稀土功能材料综述

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1、稀土功能材料综述30湖南有色金属HUNANNONFERROUSMETALS第23卷第5期2007年10月稀土功能材料综述陈建军，杨庆山(湖南稀土金属材料研究院，湖南长沙410014)摘要:稀土元素被誉为二十一世纪新材料的宝库，因其在电，光，磁等方面具有独特性质,故在功能材料领域获得了广泛的应用.文章介绍了稀土磁性材料，稀土发光材料,稀土催化材料，稀土贮氢材料，稀土超导材料的研究及其应用进展.关键词:稀土功能材料;用途;性能;分类中图分类号:TG146.45文献标识码:A文章编号:1003—5540(2

2、007)05—0030—04功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称，即指在电，磁，声，光，热等方而具有特殊性质，或在其作用下表现出特殊功能的材料・・・1•它是现代高新技术的先导和基础，对它的研究，开发和应用将促进国家的科技发展水平，提高国家的综合经济实力和在高科技领域的竞争力•被称为新材料”宝库”的稀土元素具有独特的4f电子结构，大的原子磁距，很强的自旋轨道藕合等特性，与其它元素形成稀土配合物时，配位数可在3〜12之间变化，并且稀土化合物的晶体结构也是多样化的•稀土元素具有独特的光学，电学及磁学物理

3、化学性质，使其在功能材料领域获得了广泛的应用•本文介绍了稀土磁性材料,稀土发光材料，稀土催化材料,稀土贮氢材料，稀土超导材料的研究及其应用进展.1稀土磁性材料稀土磁性材料主要包括稀土永磁材料,稀土超磁致伸缩材料，稀土永磁薄膜,稀土磁致冷材料和稀土巨磁电阻材料.1.1稀土永磁材料因为具有远超过铁氧体,铝谋钻等传统磁性材料的磁性能，稀土永磁材料近年来发展极为迅速.钱铁硼(NdFeB)自13本住友公司和美国通用公司发明后迅速产业化•全世界烧结NdFeB磁体产量由1989年的765t发展到2005年的5238

4、0(,中国44830(,是全球最大的烧结NdFeB牛产大国，占作者简介:陈建军(1951一)，男，高级工程师，主要从事稀土金属材料工艺研究.全球的85.6%.据预测，到2010年全世界烧结Nd—FeB产量将达到10万t,我国约占80%左右.SmCo5和Sm2Col7永磁材料先于NdFeB商品化,曾被分别称为第一代和第二代稀土钻磁性材料.它们具有较大的磁能积，高矫顽力及良好的热稳定性•但由于钻和彩的价格昂贵，限制了它们的发展.目前，这类永磁材料主要应用于微波管，精密测量仪表,自动导航定向陀螺仪等军工产品

5、.SmFeN和NdFeN等稀土铁系磁体的磁能积较低(5〜12MGOe)等原因，这类磁体发展较慢，但这类磁体价格低廉，所以具有广阔的前景.稀土永磁材料的应用几乎涉及国民经济的每个领域・13木有47%的稀土永磁材料用于计算机硬盘的驱动器音圈电机(VCM),用于核磁共振(MRI)占13%,屯机和致动器24%,通讯11%,咅响2%,其它3%.我国稀土永磁应用分布是:CD和DVD驱动器占30%,音响22%,电机和致动器16%,通讯12%,磁分离8%,脱膜器5%,磁耦合器4%,其它3%.我国与其他国家稀土永磁材料

6、应用领域的差距也反映我国目前稀土永磁产品与国外先进水平的差距，这些差距主要表现在:⑴磁能积较低，国外已大批量稳定牛产52MGOe产品,实验室可以牛.产达56.7MGOE的产品.我国实验室水平虽然也达到54.1MGOe,但能大批量稳定生产的仅为48MGOe左右的产品;(2)矫顽力低，使用温度低.13本已能大批量生产大功率电机上使用的烧结枚铁硼磁体，其内禀矫顽力可达37kOe,磁能积达32MGOe,使用温度可达220oC;我国相应产品差距不小，长时间稳第5期陈建军，等:稀土功能材料综述31定使用的温度低于

7、150oC;(3)产品表面涂覆欠致密;光洁度，抗腐蚀性较差，是计算机HDD最不能接受的.这些差距也是我国稀土永磁材料长期不能进入计算机等高附加值领域的最重要原因之一.1.2稀土超磁致伸缩材料稀土超磁致伸缩材料(GMM)是一种高技术功能材料，也有人称其为”智能材料”.它在室温下的磁致伸缩率达1500—2000ttg/g,tL压电陶瓷(PZT)大520倍，比鎳钻合金和铁氧体磁致仲缩材料大约50倍，而且能量密度大(14000—25000J/m),能量转换效率高，输出功率人，响应速度快(达到s级)等优点，受到

8、各国的重视.稀土超磁致伸缩材料目前多用于军事工业，如低频大功率声纳，水下通讯，海下地貌测量,声响水雷探测与引爆，火箭燃料调节与控制,空间站与卫星控制,火箭定向调节，导弹调节，激光定位系统等，能有效地提高国防，航天，航空等领域的技术装备水平，它的应用可诱发一系列的新技术，新设备，新工艺的开发,迅速提高国民经济的竞争力.因此，稀土超磁致材料被西方等国家列为对中国严格禁运的具有战略意义的功能材料.1.3稀土永磁薄膜在现代电子器件日益要求微型化的形势下，通过用高