稀土的性质及作为耐火材料添加剂的应用
发布日期： 2020-04-02 09:02:36 阅读量（875） 作者：张红稀土的发现过程经历了一个较为漫长的过程。瑞典人卡尔·阿累尼乌斯在1788年发现了一种黑色矿物，随后芬兰化学家约翰·加多林在1794年鉴定出这种矿物中含有一种未知的氧化物，最终1794年，瑞典化学家艾克贝进一步确认并且将之命名为钇土,这标志着第一个稀土元素Y的发现。随后经历历代科学家的努力，各种非放射性得稀土元素陆续被分离出来。稀土元素主要有以下三种存在形式：①矿物的基本组成元素(如独居石)②矿物的杂质元素(如磷灰石)③呈离子态被吸附于矿物质的表面或颗粒间(如各种粘土矿物)。我国稀土的存储量位于世界首位占世界的一半以上，因此我国稀土产业具有独特的优势。从18世纪末开始陆续发现了稀土，一般稀土是以氧化物状态被分离出来的，当时比较稀少，因而得名为稀土。目前，在我国的国防建设、现代化科学技术以及国民经济等领域都涉及到稀土新材料，尤其是各种高端产品的开发更离不开相关的稀土氧化物。
1、稀土的性质
一种元素的性质决定其相关使用性能，稀土元素也不例外，其应用性能与其性质密切相关，而决定稀土的物理性质(如硬度、晶体构型、熔点等)的主要因素是其原子和离子半径。稀土金属的熔点较高且随原子序数的增加而增大，但规律性不是很强。稀土元素一般都失去外层的s和d轨道电子，形成+3价态从而形成稀土氧化物，同时+3价态是稀土元素的特征氧化态。稀土氧化物熔点高达2000℃以上，不易挥发，同时稀土氧化物是具有电子导电与离子导电的混合导电半导体。电子导电指电子和空穴导电，而所谓离子性导电是指氧离子在氧空位中移动，其实质上就是氧离子导电。
2、稀土的应用
稀土在材料中的应用除了基于4f电子的光学和磁学性质直接作为基质组分或者功能中心进行使用外，还可以利用稀土元素的化学活泼性和大离子半径等化学性质调整材料的微观结构，从而改善材料的性能，其中稀土掺杂的半导体功能陶瓷就是一个主要种类。向耐火材料中添加稀土氧化物不仅可以提高和改善材料本身的强度和韧性，而且还可以降低其烧结温度并减少生产成本。
因稀土化合物无毒、高效，且具有独特的物理和化学性能使得其应用领域不断扩大，已由冶金、化工、陶瓷等领域的初级利用，逐步转化为在高性能储氢、发光等复合材料等领域的高级利用。稀土氧化物在陶瓷材料中的应用研究引起了相关研究者的广泛关注，研究发现向陶瓷材料中添加稀土氧化物后，使得陶瓷材料的相关使用性能在很大程度上得到了改善,从而保证了陶瓷材料的质量和性能可以在不同场合下得以使用。此外，稀土氧化物作为熔剂可促进烧结、改善陶瓷的微观结构以及掺杂改性作用等。
稀土氧化物作为添加剂改善了耐火材料的性质，其独特而显著的功效在改进材料的性能、及赋予其新功能等方面被呈现出来。王周福等人通过添加少量的稀土氧化物来增加了镁钙耐火材料的致密度，提高了该材料的致密度和抗侵蚀能力。因此，在不同的耐火材料中将稀土氧化物作为掺杂改性剂,可以极大地提高和改善材料的烧结性、致密性、显微结构和晶相组成，降低其烧结温度从而降低生产成本。基于此，将稀土化合物作为稳定剂、烧结助剂、掺杂改性剂应用到在耐火材料中的研究引起了人们的广泛关注，使得该研究成为了稀土应用和改变耐火材料性能研究的一个新领域。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
