Tainguyen24h giúp bạn giải đáp điều bạn có thể chưa biết như “Đất hiếm là gì? Tại sao cần thêm các nguyên tố đất hiếm vào gang thép? Ứng dụng của gang thép từ hợp kim đất hiếm” ở bài viết được blog tổng hợp và chia sẻ dưới đây.
Vậy Đất hiếm là gì?
Các nguyên tố đất hiếm và các kim loại đất hiếm, theo IUPAC là một hợp chất gồm 17 nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hoàn của Mendeleev, trong đó có scandi, ytri và 15 nguyên tố của nhóm Lanthan và trái ngược với tên gọi (loại trừ prometi), có hàm lượng lớn trong Trái Đất. Người ta có thể tìm thấy các nguyên tố đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Nhóm đất hiếm thường không có tên trong sự sắp xếp khoa học. Tuy vậy, đất hiếm vẫn được tổ chức USPTO sắp xếp vào dạng hợp kim và các hợp chất khác, chính xác là nam châm đất hiếm từ các dạng khác nhau của nam châm.
17 nguyên tố đất hiếm gồm xeri (Ce), dysprosi (Dy), erbi (Er), europi (Eu), gadolini (Gd), holmi (Ho), lanthan (La), luteti (Lu), neođim (Nd), praseođim (Pr), prometi (Pm), samari (Sm), scandi (Sc), terbi (Tb), tuli (Tm), ytterbi (Yb) và ytri (Y).
Mặc dù mang tên là hiếm, các nguyên tố đất hiếm – ngoại trừ prometi có tính phóng xạ – là tương đối dồi dào trong lớp vỏ Trái Đất, với xeri là nguyên tố phổ biến thứ 25 với 68 phần triệu, nhiều hơn cả đồng. Tuy nhiên, do đặc tính địa hóa học của chúng, các nguyên tố đất hiếm thường phân tán và không thường được tìm thấy tập trung trong các khoáng vật đất hiếm; kết quả là các kho quặng đất hiếm mà có thể khai thác kinh tế là ít phổ biến hơn.[1] Khoáng vật đất hiếm đầu tiên được phát hiện vào năm 1787 là gadolini, một khoáng chất bao gồm xeri, ytri, sắt, silic và các nguyên tố khác. Khoáng chất này được khai thác từ một mỏ ở làng Ytterby ở Thụy Điển; 4 trong số các nguyên tố đất hiếm có tên bắt nguồn từ tên địa điểm này.
Xem thêm: Giải đáp “Cao su là gì? Tại sao cao su có tính đàn hồi?”
Định nghĩa và ý nghĩa của các nguyên tố đất hiếm trong gang thép
Các nguyên tố đất hiếm là một nhóm các nguyên tố hóa học gồm 17 nguyên tố, bao gồm lantan (La), ceri (Ce), praseodimi (Pr), neodimi (Nd), prometi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), gadolini (Gd), terbi (Tb), dysprosi (Dy), holmi (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbi (Yb), luteti (Lu), thori (Th) và itri (Y). Chúng có sự phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhưng thường không được tìm thấy dễ dàng như các nguyên tố khác.
Khi thêm các nguyên tố đất hiếm vào gang thép, ta tạo ra loại thép đặc biệt được gọi là “gang thép từ hợp kim đất hiếm” (RE steel). Các nguyên tố đất hiếm có thể cung cấp cho gang thép những tính chất và đặc điểm vượt trội so với thép thông thường.
Lợi ích của việc sử dụng gang thép từ hợp kim đất hiếm
- Tăng cường độ cứng và độ bền của gang thép: Các nguyên tố đất hiếm có khả năng tạo thành các hợp chất phức tạp, làm gia tăng độ cứng và độ bền của gang thép. Điều này giúp cho sản phẩm từ gang thép có thể chịu được sự mài mòn, va đập và áp lực cao hơn.
- Nâng cao đặc tính từ tính của gang thép: Một số nguyên tố đất hiếm như neodimi và samari có khả năng tạo ra từ tính mạnh. Khi được thêm vào gang thép, chúng làm tăng khả năng từ tính của vật liệu này, mở ra nhiều ứng dụng trong công nghệ điện tử và công nghiệp nam châm.
- Cải thiện khả năng chống oxy hóa của gang thép: Lantan và ceri là hai nguyên tố đất hiếm có khả năng chống oxi hoá tốt. Khi xuất hiện trong gang thép, chúng giúp ngăn chặn quá trình oxi hoá, bảo vệ gang thép khỏi sự ăn mòn và gia tăng tuổi thọ của vật liệu.
Ứng dụng của gang thép từ hợp kim đất hiếm
Gang thép từ hợp kim đất hiếm có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ:
- Công nghệ điện tử: Gang thép từ hợp kim đất hiếm được sử dụng để chế tạo các linh kiện điện tử, bao gồm cả bộ phận quang điện tử, bộ phận giữ nam châm và các bộ phận cần tính chất từ tính mạnh.
- Công nghiệp xây dựng: Do tính chất chống oxi hoá và khả năng chịu được áp lực cao, gang thép từ hợp kim đất hiếm được sử dụng trong việc xây dựng cầu, nhà cao tầng vàcác công trình cần độ bền và độ cứng cao. Các ứng dụng này giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các công trình xây dựng.
- Công nghiệp hàng không và vũ trụ: Gang thép từ hợp kim đất hiếm được sử dụng để chế tạo các linh kiện trong ngành hàng không và vũ trụ. Đặc tính chống oxi hoá và khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt làm cho gang thép này trở thành vật liệu lý tưởng cho các thiết bị và phương tiện không gian.
- Công nghiệp ô tô: Gang thép từ hợp kim đất hiếm được sử dụng để sản xuất các bộ phận cần độ bền cao trong xe hơi. Các thành phần này có thể chịu được mài mòn do ma sát, va đập và nhiệt độ cao, đồng thời mang lại tính năng an toàn và độ tin cậy cao cho các phương tiện giao thông.
- Công nghiệp sản xuất: Gang thép từ hợp kim đất hiếm được sử dụng trong quy trình sản xuất, bao gồm máy móc gia công và các dụng cụ cần độ cứng cao. Điều này giúp gia tăng hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Kết luận
Việc thêm các nguyên tố đất hiếm vào gang thép mang lại nhiều lợi ích vượt trội, bao gồm tăng cường độ cứng và độ bền, nâng cao khả năng từ tính và cải thiện khả năng chống oxy hóa của vật liệu. Gang thép từ hợp kim đất hiếm có ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành công nghiệp như điện tử, xây dựng, hàng không-vũ trụ, ô tô và sản xuất. Nhờ những tính chất đặc biệt này, việc sử dụng gang thép từ hợp kim đất hiếm đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển và tiến bộ của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ hiện đại.
Nguồn: 10vancauhoivisao.com
