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第1章 稀土资源及其材料应用 1

1.1 稀土元素概述 1

1.1.1 稀土元素 1

1.1.2 稀土元素的分类 1

1.2 稀土矿物资源 2

1.2.1 自然界的稀土元素 2

1.2.2 稀土元素在矿物中的赋存状态 3

1.2.3 稀土的主要工业矿物 3

1.2.4 世界稀土资源概况 7

1.3 稀土工业概况 8

1.3.1 世界稀土工业简况 8

1.3.2 中国稀土工业的发展 9

1.4 稀土材料应用现状和展望 10

1.4.1 稀土在传统材料领域的应用 12

1.4.2 稀土在新材料领域的应用 13

第2章 稀土元素的结构与材料学性能 19

2.1 稀土元素的结构特点与价态 19

2.1.1 稀土元素在周期表中处于特殊位置 19

2.1.2 稀土元素的电子层结构特点 19

2.1.3 稀土元素的价态 20

2.2 稀土元素的晶体结构 21

2.2.1 稀土金属晶体的室温结构 21

2.2.2 稀土金属的同素异型转变 22

2.3 稀土元素的物理化学性质 23

2.3.1 稀土元素的一般物理性质 23

2.3.2 稀土元素的电学性质 24

2.3.3 稀土元素的光学性质 24

2.3.4 稀土元素的磁学性质 28

2.3.5 稀土元素的化学性质 30

2.4 稀土元素的材料学性能 32

2.4.1 稀土元素的力学性能 32

2.4.2 稀土金属的工艺学性能 33

2.5 稀土元素特性的材料学应用 33

第3章 稀土化合物及其材料应用 35

3.1 稀土化合物的一般性质 35

3.2 稀土元素的几种非金属化合物 37

3.2.1 稀土氢化物 37

3.2.2 稀土硼化物 38

3.2.3 稀土碳化物 40

3.2.4 稀土硅化物 40

3.2.5 稀土氮化物 41

3.2.6 稀土硫化物 42

3.2.7 稀土氧化物与氢氧化物 44

3.2.8 稀土卤化物 47

3.3 稀土元素的几种含氧酸盐 48

3.3.1 稀土碳酸盐 48

3.3.2 稀土草酸盐 50

3.3.3 稀土硅酸盐 51

3.3.4 稀土硝酸盐 51

3.3.5 稀土磷酸盐 52

3.3.6 稀土硫酸盐 53

3.3.7 稀土卤酸盐 54

3.4 稀土元素配位化合物 55

3.4.1 稀土配合物的特性 55

3.4.2 稀土配合物的主要类型 57

3.4.3 稀土配合物的制备 58

3.4.4 稀土与无机配体生成的配合物 59

3.4.5 稀土与有机配体生成的配合物 61

3.4.6 稀土多元配合物和多核配合物 67

3.4.7 稀土金属有机化合物 69

3.4.8 稀土配合物在材料领域的主要应用 75

第4章 稀土材料的制备技术 77

4.1 概述 77

4.1.1 稀土材料制备过程与性能控制 78

4.1.2 稀土材料前驱体 79

4.2 稀土分离与湿法冶金技术 80

4.2.1 从稀土矿中提取混合稀土 80

4.2.2 稀土分离与高纯化技术 82

4.3 稀土材料制备技术 93

4.3.1 材料设计 93

4.3.2 组合材料学 94

4.3.3 稀土微纳米粉体材料制备技术 95

4.3.4 稀土复合氧化物的合成与结构 107

4.3.5 稀土金属与合金材料制备技术 110

第5章 稀土金属及合金 113

5.1 概述 113

5.2 稀土金属冶金的基本概念及热力学计算 113

5.2.1 稀土熔盐电解的电极过程 113

5.2.2 熔盐电解过程热力学计算 114

5.2.3 热还原过程热力学计算 118

5.3 稀土氯化物的熔盐电解 119

5.3.1 稀土氯化物熔盐电解质的性质与组成 119

5.3.2 稀土氯化物熔盐电解的电极过程 123

5.3.3 稀土氯化物熔盐电解的工艺实践 124

5.3.4 稀土氯化物熔盐电解的电流效率及其影响因素 126

5.4 稀土氧化物-氟化物的熔盐电解 128

5.4.1 稀土氧化物-氟化物熔盐电解的基本原理&1 29

5.4.2 稀土氧化物-氟化物熔盐电解的工艺实践 131

5.4.3 稀土两种熔盐体系电解的比较 132

5.5 熔盐电解法直接制取稀土合金 133

5.5.1 液体阴极电解法制取稀土中间合金 133

5.5.2 电解共析法制取稀土中间合金 134

5.5.3 固体自耗阴极电解法制取稀土中间合金 135

5.6 还原法制取稀土金属和合金 136

5.6.1 金属热还原法制取稀土金属 137

5.6.2 金属热还原法直接制取稀土合金 144

5.6.3 制取稀土金属的其他方法 148

第6章 稀土磁性材料 150

6.1 磁学基础 150

6.1.1 物质的磁性 150

6.1.2 铁磁物质的特性 151

6.1.3 磁性材料的种类和特性 152

6.2 稀土永磁材料 155

6.2.1 稀土永磁材料的种类 155

6.2.2 几种主要的稀土永磁材料 156

6.2.3 稀土永磁材料的应用 167

6.3 稀土磁致伸缩材料 172

6.3.1 磁致伸缩效应及机理 173

6.3.2 稀土超磁致伸缩材料的制备 174

6.3.3 稀土超磁致伸缩材料的性能 175

6.3.4 稀土超磁致伸缩材料的应用 177

6.4 稀土磁致冷材料 179

6.4.1 磁致冷的基本概念 179

6.4.2 稀土磁致冷材料的特性 180

6.4.3 稀土磁致冷材料的应用 180

6.5 稀土磁光材料 182

6.5.1 磁光效应 182

6.5.2 磁光材料制备技术 183

6.5.3 几种稀土磁光材料及其应用 184

6.6 稀土磁泡材料 190

6.6.1 磁泡的结构与特性 190

6.6.2 磁泡膜的制备 192

6.6.3 稀土磁泡材料及应用 193

第7章 稀土发光和激光材料 194

7.1 发光材料及其发光性能 194

7.1.1 发光材料的基本概念 194

7.1.2 发光材料的发光性能 196

7.2 稀土发光材料的性能特点 200

7.2.1 稀土离子的能级跃迁及光谱特性 200

7.2.2 稀土发光材料的优异性能 202

7.2.3 稀土发光材料的种类和应用 202

7.3 稀土阴极射线发光材料 204

7.3.1 稀土红色荧光粉 204

7.3.2 稀土绿色荧光粉 206

7.3.3 稀土蓝色荧光粉 209

7.3.4 终端显示器用稀土荧光粉 210

7.3.5 稀土飞点扫描荧光体 212

7.4 稀土光致发光材料 212

7.4.1 紧凑型荧光灯用稀土三基色荧光粉 212

7.4.2 高压汞灯用稀土荧光粉 214

7.4.3 稀土金属卤化物灯荧光粉 214

7.4.4 稀土长余辉发光材料 216

7.5 稀土电致发光材料 220

7.5.1 稀土无机电致发光材料 221

7.5.2 稀土有机电致发光材料 223

7.6 稀土X射线发光材料 224

7.6.1 稀土激活的稀土钽酸盐 225

7.6.2 稀土激活的硫氧化物 226

7.6.3 稀土激活的卤氧化镧 226

7.6.4 稀土激活的碱土氟卤化物 227

7.6.5 CT探测器用稀土发光材料 228

7.6.6 稀土PSL材料 229

7.7 其他稀土发光材料 230

7.7.1 稀土闪烁体 230

7.7.2 稀土上转换发光材料 233

7.8 稀土激光材料 235

7.8.1 稀土激光原理 236

7.8.2 稀土固体激光材料 237

7.8.3 稀土液体激光材料 242

7.8.4 稀土气体激光材料 243

7.8.5 用于激光技术中的其他稀土材料 244

第8章 稀土玻璃和陶瓷 246

8.1 稀土玻璃概述 246

8.1.1 光学玻璃 246

8.1.2 稀土玻璃组成及结构 246

8.1.3 稀土在玻璃中的作用 247

8.1.4 稀土有色玻璃 247

8.2 稀土光学玻璃 248

8.2.1 镧系光学玻璃 248

8.2.2 稀土光致变色玻璃 249

8.3 稀土发光玻璃 249

8.4 稀土光学功能玻璃 250

8.4.1 稀土非线性光学功能玻璃 250

8.4.2 稀土非线性光学功能玻璃的制备方法 252

8.4.3 稀土红外-可见光上转换玻璃 252

8.4.4 稀土磁光玻璃 253

8.5 稀土玻璃光纤 255

8.5.1 RE2O3玻璃光纤 255

8.5.2 稀土氟化物玻璃光纤 258

8.5.3 稀土玻璃光纤的应用 260

8.6 稀土抛光材料 260

8.6.1 稀土抛光剂的抛光机理和抛光工艺 261

8.6.2 稀土抛光粉的种类和制备方法 262

8.7 稀土陶瓷釉 263

8.7.1 稀土陶瓷彩色釉 263

8.7.2 稀土高温彩色陶瓷釉 264

8.8 稀土结构陶瓷 265

8.8.1 RE-ZrO2陶瓷 266

8.8.2 RE-Si4N3陶瓷 271

8.8.3 RE-AlN陶瓷 273

8.9 稀土功能陶瓷 275

8.9.1 稀土压电陶瓷 276

8.9.2 稀土电光陶瓷 279

8.9.3 稀土离子导电陶瓷 281

8.9.4 稀土敏感陶瓷 284

8.9.5 稀土介电陶瓷 285

第9章 稀土热电和电子发射材料 289

9.1 稀土热电材料 289

9.1.1 热电效应和热电材料 289

9.1.2 热电效应的基本原理 289

9.1.3 热电材料的结构与性能 291

9.1.4 热电材料的制备 295

9.1.5 热电材料的应用 295

9.2 稀土发热材料 298

9.2.1 概述 298

9.2.2 稀土发热材料的组成与结构 298

9.2.3 稀土发热材料的制备 299

9.2.4 稀土发热材料的性能 300

9.2.5 稀土发热材料的应用 301

9.3 稀土阴极发射材料 302

9.3.1 概述 302

9.3.2 稀土-钼阴极发射材料 302

9.3.3 稀土氧化物阴极发射材料 303

9.3.4 六硼化镧阴极发射材料 304

第10章 稀土催化材料 307

10.1 催化作用与稀土催化剂 307

10.1.1 催化作用 307

10.1.2 催化剂的性能及分类 308

10.1.3 稀土元素在催化剂中的作用 310

10.2 稀土裂化催化剂 310

10.2.1 催化裂化的发展 310

10.2.2 稀土裂化催化剂的性能 312

10.2.3 稀土沸石裂化催化剂的制备 312

10.2.4 我国稀土裂化催化剂的发展 314

10.3 稀土尾气净化催化剂 315

10.3.1 汽车尾气治理技术与稀土净化催化剂的发展 315

10.3.2 稀土净化催化剂的分类 317

10.3.3 稀土在尾气净化催化剂中的作用 318

10.3.4 稀土净化催化剂的制备 319

10.4 稀土合成橡胶催化剂 319

10.4.1 稀土合成橡胶催化剂的组成和影响活性的因素 320

10.4.2 稀土合成橡胶的制备、结构和性能 322

10.5 稀土化工催化材料 323

10.5.1 稀土在化工催化材料中的作用 323

10.5.2 稀土有机化工催化材料 324

10.5.3 稀土无机化工催化材料 326

第11章 稀土新能源材料 328

11.1 新能源及新能源材料 328

11.2 稀土储氢材料 328

11.2.1 氢能源及储氢方法 328

11.2.2 储氢材料及其分类 329

11.2.3 稀土储氢合金的储氢原理 330

11.2.4 稀土储氢材料的制备方法 333

11.2.5 稀土储氢材料的性能及其优化 335

11.2.6 稀土储氢材料的应用 338

11.3 稀土核能材料 343

11.3.1 核能的基本概念 343

11.3.2 核反应堆及其使用的材料 344

11.3.3 核燃料元件材料 345

11.3.4 稀土结构材料 346

11.3.5 稀土控制材料 347

11.3.6 稀土慢化材料 349

11.3.7 反射层材料和屏蔽材料 349

11.3.8 稀土陶瓷绝缘材料 350

第12章 稀土超导材料 351

12.1 超导电性和超导体 351

12.2 超导材料 352

12.2.1 金属元素超导体 352

12.2.2 化合物超导体 352

12.2.3 合金超导体 354

12.2.4 具有NaCl结构的化合物超导体 354

12.2.5 A15型化合物 354

12.2.6 拉夫斯（Laves）相 355

12.2.7 谢弗尔（Chevrel）相 355

12.2.8 其他超导体 356

12.3 氧化物超导材料 356

12.3.1 YBa2Cu3O7-δ（YBCO）系 357

12.3.2 Bi-Sr-Ca-Cu-O（BSCCO）系 359

12.3.3 Tl-Ba-Ca-Cu-O（TBCCO）系 359

12.4 123氧化物超导材料的制备 359

12.4.1 顶部籽晶熔融织构法（TSMTG） 360

12.4.2 淬火熔化生长法（QMG）和熔化粉末熔化生长法（MPMG） 361

12.4.3 粉末熔化法（PMP） 361

12.4.4 液相消除法（LPRM） 361

12.4.5 固相-液相熔化生长法（SLMG） 361

12.5 第二代（2G）高温超导线材 362

12.5.1 发展概况和驱动力 363

12.5.2 基带的选择 364

12.5.3 缓冲层 366

12.5.4 超导层的选择 367

12.5.5 工艺的改进 368

12.6 超导电性应用 371

12.6.1 传输和配电电缆 374

12.6.2 舰船推进用HTS电机进展 375

12.6.3 故障限流器（FCL） 376

12.6.4 医用磁共振成像（MRI）和核磁共振仪（NMR） 377

12.6.5 变压器 377

12.6.6 超导储能 377

12.6.7 超导磁浮列车 378

第13章 稀土高分子材料 380

13.1 稀土高分子材料的主要类型 380

13.1.1 掺杂型稀土高分子材料 380

13.1.2 键合型稀土高分子材料 381

13.2 稀土高分子材料的制备及结构 381

13.2.1 稀土高分子材料的制备 381

13.2.2 稀土高分子材料的结构 383

13.3 稀土高分子材料的应用 384

13.3.1 稀土高分子光学材料 384

13.3.2 稀土高分子防护材料 390

13.3.3 稀土高分子磁性材料 390

13.3.4 稀土高分子材料助剂 392

第14章 钪及其材料应用 400

14.1 钪的资源 400

14.1.1 世界钪资源概况 400

14.1.2 中国的钪资源 401

14.2 钪的提取和纯制 401

14.2.1 钪原料的浸取 402

14.2.2 钪的分离提纯 402

14.3 金属钪的制备 408

14.3.1 高纯金属钪的制备 408

14.3.2 特殊形式钪的制备 410

14.4 钪合金的制备 411

14.4.1 对掺法制备钪合金 411

14.4.2 熔盐电解法制备钪合金 411

14.4.3 金属热还原法制备钪合金 411

14.5 钪的性质 412

14.5.1 钪的物理性质 412

14.5.2 钪的化学性质 412

14.6 钪的化合物 413

14.6.1 氢化钪 413

14.6.2 卤化钪 413

14.6.3 氧化钪 413

14.6.4 氢氧化钪 415

14.6.5 钪的其他化合物 416

14.7 钪及其化合物的材料应用 416

14.7.1 钪在金属材料中的应用 416

14.7.2 钪在特种陶瓷材料中的应用 417

14.7.3 钪在石化催化材料中的应用 417

14.7.4 钪在电子信息材料中的应用 417

14.7.5 钪在电光源及激光材料中的应用 418

14.7.6 钪在核工业材料中的应用 418

参考文献 419