综合评述

  • 增材制造技术在永磁材料制备中的应用及展望

    朱晓宇;刘涛;王磊;王帅;方以坤;朱明刚;

    增材制造(3D打印)技术在永磁功能材料研究中的应用是人们关注热点。目前, 3D打印永磁材料的主要研究方向有永磁前驱粉末的制备方法、常温粘结打印技术、热粘结打印技术、烧结打印技术等。系统总结了不同3D打印技术制备永磁材料的研究现状,并对存在的问题与前景进行了分析。同时,介绍了采用激光熔融烧结技术制备铝镍钴永磁材料的初步结果,实验表明, 3D打印技术也可以制备出与常规铸造工艺性能相当的铝镍钴永磁体。

    2020年06期 v.38;No.188 715-723页 [查看摘要][在线阅读][下载 2155K]

稀土发光

  • UVC荧光粉YPO_4:Bi~(3+)的制备及发光性能表征

    肖勇强;陈鹏;朱月华;张娜;卓宁泽;

    采用高温固相法合成了Y_(1-x)PO_4:xBi~(3+)杀菌用短波紫外(ultraviolet C, UVC)荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)对荧光粉的晶型、表面形貌以及发光性能进行表征。实验结果表明:样品为四方锆石结构晶体, Bi~(3+)的掺杂并没有改变荧光粉的晶型; SEM图可以看出样品颗粒均匀,形貌较好;在226 nm的激发下, Bi~(3+)离子的最佳掺杂浓度x为0.01(摩尔分数),最佳烧结温度为1200℃,烧结时间为2 h,荧光粉发射波段在UVC区域,最佳的发射波长为241 nm,特别适用于紫外杀菌。

    2020年06期 v.38;No.188 724-729页 [查看摘要][在线阅读][下载 1876K]
  • 稀土双掺LiSr_4(BO_3)_3:Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉制备及发光性能研究

    吴幸雅;余冬燕;

    稀土离子掺杂的无机发光材料已被广泛应用于各种领域中,如等离子显示板(PDPs)、场发射显示器(FEDs)、白光LED(W-LEDs)等。采用高温固相法合成了LiSr_4(BO_3)_3:Ce~(3+), Tb~(3+)系列蓝色荧光粉,利用Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,通过5%(摩尔分数) Ce~(3+)的共掺杂,可以使得LiSr_4(BO_3)_3:0.03Tb~(3+)荧光粉的发射强度提高13.1倍。在LiSr_4(BO_3)_3:Ce~(3+), Tb~(3+)荧光粉中, Ce~(3+)到Tb~(3+)的能量传递机制为电四极-电四极相互作用,能量传递效率最高可达到66.9%。在25~250℃范围内, LiSr_4(BO_3)_3:0.05Ce~(3+)和LiSr_4(BO_3)_3:0.05Ce~(3+), 0.03Tb~(3+)荧光粉的相对发射强度随着温度的升高都呈线性降低。

    2020年06期 v.38;No.188 730-737页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K]
  • Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺杂NaLa(WO_4)_2上转换荧光粉的温度传感特性研究

    缪菊红;韦松;张祎;杨欣烨;李林珂;

    采用水热法制备了NaLa(WO_4)_2:Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)样品,在800℃进行了后期热处理。利用X射线衍射、场发射扫描电镜及荧光光谱仪对样品的晶体结构、微观形貌及温度传感特性进行了研究。结果表明:样品为纯的四方相,形貌为梭状微米晶,分散性好。在980 nm激光激发下,样品的发射峰位于475, 544, 658和689 nm,分别对应于~1G_4→~3H_6(Tm~(3+)),~5F_4,~5S_2→~5I_8(Ho~(3+)),~5F_5→~5I_8(Ho~(3+))和~3F_(2,3)→~3H_6(Tm~(3+))能级跃迁。基于荧光强度比技术,在293~553 K温度范围内,研究了I_(689)/I_(475),I_(689)/I_(544)和I_(689)/I_(658) 3个非热耦合能级对的温度传感特性,其最大测温绝对灵敏度S_A和相对灵敏度S_R分别达到了0.0352 K~(-1)和1.097%·K~(-1),表明该样品具有较好的温度传感性能,可用作光学温度传感器材料。

    2020年06期 v.38;No.188 738-743页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K]

稀土催化

  • 铋复合Nd~(3+):TiO_2纳米纤维制备及其光催化产氢性能

    孙大伟;李跃军;曹铁平;赵艳辉;许彦红;

    以静电纺丝技术制备的稀土Nd~(3+)掺杂TiO_2纳米纤维为基质,结合水热法制备了Bi/Nd~(3+):TiO_2复合纳米纤维光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和瞬时光电流(IP)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光电性能等进行表征。以三乙醇胺为牺牲剂,研究了Bi/Nd~(3+):TiO_2可见光催化产氢过程。结果表明:Bi作为一种新兴的非贵金属具有独特的等离子体光催化或辅助光催化性能,将其与稀土元素丰富的能级结构和4f电子跃迁特性相结合,对TiO_2进行双重修饰改性,有效提高了TiO_2的光催化活性和稳定性,可见光照射下产氢速率达到49.2μmol·g~(-1)·h~(-1)。

    2020年06期 v.38;No.188 744-751页 [查看摘要][在线阅读][下载 2865K]

磁学与磁性材料

  • 晶粒尺寸对NdFeB晶界扩散效果的影响

    程星华;李建;刘涛;周磊;喻晓军;李波;

    通过气流磨工艺将相同配比成分的NdFeB合金片粉碎成不同粒度的粉末,并经压制成型和烧结工艺制备出不同晶粒尺寸的基础烧结NdFeB永磁体,在相同工艺的镝晶界扩散工艺处理后形成晶界扩散磁体。通过实验研究分析,对比Dy晶界扩散前后磁体的晶粒尺寸变化、磁性能变化、 Dy含量和微观结果的变化,结果表明:晶粒尺寸在扩散过程中有轻微长大现象,晶粒尺寸4.46μm的基础磁体样品在Dy晶界扩散后,晶粒尺寸长大到5.21μm,样品矫顽力H_(cj)提高了571 kA·m~(-1),晶粒尺寸越小的基础磁体其面内晶界密度越大,相同工艺扩散过程中的Dy扩散量越多,面内晶界密度越大,扩散后的矫顽力提升量更多。

    2020年06期 v.38;No.188 752-758页 [查看摘要][在线阅读][下载 2155K]

稀土新材料

  • Ce~(3+)掺杂浓度对Cs_2LiYCl_6晶体闪烁性能的影响

    王绍涵;吴云涛;李焕英;史坚;郑普;任国浩;

    Cs_2LiYCl_6(缩写为CLYC:Ce)闪烁晶体具有良好的能量分辨率(~4.5%)、优异的线性非比例响应,出色的脉冲形状甄别能力,非常适用于进行中子/伽马分辨的国土安全领域。为了获得最佳Ce~(3+)离子掺杂浓度,利用坩埚下降法生长了Ce~(3+)离子掺杂浓度分别为0.1%, 0.3%, 0.5%, 0.7%, 1%(原子分数)的CLYC:Ce晶体,从每个晶体毛坯中取出一个尺寸为Φ11 mm×5 mm且无裂纹和包裹体的样品,测试了它们的光学和闪烁性能。发现Ce~(3+)离子掺杂浓度为0.3%~0.5%时, CLYC拥有相对更好的闪烁性能。在这个浓度范围内, CLYC的相对光输出为20000 photons/MeV。其中CLYC:0.5%Ce在~(137)Cs激发下的能量分辨率约为5.4%,衰减时间常数分别为:2.4, 24.4, 483.1和2855.2 ns,分别对应芯价发光、 Ce~(3+)直接捕获发光、二元V_k和电子扩散和STE向Ce~(3+)离子能量传递发光。

    2020年06期 v.38;No.188 759-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 3252K]

稀土金属学与火法冶金

  • 均匀化处理对Mg-Nd-Zn-Y-Zr合金组织及力学性能的影响

    苏再军;姜辉;肖宏超;

    通过光学显微镜(OM)、差热分析(DTA)、 X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及力学性能测试等方法,研究了均匀化处理对Mg-2.3Nd-0.5Zn-1.8Y-0.5Zr显微组织及力学性能的影响。结果表明:合金主要由α-Mg基体、 Mg_(12)Nd相及Zn-Zr相组成, Y元素固溶在Mg_(12)Nd相和基体中,无含Y相生成。经均匀化处理后, Mg_(12)Nd相逐渐溶入基体,晶内仅存有极少量Zn-Zr相。第二相强化及细晶强化效果的弱化抵消了固溶强化作用,合金的抗拉强度、屈服强度只略有提高;但晶界第二相溶入基体消除了裂纹源,伸长率提高了100%;合金最佳的均匀化处理工艺为505℃×6 h。

    2020年06期 v.38;No.188 768-774页 [查看摘要][在线阅读][下载 4715K]
  • 铝热还原制备Al-Sc合金的热力学调控

    王屹波;杨昇;蔡彬;

    通过热力学分析,建立了1223 K下传统Al热还原Sc_2O_3制备Al-Sc合金反应平衡的热力学模型。结果表明,对于传统Al热还原法, Sc收率随合金的Sc浓度升高而降低。通过传统Al热还原方法制备了不同Sc浓度的合金,验证了模型的可用性。为提高Sc回收率,在传统Al热还原法之基础上提出分段逆流Al热还原制备Al-Sc合金的方法,并建立了1223 K温度下分三段情况下各段反应的热力学模型。结果表明,通过对各段反应的热力学调控,能保证最终制备出高含Sc量合金的同时提高Sc_2O_3原料利用率。通过分段逆流热还原法制备了Sc浓度2%(质量分数)左右的Al-Sc合金,综合Sc收率达到90%以上。

    2020年06期 v.38;No.188 775-780页 [查看摘要][在线阅读][下载 1302K]
  • 扩散偶法测定La-Nd-Fe三元系873 K等温截面

    张奇;姚青荣;龙乾新;周怀营;王江;饶光辉;

    La-Nd-Fe三元相图对与La相关的稀土永磁材料的研发设计具有重要意义。探索了含有La和Nd的双稀土三元扩散偶的制备工艺,并成功制备出La-Nd-Fe三元扩散偶样品。根据局域平衡原理,采用电子探针微区元素分析(EPMA)技术测定了La-Nd-Fe三元系873 K等温截面相图,其由7个单相区、 11个两相区以及5个三相区组成。实验中发现了LaFe_2和NdFe_2相的存在,没有发现三元化合物。另外,本实验准确测定了各相的固溶度:La在Nd中的固溶度为48.62%(原子分数), Nd在La中的固溶度为38.77%, Nd在LaFe_2中的固溶度是12.73%, La在NdFe_2, Nd_2Fe_(17), Nd_5Fe_(17)中的固溶度分别是10.48%, 1.54%及3.29%。

    2020年06期 v.38;No.188 781-787页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K]
  • 基于FactSage计算的稀土氯化物溶液直接制备稀土氧化物热力学分析

    郭小惠;苏欢欢;伍永福;吴文远;

    稀土氯化物溶液直接热解制备稀土氧化物,由于其工艺流程短绿色环保越来越受到人们的重视,然而其化学反应过程本质分析不清制约该工艺的进一步推广。利用FactSage软件从热力学角度分析了温度和载气组成及浓度对热解反应产物的影响,建立了轻稀土氯化物水溶液经喷雾热解法生产轻稀土氧化物这一工艺过程的相图。研究发现:La, Nd, Sm和Eu氯化物发生热解反应的转变温度随原子序数的增加而降低; Ce和Pr氯化物热解过程中因发生价态变化需要有O_2的参加,其反应温度低于相邻的元素; La和Nd氯化物需经氯氧化物中间产物生成氧化物,其反应温度最高。对所有喷雾热解过程,低氯化物浓度和高O_2浓度(分压)都有利于氧化物的生成。对于有氯氧化物生成的LaCl_3,加入双氧水H_2O_2对转化温度降低的作用不大,是由于软件自身的缺陷所造成的。

    2020年06期 v.38;No.188 788-797页 [查看摘要][在线阅读][下载 4214K]

稀土应用

  • 草酸盐沉淀法制备不同形貌粒度的La_2O_3粉体

    刘泽芳;刘永畅;巫圣喜;张贵清;曹佐英;曾理;关文娟;李青刚;

    对草酸盐沉淀法制备多种形貌粒度的前驱体草酸镧及La_2O_3粉体材料进行了研究。以LaCl_3为原料,以Na_2C_2O_4为沉淀剂,采用直接沉淀法制备前驱体草酸镧,再通过煅烧制备La_2O_3粉体。考察了起始溶液pH值、反应物浓度、加料速度、反应温度、表面活性剂等因素对草酸镧粒度及形貌的影响,研究了煅烧温度、煅烧时间和煅烧机制对La_2O_3粉体粒度及形貌的影响。结果表明:控制不同的结晶条件可制备四边形片状、层状六面体、四棱柱型六面体等多种形貌和多种粒度的前驱体草酸镧;草酸镧晶体随加料速度的变慢按照一维、二维、三维的空间顺序长大;煅烧过程中,随着草酸镧分解,前驱体会先裂解产生细颗粒La_2O_3,产物La_2O_3颗粒随着温度升高及时间延长出现"烧结"长大情况,控制合适的煅烧条件可制得平均粒度为1μm的类球状La_2O_3粉体。

    2020年06期 v.38;No.188 798-807页 [查看摘要][在线阅读][下载 6389K]

稀土地矿

  • 南海表层沉积物稀土元素分布特征及资源前景

    王兆生;张盈;张振国;常国民;刘娜;姚纪明;夏世强;高莲凤;

    稀土是重要的战略资源,海洋是稀土矿产重要的赋存场所。以国家自然科学基金委员会首次南海科考表层沉积物样品为研究对象,利用扫描X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等开展了地球化学分析,重点探讨了南海表层沉积物中稀土元素的分布特征及其影响因素。数据显示,南海不同海域表层沉积物中稀土元素的含量差别较大, 25个站位中含量超过边缘海平均含量的有13个,超过大陆沉积物平均含量的有14个,最高含量为593.30×10~(-6)。纵向上,稀土元素含量有随沉积物厚度加深而增大的变化趋势。结合之前对南海多金属结核和结壳是稀土元素富集情况的研究,认为随着勘探工作的深入开展,有望发现具有开采价值的稀土资源远景区域。

    2020年06期 v.38;No.188 808-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K]
  • 微细粒氟碳铈矿与重晶石浮选行为差异研究

    王成行;时晗;邱显扬;胡真;

    氟碳铈矿与重晶石是轻稀土矿中密切共生的矿物,两者的分离优劣直接影响稀土精矿的品位。进行了3种捕收剂和6种调整剂体系中氟碳铈矿和重晶石的浮选行为差异试验、药剂作用前后Zeta电位变化检测。结果表明:油酸钠对两种矿物的捕收力均十分优良,但选择性差,水杨羟肟酸对氟碳铈矿具选择性,而十二烷基磺酸钠对重晶石具选择性;在油酸钠体系下,除CaCl_2和Al_2(SO_4)_3外,六偏磷酸钠、氟硅酸钠、硅酸钠、碳酸钠对氟碳铈矿均表现出强烈的抑制效果;在水杨羟肟酸体系下,对氟碳铈矿的抑制作用大小:六偏磷酸钠>氟硅酸钠>碳酸钠>氯化钙>硫酸铝>硅酸钠;在两种捕收剂体系下,对重晶石的抑制作用大小:六偏磷酸钠>硫酸铝>氟硅酸钠。在各种调整剂作用下,矿物表面电位发生了迁移,其规律与可浮性结果吻合。

    2020年06期 v.38;No.188 816-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 2390K]
  • 山东某稀土矿浮选过程及工艺优化

    郭春雷;王维维;金海龙;

    以山东某稀土矿13~#矿脉矿石为研究对象,在矿石性质研究的基础上,进行了浮选过程及工艺优化试验研究。结果表明:该矿石中稀土(REO)含量为5.56%,稀土矿物主要为碳铈钠石、氟碳钙铈矿、氟碳铈矿,且嵌布粒度较细,脉石矿物主要为方解石、石英和长石,而重晶石含量较少;在最优的工艺参数下,经过一次粗选、三次扫选、粗精和一扫精合并再磨、三次精选、中矿顺序返回的闭路流程后,可获得品位(REO)为47.26%,回收率(REO)为70.55%的稀土精矿。本研究为该部分矿石资源的利用提供技术支持。

    2020年06期 v.38;No.188 823-831页 [查看摘要][在线阅读][下载 1815K]
  • 云南省龙陵县茅草园稀土矿地质特征及成矿条件浅析

    何黎;吕庆松;杨啟岳;邢永辉;林相荣;杨春明;张利;

    茅草园地区稀土矿属风化壳离子吸附型稀土矿床,其稀土矿产于燕山期高黎贡山岩浆杂岩带的花岗岩风化壳中,并有稀土元素异常、成矿地质条件与之相对应。矿体主要赋存于风化壳的全风化粘土层和强风化花岗岩层中,其形态、产状受地形地貌控制。矿体主要呈面状分布,厚度随地形的变化而发生变化。矿石的矿物成分以表生粘土类矿物为主,稀土元素以离子状态吸附于粘土矿物中。稀土矿石样浸取率在全风化粘土层和强风化花岗岩层中最高。通过对矿床成因及成矿条件的初步研究得出了,花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的形成是受内生地质条件和表生地质条件双重控制,其成矿机制表现为有利的成矿母岩与风化壳很发育的地区及有利的气候、地形、地貌、构造条件相结合,促使母岩矿物中的稀土元素大量转变为风化壳中呈吸附状态的稀土离子,从而富集成矿。

    2020年06期 v.38;No.188 832-839页 [查看摘要][在线阅读][下载 2554K]
  • 白云鄂博东矿体深部霓石型铌稀土铁矿石矿物学特征研究

    金海龙;杨占峰;王其伟;王振江;魏威;

    采用多元素化学分析、单偏光显微镜、场发射扫描电镜、能谱仪等手段对白云鄂博东矿体深部霓石型稀土铁矿石化学成分、结构构造以及矿物特征等方面进行研究。结果显示,东矿体深部霓石型稀土铁矿石中铁矿物主要为原生磁铁矿;稀土品位高达8.50%,轻稀土占稀土总量的97.97%,中重稀土占2.03%,属于轻稀土富集型;矿石具有浸染条带状构造,磁铁矿呈自形-半自形不等粒结构;稀土矿物与铌矿物颗粒细小,形态产状多种多样,矿物共生组合与接触关系复杂,特征元素的来源还有待进一步证实。

    2020年06期 v.38;No.188 840-846页 [查看摘要][在线阅读][下载 3661K]