稀土能有什么作用，其制成的高端产品又有哪些？

brownyidea 2013-11-08 03:40:54 215 浏览

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xbinguangtf 2013-11-14 00:00:00

大多数稀土金属呈现顺磁性。钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为Z好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。我国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首，为发展我国稀土工业提供了坚实的基础。稀散金属通常是指由镓(Ga)、铟(In)、(Tl)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和铼(Re)7个元素组成的一组化学元素。但也有人将铷、铪、钪、钒和镉等包括在内。这7个元素从1782年发现碲以来，直到1925年发现铼才被全部发现。这一组元素之所以被称为稀散金属，一是因为它们之间的物理及化学性质等相似，划为一组；二是由于它们常以类质同象形式存在有关的矿物当中，难以形成独立的具有单独开采价值的稀散金属矿床，(Z近在四川省石棉县发现一处以碲为主的碲铋矿床)；三是它们在地壳中平均含量较低，以稀少分散状态伴生在其他矿物之中，只能随开采主金属矿床时在选冶中加以综合回收、综合利用。稀散金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分。由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀散金属。用量虽说不大，但至关重要，缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。我国稀散金属矿产丰富，为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件。

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lagsmile 2013-11-09 00:00:00

应用领域：军事方面稀土有工业“黄金”之称，由于其具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其Z显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。而且，稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升。从一定意义上说，美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制，以及能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮，正缘于稀土科技领域的超人一等。冶金工业稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。石油化工用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。[7] 玻璃陶瓷稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显像管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中，可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用，降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃，其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以减轻釉的碎裂性，并能使制品呈现不同的颜色和光泽，被广泛用于陶瓷工业。新材料稀土钴及钕铁硼永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积，被广泛稀土永磁微电机稀土永磁微电机用于电子及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶，可用于微波与电子工业；用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃，可作为固体激光材料；稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料；铬酸镧是高温热电材料；当前世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料，可在液氮温区获得超导体，使超导材料的研制取得了突破性进展。此外，稀土还广泛用于照明光源，投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉；在农业方面，向田间作物施用微量的硝酸稀土，可使其产量增加5~10%；在轻纺工业中，稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。[7] 农业方面研究结果表明，稀土元素可以提高植物的叶绿素含量，增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发，提高种子发芽率，促进幼苗生长。除了以上主要作用外，还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。[7] 大量的研究还表明，使用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。玉米用稀土拌种，出苗、拔节比对照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒饱满，增产14%。大豆用稀土拌种，出苗提早1天，单株结荚数增加14.8～26.6个，3粒荚数增多，增产14.5%～20.0%。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量、总糖含量、糖酸比均有所提高，促进果实着色和早熟。并可YZ贮藏过程中呼吸强度，降低腐烂率。

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行星滚柱丝杠——有了高端部件，才有高端产品

1、行星滚柱丝杠技术优势

行星滚柱丝杠是一种新型的直线运动单元，其作用是将伺服电机的旋转运动转变成伺服机构输出轴的直线运动，并把电机扭矩转换为伺服机构所需的驱动力，推动负载运动以满足伺服机构输出特性的要求。行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱和螺母等部件组成。由于其具有大推力、高精度、高频响、GX率、长寿命等等突出优点，被广泛应用于航空航天、武器装备等军事领域和数控机床、工程机械等民用领域，将逐步取代滚珠丝杠成为直线伺服系统的零部件。

与传统的滚动功能部件滚珠丝杠相比，行星滚柱丝杠具有以下优点：

(1) 滚柱丝杠接触半径更大，按赫兹接触理论，其承载能力更大；当所有滚柱同时参与啮合时，接触点更多。所以与滚珠丝杠相比，在相同丝杠直径下承载能力提高6倍、相同负载下比滚珠丝杠节省1/3空间、寿命提高14倍、工作环境温度范围提高2倍，提升了刚度和抗冲击能力。

(2) 滚柱丝杠用滚柱的滚动摩擦代替滑动摩擦，与滚珠丝杠传动效率相当，润滑良好的情况下效率可达90%以上。

(3) 滚柱相对于螺母没有轴向运动，能够提供更高旋转速度和加速度，转速可达16000r/min，直线速度2m/s，加速度3g滚珠丝杠很难达到上述指标。

(4) 行星滚柱丝杠的导程与滚柱丝杠的节距成函数关系，导程可以小于0.5mm，而且导程可以设计为整数或小数，不需要减速齿轮来配比。

(5) 采用行星机构控制滚柱运动，不需要滚动件循环装置，且高速运转时产生的振动噪声较小。

(6) 可在恶劣环境下使用，滚动柱两端的直齿与安装在螺母内的内齿圈啮合，可以保证整个丝杠副的正常运转。

(7) 拆卸及维护方便，拆卸时可不拆下滚柱，直接将螺母旋出。

2、行星滚柱丝杠的应用现状分析

行星滚柱丝杠由瑞典人Carl Bruno Strandgren于1942年发明，该项技术自发明至今已经在国外逐步发展成为了较为成熟的系列产品，在和民用多个领域得到了推广应用。近些年，随着机械装备向高速、高精度、高可靠性和小型化的发展需求的日益增强，行星滚柱丝杠再一次受到了国内外相关行业的广泛关注。

国外已有多家公司具备制造多种结构形式行星滚柱丝杠的能力，如德国LTK，瑞士Rollvis，英国Power Jacks、瑞典SKF、美国Moog和Exlar以及日本NSK等。其中瑞士Rollvis是世界上著名的行星滚柱丝杠专业生产厂家，经过30年的发展，该公司产品市场占有率近40%，广泛应用于航空航天、机床、武器装备、机器人等行业，其产品的规格和种类较多，丝杠直径从3.5mm到150mm，导程从1mm到30mm，速度ZG达到2m/s，在300mm的行程范围内定位精度可达6μm。此外，德国的LTK、瑞典的SKF和日本的NSK近年来也致力于行星滚柱丝杠的生产和研制，并推出了各自的产品型号。LIM-TEC公司的EXLAR电动伺服缸将行星滚柱丝杠与电机转子有机结合，将行星滚柱丝杠均布在主丝杠周围，装入空心转子中，保证与转子的JD同步，做成一体化伺服执行构件。

国外将行星滚柱丝杠在航天、航空和武器装备等领域的多个场合进行了成功应用，如美国的战斗机F-35B上的起落架的电动作动器(EMA-Electromechanical Actuator)核心传动部件采用的就是行星滚柱丝杠，法国生产的客机A380的起落架也应用了行星滚柱丝杠，这两种机型上的行星滚柱丝杠分别由美国的MOOG公司和法国的GAS公司提供全程技术和服务支持。除此之外，还有美国鱼鹰战斗机和武装直升机上的悬挂发射装置均采用行星滚柱丝杠作为直线传动件。由于行星滚柱丝杠具有推力大、体积小、精度高的优点，美国也将其应用于舵机的执行机构中。

国内对行星滚柱丝杠的设计及研制尚处于起步阶段。西北工业大学、华中科技大学、北京航空航天大学和南京理工大学的相关学者针对行星滚柱丝杠副的设计、性能分析和结构优化等进行了一定的研究。航天一院18所、汉中宏峰机械厂和扬州众孚传动科技有限公司对部分结构形式的产品进行了试制。但是国内研制的行星滚柱丝杠种类和型号少，不能批量化生产，产品的一致性差，且研制的产品性能比国外的产品差距较大。哈尔滨工业大学团队设计的行星滚柱丝杠解决了上述国内产品的缺陷，设计理论基础研究完善，设计与加工能有机结合。是目前国内WY一家能解决行星滚柱丝杠JZ设计的团队。

3、行星滚柱丝杠应用领域

（1）装备领域中的典型应用

行星滚柱丝杠在航天飞行器姿态控制、发射架姿态控制、坦克炮杆随动系统和起落架收放等方面的应用。英国国防部（Ministry of Defence）及海军海军研制了用于水面舰船及潜艇控制的某电动装置。操纵机构采用折返式连接形式，体积小，布置方便。通过在某型护卫舰上进行试验和测试，证明其具有噪声低、可靠性高、维护简单和耗能少等优点。美国F35B战斗机起落架为电动作动器起落架，由美国MOOG公司供全套系统。电动作动器的机械传动系统核心元件采用的是行星滚柱丝杠。行星滚柱丝杠具有高轴向承载能力、很强的冲击能力、高速度、寿命长、体积小等ZY优点，所以在军品领域被广泛应用。

（2）民用领域中的典型应用

在通用自动化设备方面，行星滚柱丝杠电动缸也有广泛应用。例如，在地毯网布编制设备中，利用行星滚柱丝杠电动缸易于精确位置控制的特点，完成灵活多变的图案设计及编制加工。在能源及控制行业中，行星滚柱丝杠电动缸常用于调节阀控制和辅助设备举升等应用场合。在测试仿真及娱乐设备行业中，典型应用包括动感座椅、产品测试、模拟器及娱乐等。汽车工业方面，主要是以引进美国EXLAR产品为主，应用在压装、装配和焊接等生产线上；丰田公司已经将行星滚柱丝杠应用到汽车ABS系统替代原有液压系统ABS简化了系统，同时提高了系统的可靠性。除了上述应用场合之外，行星滚柱丝杠在数控机床、食品包装、YL器械、特种机械、精密注塑机、石油化工业等方面应用广泛，其中美国的Moog和Exlar已将行星滚柱丝杠用于EMA的执行机构，欧洲在1000t大型电动注塑机上应用行星滚柱丝杠效果良好。

4、技术先进性和创新性

（1）建立了行星滚柱丝的数学理论模型，从基础理论、传动啮合原理入手，进行行星滚柱丝杠的系列产品设计及优化获得理论性突破。其具有大推力、高精度、高频响、GX率、长寿命等优点，弥补国内空白。同时可以针对航天、航空、对产品的要求，进行有针对的设计。

（2）行星滚柱丝杠属于精密线性传动装置，进行了机械加工工艺、设备设计，突破了螺纹加工精度及与齿轮精确相位关系技术难点。进行专用装配工艺及设备的开发，解决了“精密螺纹行星机构”复杂结构的装配技术难点。

（3）形成了精密螺纹行星机构进行力学传动过程中的摩擦、润滑、热分析的理论体系。系统的建立了其在大推力下接触、摩擦的模型，针对的解决了其中润滑问题。

团队具有多年在摩擦、润滑方面的技术团队，解决精密行星滚柱丝杠的润滑难题，成功的解决了行星滚柱丝杠在高速旋转过程中的发热问题。团队有进行振动领域研究多年的教授专家，针对性的解决了行星滚柱丝杠的振动问题，保证了行星滚柱丝杠传递运动的平稳性。

2020-09-18 15:40:11 236 0