功能材料,金属,记忆合金,稀土,应用,趋势

4期 黄小卫等 稀土功能材料研究开发现状和发展趋势

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冰箱等磁制冷装置。1.4 稀土巨磁阻材料

1988年由法国磁学物理学家Baibich发现了巨磁电阻(GiantMagnetoresistance,简称GMR)效应,该效应是指材料的电阻率在磁场作用下存在显著变化的现象。目前具有GMR效应的材料主要有金属多层膜、颗粒膜、非连续多层膜以及氧化物超巨磁阻薄膜等几大类。开发GMR效应大、磁场灵敏度高、饱和磁场低且性能稳定的GMR材料是目前研究开发的重点。

1994年,美国的NVE公司首先实现巨磁电阻(GMR)效应的产业化并销售巨磁电阻磁场传感器。巨磁电阻(GMR)传感器由于其灵敏度高、热稳定性好而完全可取代霍尔及磁阻(AMR)元件,进而广泛应用在信息、电机、电子电力、能源管理、汽车、磁信息读写及工业自动控制等领域。

1998年,美国的IBM公司成功地把GMR效应应用在计算机硬盘驱动器上,研制出巨磁电阻(GMR)磁头。巨磁电阻(GMR)磁头的应用带动了计算机产业的迅速发展,打破了信息高速公路图像传递存储的瓶颈,目前存储密度已高达56GB/平方英寸。GMR磁头的世界市场总额已达400亿美元/年。

我国将GMR效应的研究及应用开发列为我国将要重点发展的七个领域之一。中科院物理所、南京大学、北京有色金属研究总院、北京工业大学等单位开展了GMR材料的研究,GMR的研究在国内还局限于实验室的水平。深圳市华夏磁电子技术开发有限公司是国内唯一一致力于磁性薄膜半导体集成(磁性芯片)之国产化的高科技企业,2002年开始生产自旋阀巨磁电阻传感器,而市场容量更大的磁头和MRAM国内还不能生产。

性进展,北京有色金属研究总院研制的100Ah/120V的电池组经一次充电后可行驶225km,最高时速达120km h

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。预计2005年我国将生产镍氢电池

达6亿只,使用6000t贮氢合金,产值近6亿元;到2010年,我国用于电动汽车电池的稀土贮氢合金年产量将达到2万吨,市场规模可达到20亿元。电动汽车所需的储氢合金将成为稀土最大的产业之一。

贮氢合金可分为5大类:稀土系(AB5型)、钛镍系(AB型)、锆基/钛基Laves相系(AB2型)、镁基合金(A2B型)和钒固溶体型。贮氢合金的制备工艺较多,不同的制备工艺对合金的组织和性能会产生不同的影响。常见的制备工艺为金属模铸法,此外还有气体雾化、熔体旋淬、定向凝固、机械合金化、压延扩散及还原扩散法。近年来,北京有色金属研究总院采用快冷厚带工艺(即熔体旋淬)制备稀土贮氢合金取得较好的结果。研究表明:采用快冷厚带工艺制备的贮氢合金厚带的晶粒细小均匀,无成分偏析,提高了贮氢合金的活化性能和循环使用寿命,并且钴含量减少,降低了合金成本,产业化前景广阔。

3 稀土发光材料

照明电器和彩电等下游产品的需求带动了稀土发光材料的迅速发展。2003年,我国彩电、节能灯用荧光粉产量达2000多吨,产值约8亿元,与其关联的下游产业 照明电器、彩电和显示器等的产值达数千亿元之巨。表1列出世界稀土荧光粉2002年的市场情况和2005年的预测。

显示和照明领域近年来又出现了新的发展趋势。多种平板显示技术正在迅速发展,半导体照明技术异军突起。

2 储氢合金

贮氢合金是21世纪绿色能源领域中的战略性材料。2002年世界年产镍氢电池约9亿安时,消耗稀土贮氢合金9000t,我国的贮氢合金和镍氢电池的发展也十分迅速,2002年我国生产镍氢电池3.3亿只,消耗贮氢合金3600t。2003年,国内稀土贮氢合金产量为4300吨。预计到2005年世界市场将需求20亿只小型镍氢电池,年需储氢合金2万吨。

表1 世界稀土荧光粉市场

Table1 Marketofrareearthphosphorsintheworld

用途

CRT(电视、显示器)

投影电视

荧光灯(稀土粉)LCD背光源PDP合计

2002年/t1800(红粉)1520007045

~4000

2005年/t持平1.5倍1.25倍

1.5~2.5倍4.4倍~5000t

在照明领域:发光二极管(LED)已成为全球的,