Электронный энергетический спектр неодима
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
анецентрврованную кубическую проявляется лишь в форме очень слабого перегиба на кривой электросопротивление - температура.
Перегибы на кривых электросопротивление - температура наблюдались при измерениях в условиях низких температур у тербия, эрбия и гольмия, а также самария, европия, тулия и иттербия. Эти перегибы кривых обнаруживаются при температурах, соответствующих изученным температурам аномалий магнитной восприимчивости и теплоемкости. Ниже 6 К лантан является сверхпроводником [1].
Открытие ферромагнитной природы гадолиния обусловило постановку многими исследователями работ по изучению магнитных свойств РЗМ. Как и следовало ожидать, необычные магнитные свойства были обнаружены у скандия, иттрия, лантана, иттербия и лютеция. Интересные магнитные явления проявляются и у других РЗМ: ферромагнитными свойствами обладают гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий. Исследования церия, празеодима, неодима, самария и европия показали, что они парамагнитны. Изучались также магнитные свойства гадолиниевых сплавов. Недавнее сообщение о существовании сверхпроводящих ферромагнитных металлов указывает наиболее интересный путь использования таких редких металлов в производстве магнитных материалов.
Теплоемкости лантана, церия, празеодима, неодима, самария и иттербия от комнатной температуры до 1100С были определены Спеддингом с сотрудниками и Бергом. Изучены были также теплоты полиморфного превращения и теплоты плавления РЗМ. Кривые теплоемкостей церия и неодима очень сходны, однако в случае самария эта кривая значительно отличается.
У легких редкоземельных металлов коэффициент расширения меньше, чем у тяжелых. Расширение по оси с почти втрое превышает расширение по оси а.При более иизких температурах на кривых расширения появляются отклонения, которые объясняются аномалиями магнитных свойств и теплоемкостей РЗМ. Необыкновенное структурное превращение, наблюдаемое в церии при низких температурах (изменение параметров решетки гранецентрированного куба), сопровождается сокращением объема на 17%.
Редкоземельные металлы весьма реактивны; некоторые из них воспламеняются при сравнительно низких температурах, особенно, если металл в виде тонкого порошка. В отдельных сообщениях по редким землям приводились температуры воспламенения некоторых металлов. Однако воспламенение настолько тесно связано с чистотой металла и размерами частиц, что его нельзя считать таким же обоснованным признаком свойства металла, как атомный номер. Оно может указывать лишь на электроположительный характер этих металлов [1].
Европий быстро взаимодействует на воздухе с влагой. При комнатной температуре эта скорость реакции значительно превышает скорость реакции кальция и близка к скорости взаимодействия натрия и бария с влагой. Лантам, церий и неодим, так же как и европий, реагируют с воздухом, но со скоростью значительно меньшей. Остальные редкоземельные металлы, включая скандий и иттрий, очень слабо окисляются на воздухе. Они лишь слегка тускнеют, не теряя при этом своего металлического блеска. В случае иттербия на поверхности его образуется предохранительная окисная пленка, предупреждающая дальнейшую реакцию с воздухом (на свежесрезанной поверхности металла образуется слабо-желтый налет).
Все РЗМ даже при относительно низких температурах нагрева окисляются. Скорость окисления их катастрофически растет с повышением температуры. В водных растворах стойкость поверхности этих металлов уменьшается, что обусловливает нарастание травящего действия раствора с увеличением времени экспозиции. РЗМ сильно реагируют с крепкими кислотами. Однако известен исключительный случай нечувствительности этих металлов к действию кислот: установлено, что смесь концентрированной азотной и 48%-ной плавиковой кислот (1:1) почти не действует на тяжелые РЗМ.
.3 Применение редкоземельных элементов
Применение редкоземельных металлов в промышленности дает большой технико-экономический эффект при правильном выборе сферы применения:
) появляется возможность создания новых материалов с повышенным комплексом физико-химических свойств. Это в первую очередь относится к применению индивидуальных РЗМ, их сплавов и соединений;
) применение небольших добавок сравнительно дешевых лигатур РЗМ с другими металлами или окислов и других соединений РЗМ вызывает резкое повышение качества продукции, процента выхода годной продукции, значительнее упрощение и удешевление технологического процесса и повышение производительности. Это особенно важно для металлургия в производстве чугуна, стали, сплавов цветных металлов, жаропрочных сплавов, стекольной промышленности (производство качественного стекла), а также в химической промышленности [1].
Использование РЗМ в металлургии в виде небольших добавок основано на их большом сродстве к кислороду, сере, водороду, фосфору и мышьяку, примеси которых ухудшают свойства сталей и сплавов. Взаимодействуя с этими примесями, РЗМ связывают их в тугоплавкие соединения и резко улучшают механические свойства чугуна, сталей и. сплавов цветных металлов. Кроме того, РЗМ измельчают величину зерна металлических материалов и тем самым также повышают механические свойства.
Добавки РЗМ резко улучшают механические свойства, в особенности пластичность большинства марок стали, и повышают выход годной продукции. РЗМ имеют перспективу применения в литых углеродистых, низколегированных конструкцион