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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&129

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