【文章內(nèi)容簡介】 粉，都可用于夜間自發(fā)光顯示器件?！　♂愪X石榴石（Y3Al5O12，簡稱YAG）是用途十分廣泛的一類晶體材料。摻釹釔鋁石榴石（YAG∶Nd）激光晶體具有良好的光學(xué)均勻性，機械強度高，物化性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)高，激光性能良好及生長工藝成熟等優(yōu)點，在室溫下可實現(xiàn)連續(xù)脈沖運轉(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)3∶Nd 3等新型激光晶體，可產(chǎn)生1060nm波長的激光輸出。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?！　≡谧钚滦偷恼彰骷夹g(shù)——半導(dǎo)體照明（LED）中，釔也能派上用場。可以被藍光有效激發(fā)的發(fā)黃光的鈰激活的稀土石榴石熒光體（Y，Gd）3(Al,Ga)5O12∶Ce3 與藍色InGaN LED芯片相結(jié)合，可實現(xiàn)新型半導(dǎo)體照明——白光LED，我國采用這種熒光體制作白光LED的技術(shù)已達到了國際先進水平?！　⊙趸愂枪腆w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極Ni（Zr，Y）O2X。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滑陶瓷復(fù)合材料。該材料具有團聚少，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，可以大大增強陶瓷材料的強度和韌性，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)動機、耐磨另部件、切削金屬刀頭刀具等方面。20世紀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)定性問題，一直未能工業(yè)化大量使用。2004年，我國采用釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)薄膜研制成功的CDMA移動通信用高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)，使釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)材料在我國首次獲得實際應(yīng)用，并使我國成為繼美國之后第二個實現(xiàn)超導(dǎo)濾波器在移動通信中應(yīng)用的國家，標志著稀土高溫超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)進入應(yīng)用時代?！　〖冣C酸釔晶體是長距離光纖通訊用優(yōu)質(zhì)材料，是性能極佳的雙折射晶體，具有雙折射率大、透過率高、透光波段范圍寬、抗潮解和易加工等特點，可廣泛應(yīng)用于光纖傳輸?shù)臒o源器件中，使傳輸光信號增大約十倍，提升信號強度，補償了傳輸損耗。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?！∠⊥猎劁埣捌鋺?yīng)用　　鋱屬于重稀土，在地殼中的豐度很低，,在稀土元素中排列第14位，僅僅高于銩、镥和钷。在我國白云鄂博稀土礦中，%，就是在含鋱最高的高釔離子型重稀土礦中，~%，可見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。化學(xué)反應(yīng)中可呈正三價和正四價，其氧化物分子式通常寫成Tb4O7，相當(dāng)于兩個TbO2和一個Tb2O3。雖然早在1843年瑞典的莫桑德（Karl ）就在“釔土”中發(fā)現(xiàn)了鋱，但100多年來，由于鋱的稀缺和貴重，使它長期未獲得實際應(yīng)用?！　〗?0年來，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)密集和知識密集型尖端技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)濟效益顯著，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。如果說是稀土彩電紅色熒光粉的誕生刺激了對釔和銪的需求，那么燈用稀土三基色綠色熒光粉則推動了鋱的應(yīng)用發(fā)展。在新型半導(dǎo)體照明用藍光激發(fā)的白色LED用熒光粉中也使用了鋱做激活劑。可用來制作鋱鋁磁光晶體熒光粉，利用藍光發(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?！　′堖€被用做醫(yī)用X射線增強屏的熒光粉激活劑，主要有有Gd2O2S∶Tb3 、GdTaO4∶Tb3 、Gd2SiO5∶Tb3 和Gd3Ga5O12∶Tb3 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，隨著多媒體和辦公自動化的高速發(fā)展，新型高容量磁光盤的需求日增。非晶態(tài)金屬鋱—過渡金屬合金薄膜已用作制造高性能磁光光盤。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，用作計算機存儲元件，存儲能力提高10～15倍，具有容量大及存取速度快等優(yōu)點，用于高存儲密度光盤，可擦涂數(shù)萬次，是電子信息存儲技術(shù)的重要材料。材料在磁場作用下發(fā)生長度或體積變化的現(xiàn)象稱磁致伸縮。鋱鏑鐵磁致伸縮材料是20世紀80年代新開發(fā)出來的新型功能材料，其磁致伸縮系數(shù)比一般磁致伸縮材料高約100～1000倍，因此被稱為超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Materials,GMM）。它能實現(xiàn)磁電能與機械能的高效轉(zhuǎn)換，具有轉(zhuǎn)換效率高、驅(qū)動電壓低、體積小、承受高壓性強、適于低頻工作等優(yōu)點，通過與計算機自動控制技術(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)用于精密機械致動器、傳感器、換能器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、微型助聽器、閥門控制、精密車床、機器人、蠕動馬達、阻尼減振和飛機機翼調(diào)節(jié)器等。美國邊緣技術(shù)公司（EdgeTechnologies）于1989年開始生產(chǎn)鋱鏑鐵超磁致伸縮材料，并將其商品牌號定名為TerfenolD，隨后瑞典、日本、俄羅斯、英國和澳大利亞等也相繼研究開發(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領(lǐng)域之一。　　總之，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)域處于無可取代的地位。但由于鋱價格昂貴，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。要合理開發(fā)和積極保護這類寶貴的鋱資源?；阡埖馁F重，要加強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。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)域中起著越來越重要的獨特作用。 　　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的能力，磁體矯頑力越高，越不容易退磁，使用期越長久。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，近年來盡管稀土市場總體陷入價格疲軟，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，有時加入鈥，其余為鐵。鋱鏑鐵磁致伸縮材料在磁場作用下發(fā)生長度或體積變化，是近年來新開發(fā)出來的新型功能材料，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，因此被稱為超磁致伸縮材料（ Giant Magnetostrictive Materials,GMM ）。它能實現(xiàn)磁電能與機械能的高效轉(zhuǎn)換，通過與計算機自動控制技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新出一系列新型技術(shù)和設(shè)備。起初用于海洋探測的聲納器，進而廣泛應(yīng)用于精密機械傳感器、換能器、燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門控制、微型助聽器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、太空望遠鏡的調(diào)節(jié)機構(gòu)和飛機機翼調(diào)節(jié)器等領(lǐng)域，在航空航天、潛艇超聲定位、海洋探測與開采、水下移動通訊、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)競爭力的重要智能材料。 2000 年以來，鋱鏑鐵稀土超磁致伸縮材料的市場平均年增長率一直保持在 50 ％以上，其快速發(fā)展勢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，這類材料屬于稀土與過渡金屬的非晶態(tài)薄膜 RETM, 其中 RE ＝ Gd 、 Tb 、 Dy ， TM=Fe,Co 。 RETM 非晶態(tài)垂直磁化膜具有較大各向異性，存儲密度高，具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度。因為是非晶態(tài)，故反射均勻，信噪比高，信號質(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。 　　三價鏑可用作熒光粉激活劑，目前主要用于稀土長余輝熒光粉。由于玻璃可以摻雜較高濃度的稀土激活離子，以玻璃做為長余輝發(fā)光材料的基質(zhì)可以制成長余輝發(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和標志指示等方面。 　　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、體育場館、展覽館大廳、建筑工地和碼頭照明、舞臺追光、彩色印刷、照相制版、曬版光源等方面。它正成為首都奧運會比賽場館照明的主角。鏑也可通過與鈥、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、機場、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、展館與商場櫥窗、車間照明等。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)輻射強度大，紅外輻射小，具有光線集中，光利用率高的特點，是農(nóng)科試驗、培養(yǎng)農(nóng)作物，加速植物生長的理想光源。適用于各種人工氣候箱、人工生物箱、溫室等場合作為人工輻射光源。可用鏑的鎢酸鹽制得發(fā)光薄膜。 鏑還被用于磁泡存儲材料。磁泡材料是指在一定外加磁場作用下具有磁泡疇的磁性薄膜材料，可用作信息存儲器，用于軍用微機、飛行記錄器、終端機、電話交換機、數(shù)控機床、機器人等方面。 　　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 MgOBaODy 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，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，對其獨當(dāng)一面的本征特性挖掘得還不夠，尚缺乏獨特而又量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域，其應(yīng)用市場還有待進一步開拓?！　∧壳扳€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、椎間盤突出、腎結(jié)石等眾多領(lǐng)域。由于對人眼安全，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，利用其獨特的熱汽化作用，手術(shù)無切口、無并發(fā)癥，不出血，術(shù)后疼痛輕，愈合快，可不住院。因而醫(yī)學(xué)界稱鈥激光技術(shù)的應(yīng)用是泌尿外科醫(yī)療劃時代的技術(shù)革命。　　美國在激光醫(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2/3以上的門診機構(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。這類激光治療儀不僅在國內(nèi)廣泛應(yīng)用，還大量出口。美國已批準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，我國生產(chǎn)的2μm激光晶體已達到國際水平，并能自行制造鈥激光治療設(shè)備。在我國，應(yīng)進一步加強科技創(chuàng)新，大力推廣鈥激光治療儀和鈥激光醫(yī)療技術(shù)，讓稀土為我國和世界人民健康造福。 　　象激光釹玻璃一樣，三價鈥離子也可用做激光玻璃，其優(yōu)點是：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的棒材或圓盤件。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行熱核聚變研究?！　♀€還被用作化學(xué)計量激光材料。輸出激光波長為2μm的HoF3是早在20世紀70年代就被首先發(fā)現(xiàn)的化學(xué)計量激光材料。化學(xué)計量激光材料潛在用途將是在集成光學(xué)、光通訊、測距等方面，并預(yù)示著在未來光計算機與半導(dǎo)體激光器將會有一番激烈的競爭。 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，在單一泵光的激勵之下，可同時實現(xiàn)準位相匹配倍頻與頻率上轉(zhuǎn)換這兩種截然不同的過程，獲得上轉(zhuǎn)換與倍頻光的同時輸出，從而填補了短波長激光器與雙波長激光器研究中的一個空白，可望在全色顯示、激光醫(yī)療、光通訊等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。　　鈥的另一個主要用途是用作金屬鹵化物燈添加劑。金屬鹵化物燈是一種氣體放電燈，它是在高壓汞燈基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，實質(zhì)上是一種添加了金屬鹵化物的高壓汞燈。鏑、鈥、鉺、銩、鈧等五種稀土元素碘化物均是制造金屬鹵化物燈的優(yōu)質(zhì)