2-1稀土磁性材料
稀土材料在电子器件中的应用
稀土材料在电子器件中的应用引言稀土元素是指周期表中的15个元素，即镧（La）、铈（Ce）、钕（Nd）、钷（Pr）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）和钆（Y）。
稀土材料因其特殊的物理和化学性质，在电子器件中具有广泛的应用。
本文将介绍稀土材料在电子器件中的应用。
稀土材料的特性稀土材料具有以下特性：1.磁性：稀土材料中的钕铁硼磁体具有高磁能积和优异的磁性性能，被广泛应用于电子器件中的磁头、电机和发电机等。
2.光学性能：稀土材料中的镧系元素具有丰富的能级结构，能够发射出可见光和近红外光，被应用于液晶显示器的背光源和激光器等器件中。
3.导电性：某些稀土材料，如钆和铈等，具有良好的导电性能，可以作为导线和电极材料使用。
4.发光性：稀土材料中的镧系元素可以发出强烈的荧光，并在荧光显示器、荧光灯和LED等光电器件中得到应用。
5.催化剂：稀土材料中的铈元素具有良好的氧化还原性质，被广泛应用于催化剂和电池材料中。
稀土材料在电子器件中的应用磁性材料稀土材料中的钕铁硼磁体因其高磁能积和优异的磁性性能，被广泛应用于电子器件中的磁头、电机和发电机等。
钕铁硼磁体具有高的剩磁和高的矫顽力，可以在小体积的条件下提供强大的磁力，使得电子器件具有更小、更轻、更高效的特点。
例如，钕铁硼磁体被用于磁头中，可以实现高密度的磁记录和快速数据读取。
光电器件稀土材料中的镧系元素可以发射出可见光和近红外光，因此被广泛应用于光电器件中。
例如，液晶显示器的背光源通常采用镧系荧光粉材料，其能够发出纯净的白光，使得显示器具有明亮、清晰的图像。
此外，镧系元素还用于激光器中，发射出稳定的激光光束，用于医疗、通信和科研等领域。
电极材料某些稀土材料，如钆和铈等，具有良好的导电性能，可以作为导线和电极材料使用。
这些材料具有低电阻率和优异的导电性，使得电子器件的功耗降低，效率提高。
稀土材料的种类及其应用领域
稀土材料的种类及其应用领域引言稀土元素是一组特殊的化学元素，总共包含17种元素，分别是钪（Sc）、钇（Y）和镧系元素（La～Lu）。
这些元素具有独特的电子结构和化学性质，因此在各种领域中有着广泛的应用。
本文将介绍一些常见的稀土材料种类以及它们在不同领域的应用。
稀土材料的分类稀土材料通常被分为两类：稀土金属和稀土化合物。
稀土金属稀土金属是指纯稀土元素或合金形式的稀土元素。
这些金属具有良好的导电性和热导性，在光学、磁性、电子等领域中有广泛的应用。
1.氧化物：稀土金属氧化物是一类常见的稀土金属材料。
其中，氧化锌（ZnO）是一种用于光学和电子器件中的半导体材料。
氧化钇（Y2O3）在涂料、陶瓷和玻璃中常用作增白剂和稀土添加剂。
2.合金：稀土金属也常用于合金中，以改善合金的力学性能和抗腐蚀性能。
例如，镍钇合金（Ni-Y）具有优异的高温抗蠕变性能，广泛应用于航空航天和石油化工行业。
稀土化合物稀土化合物是指稀土元素与其他元素形成的化合物。
由于稀土元素的特殊性质，这些化合物在光学、电子、磁性和荧光等领域中具有重要的应用价值。
1.磷酸盐：稀土磷酸盐是一类常见的稀土化合物，其具有良好的光学性质和荧光性能。
比如，镧系元素的磷酸盐常用于荧光粉和荧光显示器中，用于制造高亮度的显示屏。
2.钼酸盐：稀土钼酸盐也是一类重要的稀土化合物。
它们具有优异的光学和电子性能，广泛应用于高效能源器件和光电子器件中。
例如，钆钼酸盐（Gd2(MoO4)3）被研究用于太阳能电池和寿命延长材料。
稀土材料的应用领域稀土材料在许多领域中发挥着重要作用。
下面将介绍它们在一些领域中的应用。
光学领域稀土材料在光学领域中有着广泛的应用。
稀土磷酸盐和稀土玻璃常用于激光器、光纤放大器和显示器件中。
稀土材料的特殊能级结构使其能够在特定波长范围内发射特定颜色的光，因此在光学通信、生物医学和显示技术中具有重要作用。
电子领域稀土材料在电子领域中的应用主要体现在电子器件的制造和性能改善方面。
稀土永磁材料基础知识演示课件
* 陶瓷材料 原料：无机化合物 工艺：成型烧结、熔融固化、单晶生产 产品：普通陶瓷、新型陶瓷
* 高分子材料 原料：有机化合物 工艺：高温、高压精馏、蒸馏、聚合反应、化学反应 产品：高分子材料
-- 铸造类（Al-Ni-Co 铝镍钴） -- 铁氧体（Br-Ferrite，Sr-Ferrite） -- 稀土永磁（SmCo5、Sm2Co7、Nd2Fe14B） -- 其他
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磁性材料分类
?制约永磁材料的因素： -- 原材料资源 -- 磁性能的优劣 -- 价格高低
6
稀土永磁材料概况
? 50年代末 -60年代初 ---研发阶段 -- 1959 年BH（Max ）<1 -- 第一代稀土永磁材料： 钆钴GdCo5
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钕铁硼永磁材料制造工艺
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钕铁硼永磁材料制造工艺
NdFeB是按一定配比将金属钕、铁硼合金和为某种目的有意添加的金属料加 入真空感应炉，在氩气保护下熔炼成NdFeB合金
工作温度 小于80度 小于100度 小于120度 小于150度 小于180度 小于200度
矫顽力Hcj Hcj>12KOe Hcj>14KOe Hcj>17KOe Hcj>20KOe Hcj>25KOe Hcj>30KOe
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稀土永磁材料的特性、主要参数
解除外部磁场的时 候，残留在永磁材 料上的磁场称为剩 磁（Br）
为完全去除永磁材 料上的剩磁，施加 的外部反向磁场的 大小称之为矫顽力 （Hcj）
由外部磁场的强度与永磁材料被磁化的强度构成一个闭合循环曲线。
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稀土元素的结构与材料学性能
1、Ln3+的基态，4f轨道与正常的价电子轨道5d6S6P相比属内层，因此4f电子被有效地屏蔽起来，成为一种希气型结构的离子，所以f电子在通常情况下，不参加成键，难以杂化，只有更高能量的5d6S6P可以形成共价键，但CFSE相当小,约1000cm-1。 2、Ln3+离子半径比较大,是希气结构的离子与Ca2+、Sr2+、Ba2+相似。 Ca2+ 3S23P6 99pm Ba2+ 5S25P6 134pm Ln3+ 4f n5S25P6 106.1～85pm Al3+ 2S22P6 51pm
稀土镁合金比强度较高，对减轻飞机重量，提高战术性能具有广泛用前景。
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在冶金工业中的应用：稀土钛合金 70年代初，北京航空材料研究院（简称：航材院）在Ti－A1－Mo系钛合金中用稀土金属铈（Ce）取代部分铝、硅，限制了脆性相的析出，使合金在提高耐热强度的同时，也改善热稳定性能。
2、在石油化工
早在50年代我国仿制的飞机和导弹的蒙皮、框架及发动机机匣已采用稀土镁合金，70年代后，随着我国稀土工业的迅速发展，航空稀土开发应用跨入了自行研制的新阶段。新型稀土镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、非金属材料、功能材料及稀土电机产品也在歼击机、强击机、直升机、无人驾驶机、民航机以及导弹卫星等产品上逐步得到推广和应用。
1、在冶金工业中的应用：稀土镁合金
稀土镁合金强度高，对减轻飞机重量，提高战术性能具有广泛的应用前景。中国航空工业总公司研制的稀土镁合金包括铸造镁合金及变形镁合金约有10个牌号，很多牌号已用于生产，质量稳定。稀土元素在镁合金中溶解度大，因而有明显的热处理强化作用。在铸造和变型镁合金中加入金属钕、钇显著地提高强度和工艺性能。
稀土磁铁百科(二)
软磁材料的常用磁性能参数发布时间：2011年09月06日 | 类别：百科知识 | 点击次数：48 次磁铁饱和磁铁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。
矩形比：Br∕Bs矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，该数值取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，该数值与器件工作状态密切相关。
初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。
居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。
它确定了磁性物件工作的上限温度。
损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。
在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2）磁铁、磁钢、强磁等磁性材质发布时间：2011年09月07日 | 类别：百科知识 | 点击次数：30 次软磁材料。
软磁材料有较高的磁导率和磁铁感应强度，其功能主要是导磁、电磁铁能量的转换与传输。
软磁材料可分为合金薄带或薄片、非晶态合金薄带、磁介质、铁氧体等几类，主要用于制作磁性天线、电感器、变压器、磁头、耳机、继电器等。
详情查看软磁材料的常用磁性能参数永磁材料。
永磁材料即使在相当大的反向磁场磁钢作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性，可以用于制造扬声器、话筒、电表、显像管、磁轴承、复印机、控温计等。
压磁材料。
压磁材料在外加磁场作用下会发生机械形变，故又称磁致伸缩材料，可以作磁声或磁力能量的转换。
矩磁材料和磁记录材料。
稀土材料技术
稀土材料技术
稀土材料技术是指利用稀土元素制备和开发新型材料的技术。
稀土元素具有独特的化学和物理性质，可以用于制备多种新型材料，如催化剂、磁性材料、发光材料、高温超导材料、氢存储材料等。
稀土材料技术的主要应用领域包括：
1. 催化剂：稀土元素可以作为催化剂的活性组分，用于加速化学反应和提高反应选择性。
2. 磁性材料：稀土元素可以用于制备高性能的磁性材料，如永磁材料和磁性存储材料。
3. 发光材料：稀土元素可以作为发光材料的激发剂和发光中心，用于制备高亮度、高效率的发光材料，如LED和荧光材料。
4. 高温超导材料：稀土元素可以用于制备高温超导材料，具有重要的应用前景。
5. 氢存储材料：稀土元素可以作为氢存储材料的催化剂和吸附剂，用于制备高效的氢存储材料。
稀土材料技术的发展对于推动材料科学和工业技术的进步具有重要的意义。
随着技术的不断发展和应用领域的扩大，稀土材料技术将会有更加广阔的应用前景。
稀土纳米材料
2 稀土纳米材料的应用
稀土在环境材料方面的一项重要用途是作为汽车尾 气净化催化剂。它具有良好的催化活性、热稳定性、 气净化催化剂。它具有良好的催化活性、热稳定性、 抗毒性、 优势。 抗毒性、使用寿命和价格 优势。北京有色金属研究总 院研制的稀土尾气净化催化剂主要采用氧化铈， 院研制的稀土尾气净化催化剂主要采用氧化铈，中国 科学院大连化学物理研究所用铂/氧化锆· 科学院大连化学物理研究所用铂/氧化锆·氧化铈作为 催化剂。可使汽车尾气中的CO 一氧化碳）、HC（ CO（ ）、HC 催化剂。可使汽车尾气中的CO（一氧化碳）、HC（碳 氢化物）、NOX（氮氧化物）的净化率达到60% 70%乃 ）、NOX 60%氢化物）、NOX（氮氧化物）的净化率达到60%-70%乃 至更高。 至更高。 催化剂采用了稀土和其它氧化物等多成分的协同效 目前已开始应用于多种涂料、陶瓷、 应，目前已开始应用于多种涂料、陶瓷、搪瓷和水泥 制品等建筑材料方面，能产生良好的抗菌和净化效果。 制品等建筑材料方面，能产生良好的抗菌和净化效果。
2 3 稀土纳米永磁材料
在稀土金属的晶体中,由于 在稀土金属的晶体中 由于 ｆ层电子受到外层 ｓ 金属的晶体中 由于4ｆ层电子受到外层5ｓ 晶体场对4ｆ 和5ｐ电子层屏蔽的关系 晶体场对 ｆ电子轨道磁矩作 ｐ电子层屏蔽的关系,晶体场对 用甚弱,甚至不起作用 甚至不起作用。 用甚弱 甚至不起作用。所以稀土金属的原子磁矩包含 有4ｆ层电子轨道磁矩和自旋磁矩两部分的贡献 而铁元 ｆ层电子轨道磁矩和自旋磁矩两部分的贡献,而铁元 素仅有3ｄ层电子自旋磁矩作贡献。在稀土化合物中3 素仅有 ｄ层电子自旋磁矩作贡献。在稀土化合物中 ｄ和4ｆ金属原子磁矩都对化合物的磁矩有贡献 因此其 ｆ金属原子磁矩都对化合物的磁矩有贡献,因此其 磁性能更为优良。稀土永磁材料是将钐、 磁性能更为优良。稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土 金属与过渡金属(如铁 钴等)组成的合金 如铁、 组成的合金,用粉末冶金 金属与过渡金属 如铁、钴等 组成的合金 用粉末冶金 方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料 经磁场充磁后制得的一种磁性材料。 方法压型烧结 经磁场充磁后制得的一种磁性材料。
稀土金属在磁性材料中的作用机制
稀土金属在磁性材料中的作用机制在现代科技的众多领域中，磁性材料扮演着至关重要的角色，从电子设备到能源储存，从交通运输到医疗诊断，其应用无处不在。
而在这些高性能磁性材料的背后，稀土金属发挥着举足轻重的作用。
稀土金属，包括镧（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）以及钪（Sc）和钇（Y），以其独特的电子结构和物理化学性质，为磁性材料带来了卓越的性能提升。
要理解稀土金属在磁性材料中的作用机制，首先需要了解磁性的产生原理。
磁性材料中的磁性主要源于电子的自旋和轨道运动。
在原子中，电子围绕原子核运动，同时自身也在自旋。
电子的自旋会产生一个小磁矩，而电子的轨道运动也会产生磁矩。
当这些磁矩在材料中有序排列时，就会产生宏观的磁性。
稀土金属的原子具有未填满的 4f 电子壳层，这使得它们的电子结构非常特殊。
4f 电子受到的晶体场作用较弱，但其自旋轨道耦合作用较强。
这导致稀土金属离子具有较大的磁矩，而且其磁矩的方向和大小可以通过外部条件进行调控。
在永磁材料中，稀土金属的加入能够显著提高材料的矫顽力。
矫顽力是衡量永磁材料抵抗退磁能力的重要指标。
以钕铁硼（NdFeB）为例，钕（Nd）的引入使得材料中的磁晶各向异性大大增强。
磁晶各向异性是指磁性材料在不同晶体方向上具有不同的磁化难易程度。
在NdFeB 中，钕离子的磁矩与铁离子的磁矩相互作用，形成了强烈的各向异性场，使得磁化方向难以改变，从而提高了矫顽力。
这使得NdFeB 成为目前应用最广泛的高性能永磁材料之一，广泛应用于电机、风力发电、电动汽车等领域。
除了提高矫顽力，稀土金属还能够改善磁性材料的居里温度。
居里温度是指磁性材料从铁磁性转变为顺磁性的温度。
较高的居里温度意味着材料在更宽的温度范围内能够保持磁性。
例如，在钐钴（SmCo）永磁材料中，钐（Sm）和钴（Co）之间的相互作用使得材料的居里温度较高，从而在高温环境下仍能保持良好的磁性性能。