shù)。 　　其原理是利用車載磁體與軌道磁體間產(chǎn)生的排斥力和吸引力共同作用，從而產(chǎn)生向上懸浮力，使列車脫離軌道運行。所用磁體為稀土永磁材料；“中華01號”懸浮耗能幾乎為零，其凈懸浮力可達(dá)4噸/米，運輸能力相當(dāng)于現(xiàn)行火車，而且采用車與路一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，安全性大大提高。中國首個吊軌磁懸浮驗證車“中華06號”2005年5月亮相大連。使用Nd-Fe-B磁體的3km永磁懸浮列車線已列入建設(shè)日程。 　　近年為，磁懸浮飛機國際有限公司（Magplane International Ltd）在我國推介美國磁懸浮飛機系統(tǒng)。磁懸浮飛機系統(tǒng)為新型懸浮設(shè)計，采用釹鐵硼永磁體。每公里需配2輛磁懸浮飛機（列車），每一輛磁懸浮飛機（列車）將使用10噸燒結(jié)釹鐵硼材料。試驗線正在籌建之中。 　　磁懸浮飛機系統(tǒng)是建立在磁懸浮理論基礎(chǔ)上的一種最新型地面軌道交通系統(tǒng)。據(jù)介紹，該系統(tǒng)優(yōu)化了各類交通資源，集合了多樣性技術(shù)特征，不僅造價和運行成本相對較低，而且實現(xiàn)了高速、大容量、智能化的統(tǒng)一。如果磁懸浮飛機系統(tǒng)進(jìn)入實際應(yīng)用，將使市內(nèi)短程交通與城際間中長途交通系統(tǒng)融為一體，為一體化解決城市繁雜的交通系統(tǒng)提供幫助。