稀土金属资料

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1、稀土金属我国是举世公认的虹资源大国。稀土工业和稀土应用是从本世纪60年代开始伴随着世界性 的新技术潮流而迅猛崛起的一项新兴产业。稀土和稀土应用产品已深入到我们生活的各个领 域，但许多人对稀土还是感到陌生。我们在此开辟（北京稀土应用园地），就是和读者共同学 习稀土的有关知识，了解我国稀土资源的开发利用情况，介绍北京地区稀土应用现状与发展 展望，探讨稀土在国民经济发展中的重要作用和宣传国家对开发稀土及应用稀土的有关政策。 什么是稀土?稀土是稀土元素（或称稀土金属）的简称，是17种元索组成的一个金属大家 族，第三副族中的镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镜、镥等等 15个镧系元素（

2、拥有独特的4f 虹轨道）以及性质与它们相近的钪和钇。稀土是由18世纪 末被发现时而得名，当时认为它们很稀贵，其氧化物又有难溶于水的“土性”，故称为稀土。 现在看来，稀土在地壳中的重量百分含量（克拉克值）比铜、铅、锌、银等常见金属元索还 要高，性质也不像土，而是一组性质十分活泼的金属，但“稀土”这个奇特的名称却被沿用全 今。 从1794年发现第一个稀土元素钇，到1972年发现自然界的稀土元素钷，历经178年， 人们才把17种稀土元索全部在自然界中找到。今年由于工业提纯和冶炼技术的发展，除元素 钷以外，都能获得高纯的稀土氧化物和稀土金属。稀土的应用也随着科技的发展从初级到高 级，从19世纪末应用稀

3、土制造汽汽灯纱罩、打火石和弧光灯碳棒等初级应用产品发展到现在 把稀土广泛应用于彩电荧光屏、三基色节能灯、绿色高能充电电池、汽车尾气净化催化剂、 电脑驱动器、核磁共振成像仪、固体激光器、光纤通讯和磁悬浮列车等高科技领域。 我国是稀土资源最丰富的国家，稀土储量和产量均居世界首位，在19个省市自治区都发 现有稀土矿藏，而且矿物品种齐全。从北京沿京包铁路西行约800公里，就到了我国著名的 草原钢城-内蒙古包头市，再向北行150公里，能看到一座奇特的矿山，这就是举世闻名的白 云鄂博矿（“白云鄂博”在内蒙古语中是“富丽雄伟”的意思），它不但是座巨大的铁矿山（包钢钢 铁原料基地），还是世界最大的稀土矿山，稀

4、土储量几乎占世界总储量的一半（以轻稀土为主）， 而且因稀土与铁共生。可以随铁开采综合回收利用，生产成本低，市场竞争力强。在四川凉 山州和山东微山地区蕴藏着优质氟碳铈镧型轻稀土矿。广东和台湾沿海有丰富的独居石型稀 土矿。特别令世人瞩目的是在我国南岭地区，包括江西、广东、福建、湖南、广西等省（自治 区）蕴藏着我国所特有而又极为丰富的离子型稀土矿，它们所富含的钇、铽等中重稀土储量占 世界一半以上。稀土的分组&Nbsp; 根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离 子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组。 轻稀土（又称铈组）包括：镧、铈、错、钕、钷、钐

5、、铕、钆。 重稀土（又称钇组）包括：铽、镝、钦、铒、铥、镜、镥、钪、钇。称铈组或钇组，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇占优势而得名。稀土元素的主要物理化学性质 稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，而比其 他金属元素活泼。在17个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪，钇、镧递增，由镧 到镥递减，即镧元素最活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土元 素可以和氮、氢、碳、磷发生反应，易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。 稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物，因此在钢水中加入稀土，可以起 到净化钢的效果。由于稀土元素的金属原子半径比

6、铁的原子半径大，很容易填补在其品粒及 缺陷中，并生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使品粒细化而提高钢的性能。 稀土元素具有未充满的4f电子层结构，并由此而产生多种多样的电子能级。因此，稀土 可以作为优良的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀土广泛用于印染行业。而某些稀 土元素具有中子俘获截面积大的特性，如钐、铕、钆、镝和铒，可用作原子能反应堆的控制 材料和减速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小，则可作为反应堆燃料的稀释剂。 稀土具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的种子萌发，促进根系生长，促进植物 的光合作用。稀土金属的某些物理特性原子序

7、数元素原子 量离子 半 径（埃）密度（克/厘3）熔度 (C)沸点（C）氧化物 熔点 （C）比电阻欧姆厘 米 X106R3+离子磁 矩（波尔磁 子）热中子俘 获截面（靶）57La138.921.226.1992054230231556.80.008.958Ce140.131.186.76880452930195075.32.560.759Pr140.921.166.76993553020250068.03.6211.260Nd144.271.157.007102453180227064.33.684661Pm147.001.142.8362SM150.351.137.50410525163023

8、5088.01.55 1.65550063Eu152.001.135.166826101490205081.33.40 3.50460064Gd157.261.117.86813502027302350140.57.944600065Tb158.931.098.2531336253023879.74466Dy162.511.078.5651485202330234056.010.6110067Ho164.941.058.79914902330236087.010.66468Er167.271.049.0581500155026302355107.09.616669Tm168.941.049.3

9、18150016002130240079.07.611870Yb173.041.006.95982451530234627.04.53671Lu174.990.999.849165017501930240079.00.0010821Sc44.970.832.9951550160027501339Y88.921.064.4721552303026801.2717种稀土元素名称的由来及用途镧(La) 铜”这个元素是1839年被命名的，当时有个叫“莫桑德”的瑞典人发现铈土中含有其它元 素，他借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为“镧”。从此，镧便登上了历史舞台。 口镧的应用非常广泛，如应用于压电材

10、料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰 粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品 的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与“超级钙”的 美称。铈（Ce） 铈”这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命 名的，以纪念1801年发现的小行星谷神星。 口铈广泛应用于（1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车 玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻 璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约一

11、千多吨。（2）目 前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中。美国在这方 面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。（3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害 的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法 国罗纳普朗克公司。（4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸 浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域 中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化 硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。错（P

12、r） 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德 发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为“错钕”。“错钕”希腊语为“双生子”之意。 大约又过了 40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“错钕” 中分离出了两个元素，一个取名为“钕”，另一个则命名为“错”。这种“双生子”被分隔开了， 错元素也有了自己施展才华的广阔天地。 错是用量较大的稀土元素，其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。（1）错被广泛应用于 建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡 黄色，色调纯正、淡雅。（2）用于制造永磁体。选用

13、廉价的错钕金属代替纯钕金属制造永磁 材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器 件和马达上。（3）用于石迪催化裂化。以错钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油 裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量 不断增大。（4）错还可用于磨料抛光。另外，错在光纤领域的用途也越来越广。钗（Nd） 伴随着错元素的诞生，钕元素也应运而生，钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域 中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。口钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位，多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用 户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的

14、问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕 铁硼磁体磁能积高，被称作当代“永磁之王”，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还 应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.52.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和 耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广 泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手 术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。 随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素

15、将会有更广阔的利用空间。钷(Pm) 1947年，马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丹宁(L.E.Glendenin)和科里尔(C.E.Coryell) 从原子能反应堆用过的铀燃料中成功地分离出61号元素，用希腊神话中的神名普罗米修斯(Prometheus) 命名为钿(Promethium)。 口钿为核反应堆生产的人造放射性元素。钿的主要用途有(1)可作热源。为真空探测和人 造卫星提供辅助能量。(2) Pm147放出能量低的P射线，用于制造钿电池。作为导弹制导仪 器及钟表的电源。此种电池体积小，能连续使用数年之久。此外，钿还用于便携式X-射线仪、 制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。彩(S

16、m) 1879年，波依斯包德莱从铌钇矿得到的“错钕”中发现了新的稀土元素，并根据这种矿石 的名称命名为钐。口钐呈浅黄色，是做钐钴系永磁体的原料，钐钻磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这 种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了 SmCo5系，后期发明了 Sm2Co17 系。现在是以后者的需求为主。钐钻磁体所用的氧化钐的纯度不需太高，从成本方面考虑， 主要使用95%左右的产品。此外，氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外，钐还具有 核性质，可用作原子能反应堆的结构材料，屏敝材料和控制材料，使核裂变产生巨大的能量 得以安全利用。铕(Eu) 1901 年，德马凯(Eugen

17、e-Antole Demarcay)从“钐”中发现了新元素，取名为车有(Europium)。 这大概是根据欧洲(EuroPE) 一词命名的。氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉 的激活剂，Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S:Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等 最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧 化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光 学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展 身手。钆(Gd) 1880年，瑞士的马里格纳克(Gde MarignAC

18、) 将“分离成两个元素，其中一个由索里 特证实是钐元素，另一个元素得到波依斯包德莱的研究确认，1886年，马里格纳克为了纪念 钇元素的发现者 研究稀土的先驱荷兰化学家加多林(Gado Linium)，将这个新元素命名为包。 口包在现代技革新中将起重要作用。它的主要用途有：(1)其水溶性顺磁络合物在医疗上 可提高人体的核磁共振(NMR)成像信号。(2)其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射 线荧光屏的基质栅网。(3)在包镓石榴石中的包对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。(4) 在无Camot循环限制时，可用作固态磁致冷介质。（5）用作控制核电站的连锁反应级别的抑 制剂，以保证核反应的安全。（6）用

19、作钐钻磁体的添加剂，以保证性能不随温度而变化。另 外，氧化钆与镧一起使用，有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用 于制造电容器、x射线增感屏。在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用，现已取得突破性进展，室 温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。铽（Tb） 1843年瑞典的莫桑德（Karl GMosander）通过对钇土的研究，发现钛元素（Terbium） o 钛的应用大多涉及高技术领域，是技术密集、知识密集型的尖端项目，又是具有显著经济效 益的项目，有着诱人的发展前景。主要应用领域有：（1）荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉 的激活剂，如钛激活

20、的磷酸盐基质、钛激活的硅酸盐基质、钛激活的铈镁铝酸盐基质，在激 发状态下均发出绿色光。（2）磁光贮存材料，近年来钛系磁光材料已达到大量生产的规模， 用Tb-Fe非晶态薄膜研制的磁光光盘，作计算机存储元件，存储能力提高1015倍。（3）磁 光玻璃，含钛的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的 关键材料。特别是钛镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制，更是开辟了钛的新用途， Terfenol是70年代才发现的新型材料，该合金中有一半成份为钛和镝，有时加入钬，其余为 铁，该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制，当Terfenol置于一个磁场中时，其尺寸 的变化比

21、一般磁性材料变化大，这种变化可以使一些精密机械运动得以实现。钛镝铁开始主 要用于声纳，目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械 致动器、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器等领域。镝（Dy） 1886年，法国人波依斯包德莱成功地将钦分离成两个元素，一个仍称为钦，而另一个根 据从钦中“难以得到”的意思取名为镝（dysprosium）。镝目前在许多高技术领域起着越来越重 要的作用，镝的最主要用途是（1）作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用，在这种磁体中添加 23%左右的镝，可提高其矫顽力，过去镝的需求量不大，但随着钕铁硼磁体需求的增加，它 成为必要的添加元素，品位必须在959

22、9.9%左右，需求也在迅速增加。（2）镝用作荧光粉 激活剂，三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的激活离子，它主要由两个发射 带组成，一为黄光发射，另一为蓝光发射，掺镝的发光材料可作为三基色荧光粉。（3）镝是 制备大磁致伸缩合金钛镝铁（Terfenol）合金的必要的金属原料，能使一些机械运动的精密活 动得以实现。（4）镝金属可用做磁光存贮材料，具有较高的记录速度和读数敏感度。（5）用 于镝灯的制备，在镝灯中采用的工作物质是碘化镝，这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、 体积小、电孤稳定等优点，已用于电影、印刷等照明光源。（6）由于镝元素具有中子俘获截 面积大的特性，在原子能工业中用来测定中

23、子能谱或做中子吸收剂。（7） Dy3Al5O12还可用 作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展，镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。钦（Ho） 十九世纪后半叶，由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表，再加上稀土元素电化学 分离工艺的进展，更加促进了新的稀土元素的发现。1879年，瑞典人克利夫发现了钦元素并 以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬（holmium）。口钬的应用领域目前还有待于进一步开发，用量不是很大，最近，包钢稀土研究院采用高 温高真空蒸馏提纯技术，研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬Ho/LRE99.9%。目前钬 的主要用途有：用作金属卤素灯添加剂，金属卤素灯是一种气体放电灯，它是

24、在高压汞灯基 础上发展起来的，其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘 化物，在气体放电时发出不同的谱线光色。在钦灯中采用的工作物质是碘化钦，在电弧区可 以获得较高的金属原子浓度，从而大大提高了辐射效能。（2）钦可以用作钇铁或钇铝石榴石 的添加剂；（3）掺钦的钇铝石榴石（Ho:YAG）可发射2呻激光，人体组织对2四m激光吸收 率高，几乎比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激光器进行医疗手术时，不但可以提 高手术效率和精度，而且可使热损伤区域减至更小。钦晶体产生的自由光束可消除脂肪而不 会产生过大的热量，从而减少对健康组织产生的热损伤，据报道美国用钦激光治疗青光

25、服， 可以减少患者手术的痛苦。我国2pm激光晶体的水平已达到国际水平，应大力开发生产这种 激光晶体。（4）在磁致伸缩合金Terfenol-D中，也可以加入少量的钦，从而降低合金饱和磁 化所需的外场。（5）另外用掺钦的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等 光通讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。铒（Er） 1843年，瑞典的莫桑德发现了钳元素（Erbium）。钳的光学性质非常突出，一直是人们 关注的问题：（1）Er3+在1550nm处的光发射具有特殊意义，因为该波长正好位于光纤通讯 的光学纤维的最低损失，钳离子（Er3+）受到波长980nm、1480nm的光激发后，从基态

26、4I15/2 跃迁至高能态4I13/2，当处于高能态的Er3+再跃迁回至基态时发射出1550nm波长的光，石 英光纤可传送各种不同波长的光，但不同的光光衰率不同，1550nm频带的光在石英光纤中传 输时光衰减率最低（0.15分贝/公里），几乎为下限极限衰减率。因此，光纤通信在1550nm处 作信号光时，光损失最小。这样，如果把适当浓度的钳掺入合适的基质中，可依据激光原理 作用，放大器能够补偿通讯系统中的损耗，因此在需要放大波长1550nm光信号的电讯网络 中，掺钳光纤放大器是必不可少的光学器件，目前掺钳的二氧化硅纤维放大器已实现商业化。 据报道，为避免无用的吸收，光纤中钳的掺杂量几十至几百PP

27、m。光纤通信的迅猛发展，将 开辟钳的应用新领域。（2）另外掺钳的激光晶体及其输出的1730nm激光和1550nm激光对人 的眼睛安全，大气传输性能较好，对战场的硝烟穿透能力较强，保密性好，不易被敌人探测， 照射军事目标的对比度较大，已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。（3）Er3+ 加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，是目前输出脉冲能量最大，输出功率最高的固体激 光材料。（4）Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。（5）另外钳也可应用于眼镜片玻 璃、结品玻璃的脱色和着色等。铥（Tm） 口铥元素是1879年瑞典的克利夫发现的，并以斯堪迪那维亚（Scandinavia）的旧名Thu

28、le 命名为车丢（Thulium）。 口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

29、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。镜（Yb） 1878年，查尔斯（Jean Charles）和马利格纳克（Gde Marignac ）在“铒”中发现了新的稀 土元素，这个元素由伊特必（Ytterby）命名为镜（Ytterbium）。 口镜的主要用途有（1）作热屏蔽涂层材料。镜能明显地改善电沉积锌层的耐蚀性，而且含 镜镀层比不含镜镀层品粒细小，均匀

30、致密。（2）作磁致伸缩材料。这种材料具有超磁致伸缩 性即在磁场中膨胀的特性。该合金主要由镜/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成，并加入一定比 例的锰，以便产生超磁致伸缩性。（3）用于测定压力的镜元件，试验证明，镜元件在标定的 压力范围内灵敏度高，同时为镜在压力测定应用方面开辟了一个新途径。（4）磨牙空洞的树 脂基填料，以替换过去普遍使用银汞合金。（5）日本学者成功地完成了掺镜钆镓石榴石埋置 线路波导激光器的制备工作，这一工作的完成对激光技术的进一步发展很有意义。另外，镜 还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件（磁泡）添加剂、和玻璃纤维助熔 剂以及光学玻璃添加剂等。镥（Lu） 1907年

31、，韦尔斯巴赫和尤贝恩（GUrbain ）各自进行研究，用不同的分离方法从“镜”中 又发现了一个新元素，韦尔斯巴赫把这个元素取名为Cp（CASSiopeium），尤贝恩根据巴黎的 旧名lutece将其命名为Lu（Lutetium）。后来发现Cp和Lu是同一元素，便统一称为镥。 口镥的主要用途有（1）制造某些特殊合金。例如镥铝合金可用于中子活化分析。（2）稳定 的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用。（3）钇铁或钇铝石榴石的添 加元素，改善某些性能。（4）磁泡贮存器的原料。（5） 一种复合功能晶体掺镥四硼酸铝钇钕， 属于盐溶液冷却生长晶体的技术领域，实验证明，掺镥NYAB晶体在光学

32、均匀性和激光性能 方面均优于NYAB晶体。（6）经国外有关部门研究发现，镥在电致变色显示和低维分子半导 体中具有潜在的用途。此外，镥还用于能源电池技术以及荧光粉的激活剂等。钉（Y） 1788年，一位以研究化学和矿物学、收集矿石的业余爱好者瑞典军官卡尔阿雷尼乌斯 （Karl Arrhenius）在斯德哥尔摩湾外的伊特必村（Ytterby），发现了外观象沥青和煤一样的黑色矿物，按当地的地名命名为伊特必矿（YtterblTe）。1794年芬兰化学家约翰加多林分析了 这种伊特必矿样品。发现其中除铍、硅、铁的氧化物外，还含有约38%的未知元素的氧化物 兼，新土。1797年，瑞典化学家埃克贝格（Ander

33、s GusTaf Ekeberg）确认了这种“新土，命名 为钇土（Yttria,钇的氧化物之意）。 口钇是一种用途广泛的金属，主要用途有：（1）钢铁及有色合金的添加剂。FeCR合金通常 含0.5-4%钇，钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加适量的富钇混 合稀土后，合金的综合性能得到明显的改善，可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件 上；在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土，可提高合金导电率；该合金已为国内大多数电线厂 采用；在铜合金中加入钇，提高了导电性和机械强度。（2）含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材 料，可用来研制发动机部件。（3）用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对

34、大型构件进行钻 孔、切削和焊接等机械加工。（4）由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏，荧光亮度 高，对散射光的吸收低，抗高温和抗机械磨损性能好。（5）含钇达90%的高钇结构合金，可 以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。（6）目前倍受人们关注的掺钇SrZrO3高温 质子传导材料，对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义。 此外，钇还用于耐高温喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。钪(Sc) 1879年，瑞典的化学教授尼尔森(L.F.Nilson, 18401899)和克莱夫(P.T.Cleve, 18401905) 差

35、不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金矿中找到了一种新元素。他们给这一元素定名为 “Scandium”(铳)，铳就是门捷列夫当初所预言的“类硼”元素。他们的发现再次证明了元素周 期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。口铳比起钇和镧系元素来，由于离子半径特别小，氢氧化物的碱性也特别弱，因此，铳和 稀土元素混在一起时，用氨(或极稀的碱)处理，铳将首先析出，故应用“分级沉淀”法可比 较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离，由于 硝酸铳最容易分解，从而达到分离的目的。 用电解的方法可制得金属铳，在炼铳时将ScCl3、KCl、LICl共熔，以熔融的锌为阴极电 解之，使铳在锌

36、极上析出，然后将锌蒸去可得金属铳。另外，在加工矿石生产铀、钍和镧系 元素时易回收铳。钨、锡矿中综合回收伴生的铳也是铳的重要来源之一。 口铳在化合物中主要呈3价态，在空气中容易氧化成Sc2O3而失去金属光泽变成暗灰色。口铳能与热水作用放出氢，也易溶于酸，是一种强还原剂。口铳的氧化物及氢氧化物只显碱性，但其盐灰几乎不能水解。铳的氯化物为白色结品，易 溶于水并能在空气中潮解。 在冶金工业中，铳常用于制造合金(合金的添加剂)，以改善合金的强度、硬度和耐热和 性能。如，在铁水中加入少量的铳，可显著改善铸铁的性能，少量的铳加入铝中，可改善其 强度和耐热性。在电子工业中，铳可用作各种半导体器件，如铳的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了 国内外的注意，含铳的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途。在化学工业上，用铳化合物作酒精脱氢及脱水剂，生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效 催化剂。 在玻璃工业中，可以制造含铳的特种玻璃。 在电光源工业中，含铳和钠制成的铳钠灯，具有效率高和光色正的优点。 口自然界中铳均以45Sc形式存在，另外，铳还有9种放射性同位素，即4044Sc和46 49Sc。其中，46Sc作为示踪剂，已在化工、冶金及海洋学等方面使用。在医学上，国外还有 人研究用46Sc来医治癌症。铳的性质及用途。