ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Важнейшие области применения из "Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч.2" Важнейшие области применения. Начало применения редкоземельных элементов относится ко второй половине прошлого столетия. Тогда они использовались в производстве газокалильных сеток и колпачков для осветительных газовых фонарей [1]. В последнее десятилетие XX в. в различных странах проведены многочисленные исследования, которые указывают на весьма перспективное использование соединений РЗЭ и самих металлов в черной и цветной металлургии, силикатной промышленности, радио- и электротехнике, квантовой электронике, ядерной технике и т. д. Внедрение новых современных методов, таких, как ионный обмен и экстракция, в практику разделения РЗЭ дало возможность получить достаточно чистые индивидуальные соединения и использовать во многих случаях их уникальные свойства. Применению РЗЭ и их соединений посвяш,ено много статей в отечественной и зарубежной литературе. В них подробно рассмотрены эффективность и целесообразность использования редкоземельных элементов. Ниже приведены лишь наиболее важные и интересные области применения. [c.86] Черная и цветная металлургия. Все без исключения РЗЭ проявляют высокое химическое сродство к неметаллам (О, 8, Ы, С, Р, Н), обычно присутствующим в черных металлах. В связи с этим возникает возможность применения РЗЭ в качестве эффективных раскислителей и десульфураторов различных сталей и сплавов. Значение приобрели наиболее дешевый церий и мишметалл (сплав церия и металлов цериевой подгруппы с небольшим, до 5%, содержанием железа), благоприятно влияющие на структуру стали, повышающие ее прочность и коррозионную устойчивость, а также жидкотеку-честь и обрабатываемость [2]. Добавление 2 кг РЗЭ на тонну стали существенно увеличивает ее прочность и ковкость. В последнее время появились сообщения [3] о применении силицидов РЗЭ в производстве листовой трубной стали, улучшающих ее ударную вязкость и обрабатываемость. [c.86] Чрезвычайно важную роль играют РЗЭ в производстве высокопрочного чугуна 0,15% Се существенно повышает его физико-механичес-кие свойства [4]. В качестве модификатора чугуна может быть также использован иттрий, обладающий рядом преимуществ по сравнению с применяемым для этой цели магнием [5]. [c.86] В цветной металлургии сплавы РЗЭ могут с успехом применяться в качестве восстановителей в металлотермических реакциях, ибо РЗЭ более сильные восстановители, чем алюминий. Известны рекомендации по применению лантана в качестве восстановителя для получения чистых редкоземельных, щелочных и щелочноземельных металлов. Существуют рекомендации по использованию РЗЭ в качестве раскислителей меди и медных сплавов [6]. Однако главное значение редкоземельных металлов для цветной металлургии определяется использованием их в различных сплавах. Наиболее широко применяются сплавы РЗЭ с алюминием и магнием. Легкие сплавы на основе алюминия, легированные церием, применяются в поршнях авиационных двигателей, головках и блоках цилиндров внутреннего сгорания. [c.86] Жаропрочные магнитные сплавы с редкоземельными металлами применяются для отливки дета лей сверхзвуковых реактивных самолетов, управляемых снарядов и оболочек искусственных спутников Земли [71. Имеются сведения [31 о промышленном использовании сплава 95% мишметалла и 5% магния для отливки заготовок деталей с высокими механическими характеристиками. В производстве легких авиационных магниевых сплавов используется неодим [8]. 0,5—6% Рг, 0(1 или Ей повышает стойкость хромовых сплавов к окислению [9]. Сплавы 5т-Со устойчивы против размагничивания и используются в аэрокосмическом оборудовании. Разработан состав сплавов РЗЭ с кобальтом для постоянных магнитов [3]. РЗЭ вводят в припои на основе меди для улучшения структуры припоев. [c.87] Металлический иттрий, имеющий небольшое сечение захвата тепловых нейтронов и не вступающий во взаимодействие с расплавленным ураном, является конструкционным материалом для атомных реакторов. Возможно также использование иттрия в качестве носителя водорода для твердйх замедлителей [16]. Се, Ьа, могут служить разбавителями для окисных топливных материалов атомных реакторов. Молекулярные суспензии иттрия и урана дают устойчивую радиацию и сравнительно недороги [17]. Для защиты от радиации разработаны высокоэффективные материалы, в состав которых входят помимо свинца редкоземельные металлы, поглощающие нейтроны. Один из таких материалов содержит 35% Е)у и 40% РЬ. В состав других материалов входят Сё и РЬ в сочетании с Оу и Материалы используются для защитных устройств в лабораториях, установках и реакторах [18]. [c.88] В портативных рентгеновских аппаратах применяется радиоактивный изотоп тулия Тц, являющийся Y- излучателем. Сэтой же целью может быть использован и Еи. Считается, что радиоактивные изотопы 152-15 4Еи для уДбфбктоскопии могут конкурировать с Со. Практическое значение приобрели изотопы 8гп и V [9]. [c.88] Электротехника, радиотехника и электроника. Редкоземельные металлы находят применение как газопоглотители (геттеры) в вакуумной технике и как эмиттеры. Их соединения весьма перспективны для изготовления катодов в электронных приборах. Используются также в счетно-решающих машинах, телевизионной и авиационной технике и радиотехнике. Особенно перспективны в этом отношении бориды и гексабориды РЗЭ [12]. Марганцевые соединения РЗЭ типа МпЬпОд — хорошие сегнетоэлектрики. Окись неодима применяется в электронных приборах в качестве диэлектрика с малым коэффициентом линейного расширения. Хороший диэлектрик СеОа в смеси с ТЮа- Смесь СеОа со 5гО используется в радиокерамических материалах. Широкое применение нашли соединения РЗЭ как активаторы или как основа для люминофоров в люминесцентных лампах и ртутных лампах высокого давления [19]. Составная часть люминофоров, применяющихся в лампах для освещения,— диспрозий [20]. [c.88] Большой интерес представляют редкоземельные ферриты (гранаты), сочетающие полупроводниковые, диэлектрические и ферромагнитные свойства (микроволновые передатчики, резонаторы и т. д.). Особое внимание уделяется иттриево-железным гранатам типа ЗУзОз- бРе Оз, являющимся ценным материалом для магнитных сердечников в микроволновой и телевизионной аппаратуре [23]. Алюмо-иттрие-вые гранаты имитируют бриллианты [3]. Разнообразие магнитных свойств редкоземельных металлов и их сплавов представляет несомненный интерес с точки зрения использования их в электронике [2]. Окислы тяжелых РЗЭ применяются в запоминающих устройствах электронно-вычислительных машин [3]. Большое значение РЗЭ приобретают как полупроводниковые материалы. Принципиально возможно получить большое число соединений РЗЭ с 5е, Те, 5, 5Ь, В и др., имеющих широкий набор полупроводниковых свойств [13, 2]. [c.89] Разработаны высокотемпературные термоэлектрические элементы на основе сульфидов самария, церия, работающие при температуре до 900° с высоким к. п. д. [24]. Для этих же целей предложен селенид гадолиния [15]. Известны термистеры на основе ВаТ10з с добавлением ионов 5тЗ% ас1 % Но [9]. [c.89] Прочие области. С давних пор известно применение РЗЭ в светотехнике. В настоящее время угольные электроды с редкоземельными наполнителями применяются в мощных зенитных прожекторах, киносъемочных и кинопроекционных аппаратах. Большую роль играют РЗЭ в синтезе кристаллофосфбров — веществ, которые преобразуют в свет различные виды энергии (ультрафиолетовые, катодные, рентгеновские- лучи) и применяются в телевизионной, радиолокационной аппаратуре, электронно-оптических преобразователях. [c.89] В химической промышленности соединения РЗЭ используются в производстве лаков, красок различных реактивов и катализаторов, особенно в нефтехимической промышленности. Применяются в текстильной промышленности для придания тканям водонепроницаемости и стойкости против кислот и паров, для окраски кожи и в качестве дубителей [2]. Известно применение РЗЭ в фармацевтических препаратах [2]. Возможно применение в сельском хозяйстве в качестве микроудобрений и инсектофунгисидов [12]. [c.89] В 1967 г. в капиталистических странах было продано редкоземельной продукции на 30 млн. долларов, в 1968 г. — на 35 млн. долларов. Основная доля стоимости падает на особо чистые окислы РЗЭ, применяемые в электронной промышленности [26]. В 1971 г. потребление чистых окислов и соединений в США увеличилось на 10—20% [3]. В результате роста спроса и увеличения производства, а также совершенствования технологии происходит, начиная с 1957 г., непрерывное и очень резкое снижение цен на индивидуальные РЗЭ и их соединения. И все же соединения многих РЗЭ и сами металлы остаются весьма дорогостоящими (табл. 25). [c.90] Вернуться к основной статье