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金屬鈧的應用與市場
時間:2017年02月10日   信息來源:本站原創    【 字體:

  由于具有獨特的性能,其在近20年中的開發利用取得了較快發展。目前,金屬已在宇航、火箭、導彈、電子、核能、激光、電光源和冶金等領域實現較好的應用。我國的消費結構與西方國家相比有明顯不同。從目前我國的應用領域狀況來看,今后我國的市場發展重點為AI-Sc合金及電光源材料。

目前生產金屬的工藝技術主要有熔鹽電解蒸餾法、金屬熱還原蒸餾法和電傳輸凈化蒸餾法。這三種方法各具有優缺點,但金屬熱還原蒸餾法由十具有工藝過程簡便,回收率高及成本低,主要設備易于操作和維修等優點,目前己成為生產金屬的主要方法。

鈧在各工業領域的作用

1.鈧在冶金材料中的應用

金屬在冶金中主要應用于合金添加劑及改性劑。在鋁或鋁基合金中加入鈧后,可有效地提高合金的性能,降低合金的重量,且對合金的強度、硬度、耐熱性、耐腐蝕性和焊接性等有明顯提高。

A1中加入Sc(<0.4%)使生成A 13Sc新相,可細化合金組織,提高再結晶度達150一200,使合金的強度、硬度和耐熱性大為改善;在A 1-M g-Zr系合金中加入Sc(0.75% )生成A 1M gScZr合金后性能改善明顯;在A 1-Li M g-Zr合金中加入Sc ( 0.1%一0.3% ),生成的A 1L iM gS cZ r合金后性能改善明顯。如上的A 1-Sc合金在長期的高溫下工作時還可防止脆化現象。因此,新制成的AL-Sc合金可作為優良的結構材料而被應用,如在宇航,航空,導彈,汽車和船舶等。這方面的前途較好,今后可能成為金屬鈧用量的大戶。有人計算過:在發射宇宙飛行器時,每增加1.0公斤的質量,要多用1萬美元投資。因AL-Sc合金重量輕,用其作結構材料,可使導彈的質量下降20% ,具有明顯的經濟效益。

     此外,加Sc后的A l-M g(2%-8.1%)-Sc (0.4%)合金系,經時效后的抗拉強度提高20%-35%,抗動極限可提高60%一80%,延伸率增加20%一25%。如在

合金M gY (11% )M n(0.6%)加入Sc 11%后,經300℃下時效則達流動極限60一80M P a,在350℃下時效60一80M P a,使更好應用。如在Ga-Sc中加入Sc后則可生成一種優良的金屬一陶瓷粘結劑及高級的涂層材料。如在T iC中加入Sc后,其硬度可提高到接近金剛石。在硼(B)中加入Sc后生成S cB 2產物可作為輕型耐溫合金和電子槍用的陰極組件。

    此外,向鐵水加入Sc后起著改性劑作用,以提高鑄鐵的性能。在Ct,中

加入Sc后可作為軍艦的耐腐蝕材料。在B aCu0中加入Sc后則生成了B aC u S c0的超導體材料,其臨界溫度提高到了98k而成為新的超導材料。

2. 鈧在新型電光源材料中的應用

    Sccl3及 Sc箔與Na制成的鈧一鈉燈是目前最新型的第二代照明燈。在高壓電作用下,鈧與鈉受激發產生了電子躍遷,鈉發出5890一5893A的譜線為黃色,而鈧為3613一4247A的譜線為蘭色,這兩種譜線互相結合而發出的燈光接近太陽光,其具有光度高、光色好、節電能、壽命長、破霧能強等優點。因此,該照明燈最適合于電視攝像、廣場、體育館、網球場、馬路和多雨多霧的場地照明。用于商場照明,可使購物者更易識別物品。實踐證明,鈧一鈉燈比白熾燈節電80%,使用壽命高達5000一25000小時(自熾燈為1000小時,路燈為3000小時)。因此,深受世界各國用戶的好評,用量增長較快。1981年,美國用該燈的普及率達40%一50% ,年用燈量達1000萬只以上,且普及率還在逐年提高。而日木用此燈量也達1000萬只左右。我國在2000年用燈量達700萬只,到2006年己達1600萬只,今后將發展更快。據估計,在2008年后的10年內,全世界用燈量將達到8000萬只以上,使用金屬鈧約為400kg以上,前景非常好。

3.鈧在激光材料中的應川

在釓鎵激光材料(GGG)中加入鈧是發展新型第二代激光材料的關鍵,且己經獲得了實現。在GGG中加入鈧后制成的

釓鎵鈧激光材料(GSGG),以鈧代替了一部分釓(Gd)而制成G d3Sc2G a30 12材料,用其生產的新型激光器的發射功率比同體積的其它激光器提高了二倍,并可達到大功率化和小型化激光裝置的目的,目前己在軍工上獲得了較好的使用,并逐步向民用工業中發展。

4.鈧在其他材料中的應用

目前金屬鈧在其它材料領域中應用也充分引起了人們的重視和關注。如在中子過濾器材料中加入鈧后,使過濾器在核燃料UOz過濾時,以防止UOz發生相變過程,利于穩定作業進行和便利生產。如含鈧的陰極槍用于彩電顯像管內,其槍電流密度提高4倍,陰極使用壽命增長3倍,其結果使彩電畫面清晰度倍增,觀視效果更佳。如加Sc的A 1-Sc合金用于制造焊材及體育器械的棒球棒、泉球棒、曲棍球桿和自行車橫梁等。前二者己在奧運會上被應用,其強度和硬度高,使用效果很好。如釔鐵石榴石中加入少量鈧后可改進其磁性,因鈧代替了部分鐵使其磁矩及磁導增強,居里溫度降低,更有利于在微波技術中的應用。還用于運輸機梁(1421型合金),在航空事業中發揮重要作用。在電池材料中加入鈧后可制成太陽能蓄電池,用途較廣。如在核能屏蔽材料中加入鈧后可制成用于高能輻射的核能屏蔽件。

    綜上所述,金屬鈧在各個工業部門中己取得較好的應用。從目前及發展趨勢看,在國內外的應用中,具有廣闊前景并己較好地實現產業化應用,其主要是加Sc的A 1-Sc型系列和電光源材料等,估計其用量將增長較快,也是鈧工業發展的原動力。