稀土复合矿物材料
稀土材料的应用简介
稀土矿的应用简介一、稀土矿的简介1、稀土的发现史从1794年发现元素钇，到1945年在铀的裂变物质中获得钷，前后经过151年的时间，人们才将元素周期表中第三副族的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥17个性质相近的元素全部找到，把它们列为一个家族，取名稀土元素。
我国稀土品种全，17种元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。
2、资源储量分布我国稀土矿产主要集中在内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区，其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上，是我国轻稀土主要生产基地。
即轻稀土主要分布在北方地区，重稀土则主要分布在南方地区，尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿，易采、易提取，已成为我国重要的中、重稀土生产基地。
此外，在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿，有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料)；在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物，在钨矿选冶过程中可综合回收，综合利用。
二、稀土的用途稀土（RE）常被冠以“工业味精”的美誉。
稀土元素因其具有独特的电子结构而表现出特殊的光、电、磁学等物理化学性质。
无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。
1、传统领域中的稀土材料（1）稀土在农轻工中的应用稀土元素作为微量元素用于农业有2个优点：一是作为植物的生长、生理调节剂；二是稀土属低毒、非致癌物质，合理使用对人畜无害、环境无污染。
如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化肥施用于农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效，具有增产效果。
纺织业中:铈组元素（Eu以前的镧系元素）的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性，并使织物具有防腐、防蛀、防酸等性能。
某些稀土化合物还可以作为皮革的着色剂或媒染剂，La、Ce、Nd的一些化合物可用作油漆的干燥剂，增强油漆的耐腐蚀性。
(2)稀土在冶炼工业中的应用稀土元素对O、S和某些非金属具有强亲和力，利用这一特点，将稀土用于炼钢中能净化钢液，能起到脱S和脱O的作用，其原理是加入钢中的稀土能结合钢中可能生成的MnS、Al2O3和硅铝酸夹杂物中的O和S形成化合物。
大功率复合稀土石榴石铁氧体
五、结论
⒈YGdCaVInIG铁氧体是低磁矩、大功率微波 铁氧体材料 ⒉以少量Mn3+替代Fe3 + , 可以提高铁氧体性能， Mn 掺入量以x 为0. 04～0. 06 比较合适 ⒊最佳预烧温度为1050 ℃, 最佳烧结温度为 1350～1380 ℃, 保温5 h , O2 中烧结. 这种材料适合微波低频段器件性能要求.
谢谢
微波铁氧体器件承受的高功率能力： ①峰值功率 ②平均功率
峰值功率：
提高峰值功率必须提高自旋波这种非线性效应的临 介场hc为:
hc=
∆Η 2
∆Η k µ0 Μ s
2x ≈α d
平均功率:
平均功率是与材料损耗、居里温度Tc , Ms 的温度系数及器件的散热情况有关
三、掺Mn对大功率复合石榴石铁氧体的 性能影响
选定以{Y 为基本配方分子式，其中各元素的右下标代表 相应的摩尔数，式中a,b,c为特定数值，掺的Mn 的x分别取： 0.00,0.01,0.02,0.03,0.04,0.06,0.08
3+ 3− a − b 3+ a 2+ 2b 3+ 3+ 3 2 Fe2−c Inc3+ ( Fe3− a − xVb5+ Mnx + ) O12− Gd Ca }
1.2石榴石铁氧体晶体的结构
石榴石铁氧体晶体的分子式一般表 示为 { R3 } [ Fe2 ] ( Fe3 ) O12其中R为Y和 稀土金属离子。有的还掺入Ca﹑Bi 等离子。[ Fe2中的Fe离子可由In、Cr ] 等离子代替， Fe3中的Fe离子可由Al、 ( ) Ga离子代替。 C位： R离子占据24个十二面体中心间隙 A位 [ Fe2占据16个八面体的中心间隙 ] D位 ( Fe3 占据24个四面体的中心间隙 )
稀土矿用途及分类
稀土矿的用途和分类稀土的分类1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。
2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。
稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。
它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。
它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。
铥的主要用途有以下几个方面：（1）铥用作医用轻便X光机射线源，铥在核反应堆内辐照后产生一种能发射X射线的同位素，可用来制造便携式血液辐照仪上，这种辐射仪能使铥-169受到高中子束的作用转变为铥-170，放射出X 射线照射血液并使白血细胞下降，而正是这些白细胞引起器官移植排异反应的，从而减少器官的早期排异反应。
（2）铥元素还可以应用于临床诊断和治疗肿瘤，因为它对肿瘤组织具有较高亲合性，重稀土比轻稀土亲合性更大，尤其以铥元素的亲合力最大。
（3）铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂LaOBr:Br（蓝色），达到增强光学灵敏度，因而降低了X射线对人的照射和危害，与以前钨酸钙增感屏相比可降低X射线剂量50%，这在医学应用具有重要现实的意义。
（4）铥还可在新型照明光源金属卤素灯做添加剂。
（5）Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，这是目前输出脉冲量最大，输出功率最高的固体激光材料。
Tm3+也可做稀土上转换激光材料的激活离子。
镱（Yb）1878年，查尔斯（Jean Charles）和马利格纳克（G.de Marignac）在"铒"中发现了新的稀土元素，这个元素由伊特必（Ytterby）命名为镱（Ytterbium）。
稀土材料
稀土一词是历史遗留下来的名称。
稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。
土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。
通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。
也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
(谐音记忆法：烂事普女破衫，有个特低货儿丢一路）概述日本是稀土的主要使用国，目前中国出口的稀土数量居全球之首稀土作为许多重大武器系统的关键材料，美国几乎都需从中国进口。
稀土是中国最丰富的战略资源，它是很多高精尖产业所必不可少原料，中国有不少战略资源如铁矿等贫乏，但稀土资源却非常丰富。
在当前，资源是一个国家的宝贵财富，也是发展中国家维护自身权益，对抗大国强权的重要武器。
中国改革开放的总设计师邓小平同志曾经意味深长地说：“中东有石油，我们有稀土。
”稀土用途在军事方面稀土有工业“黄金”之称，由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。
比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。
而且，稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。
稀土科技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升。
从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制，以及能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮，正缘于稀土科技领域的超人一等。
在冶金工业方面稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。
生态环境矿物功能材料
背景
目前，生态环境材料已经成为了全球材料科学领域的研究热点之一。然而， 生态环境材料在发展过程中也面临着许多问题，如技术难度大、成本高、推广困 难等。因此，进一步推动生态环境材料的研究和应用，对于解决环境问题、促进 可持续发展具有重要意义。
主题1：生态环境材料的基本概 念和特点
主题1：生态环境材料的基本概念和特点
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1、生态环境矿物功能材料的主要功能和特点
(4)生物功能材料：主要包括生物活性矿物，如生物玻璃、生物陶瓷等。这些 材料具有良好的生物相容性和活性，可用于生物医学工程、药物载体等领域。
2、生态环境矿物功能材料的制 备方法、选择依据和优缺点
2、生态环境矿物功能材料的制备方法、选择依据和优缺点
(1)制备方法：主要包括物理法、化学法和生物法。物理法包括机械研磨、热 处理等；化学法包括溶胶-凝胶法、水热法等；生物法则利用微生物或植物提取 物进行合成。
(2)环境监测：生态环境矿物功能材料可应用于环境监测领域，如利用磁性矿 物和生物活性矿物等建立环境传感器，实时监测环境中的有害物质。
3、生态环境矿物功能材料的应用领域和实例
(3)能源开发：生态环境矿物功能材料在能源开发领域也有广泛应用，如利用 光功能材料和电功能材料开发太阳能电池和超级电容器等。
3、生态环境矿物功能材料的应用领域和例
背景
背景
生态环境矿物功能材料是指具有特定物理、化学、生物性能的天然或人工矿 物材料，能在生态环境中发挥重要作用。这些材料在环境保护、资源开发、能源 利用及医药卫生等领域具有广泛应用前景。
正文
1、生态环境矿物功能材料的主 要功能和特点
1、生态环境矿物功能材料的主要功能和特点
(1)光功能材料：主要包括各种荧光矿物，如稀土元素掺杂的荧光矿物。这些 材料具有独特的光学性质，可用于光催化降解有机物、光能转化等领域。
稀土成分
稀土成分2010/9/27 14:55:14稀土成分稀土矿在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。
这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等。
作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。
呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。
这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。
这类状态的稀土元素很容易提取.经发现的稀土矿物约有250种，但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，目稀土矿独居石 Monazite独居石又名磷铈镧矿。
化学成分及性质：(Ce,La,Y,Th)[PO4]。
成分变化很大。
矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68％。
类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。
独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。
晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。
晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。
物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。
半透明至透明。
条痕白色或浅红黄色。
具有强玻璃光泽。
硬度5.0～5.5。
性脆。
比重4.9～5.5。
电磁性中弱。
在X射线下发绿光。
在阴极射线下不发光。
生成状态：产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；及风化壳与砂矿中。
用途：主要用来提取稀土元素。
产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。
最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。
此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。
独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。
氟碳铈矿（Bastnaesite）化学成分性质：(Ce，La)[CO3]F。
稀土纳米材料-综述
稀土有机配合物具有优良的发光性能，但其较 差的光稳定性和热稳定性限制了它们的应用， 采用溶胶凝胶法将稀土配合物引入到有机-无 机互穿网络中，不仅解决了纳米粒子的稳定性 和分散性问题，而且制成加工性能好和具有功 能性质的薄膜。已制成多种引入稀土配合物的 有机-无机纳米杂化薄膜，它们不仅具有良好 的发光特性，而且加工性能好，有望用于电致 发光薄膜。
掺稀土的ZrO2是一种应用广泛的陶瓷材料，添加 Y2O3, CeO2或La2O3 等稀土元素的作用在于防止 ZrO2高温相变和变脆，生成ZrO2相变增韧陶瓷结构 材料。纳米Y2O3-ZrO2陶瓷具有很高的强度和韧性， 可用作刀具、耐腐零件，可制成陶瓷发动机部件；用 于燃料电池作为固体电解质。
2、稀土纳米催化剂
具有良好的吸收性能，可以用于制备紫外吸收材料。 国外已将CeO2用于防晒霜。纳米CeO2对紫外光吸收 性能优于常用的TiO2是更好的紫外吸收剂。用纳米 CeO2作为紫外吸收剂，可望用于防止塑料制品紫外 照射老化，坦克、汽车、舰船、储油罐等的紫外老化。
纳米涂层材料是近年来纳米材料研究的热点，主要的 研究聚集在功能涂层上。美国采用80nm的Y2O3作为 红外屏蔽涂层，反射热的效率很高。
3、稀土化合物纳米薄膜
稀土化合物纳米薄膜可分成稀土配合物纳米薄 膜和稀土氧化物纳米薄膜两大类。稀土氧化物 纳米薄膜主要采用物理法和化学法来制备，采 用物理法制备稀土氧化物纳米薄膜是以相应的 稀土氧化物或纯金属等为前驱物，通过电子束 蒸发或电子束轰击等过程，将前驱物沉积到预 置的衬底上而得到所需的稀土氧化物纳米薄膜。 采用物理方法制备的薄膜的机械稳定性和化学 稳定性高。化学法制膜主要有喷雾热解法、化 学气相沉积法和溶胶-凝胶法等，这些方法成 本低，易于操作，应用较为广泛。
稀土是什么 有什么用途 组成元素有哪些
稀土是什么？有什么用途？组成元素有哪些稀土是什么？稀土是一种矿物资源。
1794年芬兰化学家加多林从一块形似沥青的重质矿石中分离出第一种稀土“元素”——钇（yǐ）土。
因为当时发现的稀土矿物非常少，当时只能用化学法制得少量不溶于水的氧化物，历史上习惯地把这种氧化物称为“土”，因而得名稀土。
稀土是十七种化学金属元素的总称。
通常被分为轻稀土和重稀土两类。
轻稀土包括：镧（lán）、铈（shì）、镨（pǔ）、钕（nǚ）、钷（pǒ）、钐（shān）、铕（yǒu）。
重稀土包括：钆（gá）、铽（tè）、镝（dī）、钬（huǒ）、铒（ěr）、铥（diū）、镱（yì）、镥（lǔ）、钪（kàng）、钇（yǐ）。
稀土有多“稀有”？1、不可再生稀土是不可再生资源。
在勘探不充分的情况下，目前全世界现有稀土可开采近1000年，意味着世界范围内稀土不那么稀缺。
2、矿藏分布稀土矿藏主要集中在中国、美国、印度、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家。
中国是世界稀土资源储量最大的国家，也是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家，主要产区有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等。
其中，白云鄂博矿是世界最大的稀土矿山，占国内稀土资源储量的90%以上，号称“稀土之都”。
3、开采提炼虽然稀土没有黄金白银等贵重金属那么稀有，但由于稀土通常和其他矿物质混合在一起，故而开采和提炼成本高昂。
中国对全球稀土的影响力恰恰就集中于产量上。
“中国稀土之父”“中国稀土之父”是带领中国走进稀土强国、“国家最高科技奖”获得者徐光宪，他研究出来的“稀土串级萃取理论”，使中国稀土产量跃居世界首位，实现了稀土市场的“中国冲击”！稀土能做什么？稀土元素由于原子结构特殊，电子能级异常丰富，具有许多优异的光、电、磁、核等特性，加之化学性质十分活泼，能与其它元素组成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，被称作为“现代工业的维生素”、“工业黄金”、“新材料宝库”、“万能之土”。
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目前， 全球可开采利 用的稀土资源主要分布在 中国、 俄罗斯、 澳大利亚 和美国等国家， 其中我国 的稀土储量居于世界首位， 约占全球稀土总量的 50％ 左右 。
人们通常采用硅烷、 铝酸酯、 钛酸酯、 铝 -钛复合酯、 硼酸酯、 磷酸酯等偶联剂对无机粉体进行表面活化处理， 通过改变其颗粒表面 的极性或电性， 提高其表面的疏水性， 加强无机物与树脂基材的相容 性。
相容性的改善程度取决于高分子链的缠绕和分子间的作用力， 结 合力越强， 相容性改变就越明显。
稀土表面改性剂除具有常规的偶联作用外， 还能在各界面间形成 以稀土元素为中心的多向配位结合， 使得相容性和配伍性得以同步提 高， 进而全面提升复合材料性能 。
3、 TiO2光催化材料
纳米TiO2 在应用实践中存在一定的不足之处， 对太阳能利用 率较低。因此， 需要对TiO2 光催化材料进行改性研究。
溶胶凝胶法 被广泛用于制备稀土元素掺杂的 TiO2 光催化材料， 试验
证明稀土元素的掺杂能有效改善 TiO2 的光催化活性。 梁金生等借助电子自选共振技术和隧道扫描显微技术探索
。
02
复合材料是指由金属、 陶瓷等两种或两种以上不同物质组 合经复合工艺制备而成的多相固体材料。
这种复合材料在极大地弥补单一材料固有缺点的同时， 还能产生 单一材料不具有的特殊性能。 复合材料主要由基体相和增强相组成。其 中， 基体为连续相材料， 能将增强相材料固结为一体从而起到传递应 力的作用， 并发挥其改善材料性能的作用。
THANK YOU 感谢聆听，批评指导
在 218 合金中加入 0.5%Ce 或0.1 ～ 0.2%La 或 0.1％ Nd， 都能 极大地改善延伸率和机械加工性能。 在 122 合金中加入 2.0 ～ 3.0% 混合稀土金属或0.5 ～ 1.0 Ce(或 0.1%La 或 0.1 ～ 0.2%Nd) 能 使室温拉伸强度提高 70面广而又相对集中 的特点。
地质工作者已 在全国三分之二以 上的省（区）发现 上千处矿床、矿点， 全国稀土资源总量 的98％分 布在内 蒙 、 江西、广东、四川、 山东等地区。
形成北、南、 东、西的分布格局， 并具有北轻南重的 分布特点。
矿物材料是根据天然矿物的物理、 化学性能， 经过选矿、 加 工、 合成或晶体生长等过程， 研制出的具有不同用途的新型材料 。
复合材料的不断发展， 也使得稀土元素的应用开始向复合 材料领域拓展， 稀土元素的添加在改善不同材料间界面性能方 面逐渐受到重视。
稀土复合材料特点
1、提高金属类基体与增强相的润湿性 2、促进基体晶粒的细化 3、在金属基等复合材料中应用潜力巨大
000223
01
结构与 功能型 陶瓷
02
03
稀土有色 TiO 2 光 金属合金 催化材料
了稀土元素增强纳米 TiO2粉末光催化性能的机制并证明了稀土 掺杂后产生的新能级。 研究结果表明，羟基自由基数量的增加 不受紫外光照射的限制， 催化性能被明显提高。
4、阻燃复合材料
无机矿物增强改性高分子材料复合体系而言， 很多阻燃剂 和无机矿物粉体材料主要通过物理形式分散于树脂基材中的。 因此， 提高在基材树脂中的分散性和相容性就显得尤为重要。
随着材料结构的发展， 多元化、 功能化、 生态化和智能化的 矿物材料逐渐成为现代材料科学的重要组成部分， 也成为众多相关 工业域和学科关注的热点。 矿物材料具有多种多样的异性能， 在国 民生产和社会实践中发挥着越来越大的作用 。
稀土元素的添加可明显提高产品性能， 并起到改善工艺条件的 作用， 因此， 在材料制备和加工领域也将所利用的稀土元素称为 “多功能添加剂” 及“工业维生素” 等。
2、稀土有色金属合金
中国将稀土应用于钢铁及有色金属行业已处于世界前列， 为我国的航天发展、 国民经济和社会发展做出了极大的贡献。 合金通常能兼顾各组分的性质， 是新型材料的研究向。
在铸造铝合金中加入 1.0% 的混合稀土金属， 形成的铝合金 晶粒细化效应显著， 提高了合金材料的延伸率， 改善了材料的 机械加工性能。
稀土复合矿物材料 最新研究进展
郑清华 201900403
稀土复合 矿物材料
材
稀土资源的概况 材料特点
材料新进展 发展趋势与展望
0012
稀土元素 (Rare Earth)， 通常简称为 稀土 (RE或 R)， 共包
括 17 种化学元素， 分别是化学元素 周期表中镧系的 15 个元素， 以及与 镧系元素密切相关的两个元素 -- 钪(Sc) 和钇 (Y)
000224
稀土永磁材料 稀土催化材料 稀土储氢材料 高温耐热高强稀土镁合金
展望
稀土高新复合矿物材料对科技的发展和社会的进步有着巨 大的推动作用， 因此稀土的开发与应用将成为我国科技发展的 核心。
由于我国是稀土大国， 要使稀土工业健康持续的发展，并 保证在全球的领先地位， 我们就必须在稀土复材料的科研工作 中注意结合社会实际状况和国际状况， 保障我国稀土工业又好 又快又稳的发展。
04
阻燃复 合材料
1、结构与功能型陶瓷
先进结构陶瓷
稀土在陶瓷领域的应用主要依据稀 土元素的金属性、离子性以及电子衍生 的光学和磁学性能 。
主要在稀土基透明陶瓷、稀土纳米 陶瓷以及稀土玻璃陶瓷方面开展了一定 的 研究工作 。
S3N4 工作温度可达 1400℃ ， 是发 动机热区零件最适用的材料之一， 但 在制造 Si3N4零件时， 需使用 Y2O3、 CeO2等稀土氧化物作烧结助剂， 以便 在烧结时使之致密并提高 Si3N4的抗氧 化能力和高温强度。