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非圓零件在外圓磨床上磨削加工

在加工非圓形狀的零件時,外圓磨床 正在提高生產力。從事非圓磨削的車間、過去採用凸輪驅動磨床或結合使用平面磨床與工其磨床,這些方 法已被證明在生產中不靈活,而比安裝麻煩。

 另一方面,外圓磨床在其能夠處理的磨削工件類型時具有靈話性,同時具有車間降低生產成本必須的精確度與剛 性。此外,外圓磨床能夠使車間安裝較少的機床,就能夠加工更多的零件。

 非 圓零件在外圓磨床上磨削的成功,取決於準確的機床運動,因為此方法是兩個機床軸C軸與X軸之間的內插 法。C軸即工件旋轉軸,X軸是磨頭軸。磨頭 從工件進出,跟隨非圓零件輪廓的輪廓線。通常與X軸是反向,同時,工件夾頭主軸加速與減速,維持磨 輪上負載恆定,避免零件表面缺陷。

 為了確保軸的運動準確.許多外圓磨床製造商在X軸上結合了靜壓方法、線性電機、高分辭率標尺及在C軸上安裝整體式電機、直接馭動靜壓主軸及旋轉編碼 器。所有這此部件一起作用.幾乎可以消除X軸與C軸的背隙與微小移動。

CineticLandisGrinding 公司的項目投標經理DwightMyers稱,“在非圓磨削中,當機床軸反向時,車間最該關注的是'衝擊運動',例如,帶滾珠螺桿的機床,當軸反向時,經 歷了柔性(跳動與/或偏轉)。另一方面,線性電機及靜壓方法系統具有可消除此種現象所必須的剛性。”

 

據 Hardinge公司Kellenberger磨床磨削產品經理NelsonBeaulieu稱:“靜壓方法可以讓磨床進行極慢地運動,不會發生微小 位移,位移會在零件表面與輪廓上產生微小的反向痕跡。Beaulieu還指出,靜壓主軸消除了主軸反向錯誤,當在中心線之上或之下磨削時,這種錯誤可從零 件表面及磨削負載的波動引起的錯誤中顯露出來,在非圓零件磨削中通常會出現這種情況。他補充所,甚至當其上負荷發生變化時,靜壓主軸仍能保持剛 性。

數製造商使用整體式直接驅動主軸,用於非圓零件磨削的外圓磨床的C軸。此種主 軸是直接與驅動它們的伺服電機耦合。這些電機實際上是嵌在旋轉軸內,不需要皮帶或齒輪。VermontMachineTool(機床)分公司Bryant 磨床公司主軸分部的主管 EugeneSupernor說皮帶或齒輪會形響軸的準確度。

 然而,並不是所有製造商都使用液壓主 軸,Studer為其外圓磨床配備的就是採用高精度滾珠軸承的直接驅動主 軸。聯合磨削技術公司(UnitedGrindingTechnologies)Studer外圓 磨床分公司的全國銷售經理HansUeltschi稱,公司發現,滾珠軸承主軸在速度變化的悄況下,可提供的剛性增加,對非圓零件工藝條件的改變能夠做出 更好的反應。

 而靜壓方法,線性電機及直接驅動仁軸可提供準確的運動.它採用特殊的軟件及CNC來編制程序,使其運動同 步。若無上述軟件,在外圓磨床上磨削非圓零件,需要手動編制工件速度與滾輪進給變化的程 序。

 在非圓零件磨削中,工件速度與磨床滾輪進給必須經常改變,以與金屬去除率的變化相一致。例如,車間 可能在一種非圓零件的旋轉過程中,運行三種或四種不同的工件旋轉速度,軟件必須能夠啟動工件速度與滾輪進給的這些變 化。

 特 殊的軟件包還讓車間能夠採用高速加工技術,進行非圓磨削,進一步優化工藝。實質上.磨削採用的高 速加工技術,與維持恆定磨削表面長度的工件旋轉速度的變化有關。若在非圓磨削過程中工件轉速保持恆 定,工件的某些部分將會轉得太慢,同時,其它部分可能轉得太快。轉動得太慢的區域,因磨輪在其上停 留時間太長,顯示出凹痕與燒傷。反之,轉動得太快的區城.因切削不當,形成偏差。

 Ueltschi解釋道:“以砂輪作切削刀具。當磨削一個零件時,車間並不使用固定的進給速度。它們在平直的地方加速,而在各拐角速度減慢,以在刀具上維 持穩定的切削力。對高速非圓磨削來說,情況同樣如此”。

 除保持穩定的切削力這一難題之外,非圓磨削的車間必須能夠從一個零件特點平穩過渡與相切到下一個特 點。例如,在零件中要調合兩種特徵.曲而與平面之間需要適當的直徑,就像在沖床中那樣。

 機床運動的滯後,刀具或安裝的問題,軟件的反應時間及機床的程序編制,這些都能導致切面及部件特徵之間的過渡質量很 差。但是,非圓零件的磨削質量差常常是因為缺少剛度。這就是為什麼幾乎每家外圓機床製造商部認為,要想非圓磨削操作準確,必須擁有剛性的機床平台。

這種平台包括安裝在具有熱穩定性與機械穩定性的底板上的重型部件。

 

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4409&prev=-1&next=4408

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 化學氣相沉積(CVD)金剛石作為一種新型超硬刀具材料,為金剛石刀具的應用開闢了新的途 徑。CVD金剛石刀具主要有兩種類型:CVD金剛石薄膜塗層刀具和CVD金剛石厚膜焊接刀 具。目前來說,CVD金剛石厚膜刀具的應用比較廣泛。

一、CVD金剛石薄膜塗層刀具

 CVD金剛石薄膜塗層刀具是指通過CVD方法在一定溫度下使金剛石沉積於某些基體(通常為K類硬質合金)刀片上的刀具,其金剛石膜厚度約為10~30µm。

 CVD 金剛石薄膜塗層刀具因金剛石厚度較薄,難於刃磨,前、後刀面及刃口質量較差,只適用於粗加工、半精加工和復雜形狀刀 具。</span> <span>粗加工的切削較大,當金剛石與基體間的附著力不足以抗拒切削力的破壞時,金剛石膜就會脫 落。這種刀具加工出的工件表面粗糙度一般大於Ra0.2µm。

 儘管目前國內CVD薄膜塗層刀具的應用尚處於萌芽狀態,但隨著CVD金剛石 生長技術的提高,CVD金剛石基團顆粒的大小已經由40~50µm縮小到十幾甚 至幾個納米,從而出現了納米金剛石。如美國阿貢國家實驗室(Argonne Nat. Lab)的Dr. Gruen DM已經生長出質量良好、表面為鏡面(表面最高峰與最低峰間距為15nm)、任意厚度的納米金剛石膜,而且其塗層的附著力足 夠。相信其對塗層刀具的應用有所促進。

 二、CVD金剛石厚膜焊接刀具

 CVD金剛石厚膜焊接刀具是先把切割好的CVD金剛石厚膜一次焊接至基體(通常為K類硬質合金)上,形成複合片,然後拋光復合片,二次焊接至刀體上,刃磨 成需要的形狀和刃口。

 製造工藝流程:高品質的CVD金剛石膜的製備→激光切割→一次焊接成複合片→複合片拋光→二次焊接至刀體上→刃磨→檢 驗。下面介紹幾個關鍵工序,如切割,焊接,拋光和刃磨等。

1. 激光切割

 CVD金剛石膜硬度高、不導電(現已有導電型CVD金剛石,但其電阻率很大)、耐磨性極強,常規的機械加工和線切割等方法不適合於CVD金剛石厚膜的切 割。高效的加工方法是激光切割。

 2. 一次焊接

 一 次焊接是指在真空條件下將CVD金剛石厚膜焊接至某些基體上,形成複合片。金剛石與一般金屬間的 可焊接性極差。目前,金剛石厚膜刀具的焊接工藝主要採用表面金屬化的方法。焊料為含鈦的銀銅合金,鈦的作用是在焊接加熱過程中與金剛石膜表面反應,產生 TiC中間層,使金剛石膜表面 金屬化,從而提高焊接強度。

 焊接用基體通常為K類硬質合金。在高真空條件下,採用擴散焊加釬焊的工藝,Ag—Cu—Ti合金作 中間層,將金剛石厚膜焊接在硬質合金基體上,焊接強度滿足切削加工要求。

 3. 複合片拋光

 拋光的目的是把刀片上表面(即前刀面)拋光成鏡面,一般要求達到Ra0.1µm以下。刀具前刀面拋 光後可以減少與切屑的摩擦與粘結,延長刀具壽命;同時還可以改善刀刃的平整度與鋒利性,提高切削加工的精 度。複合片的拋光用專門的拋光機。

 4. 二次焊接

 二 次焊接是指將復合片焊接至刀體上。所用設備多為高頻感應焊接設備,所用焊料為銀銅焊料和釬 劑。焊接溫度為650~700℃之間。溫度 不可過高,焊接過程中應保持各焊接面乾淨。合理選用釬劑有利於提高焊接強度和改善複合片基體與刀體 材料的焊接性能。一般來說二次焊接的強度為180~200MPa,可滿足金剛石刀具切削加工的要 求。的外觀,可以用油石條磨掉多餘的銀銅,用噴砂法去除表面氧化層,用表面鍍Ni法或用鈍化液浸泡防止刀體的氧化生鏽。

 刃磨CVD金剛石有很高的硬度和耐磨性,刃磨極為困難。目前普遍採用類似PCD刀具的刃磨方法。

 5. 設備:採用專門的工具磨床,設備廠家有英國COBORN公司、台灣KARMAM公司、瑞士EWAG公司和北京迪安公司 等。其主要功能包括:直刃磨削和圓弧磨削,圓弧磨削又包括圓錐後刀面和圓柱形後刀面的形成以及圓錐 與圓柱後刀面的組合等。為了實現這些功能,要求機床的主要運動包括:機床主軸(砂輪)的旋轉運動; 主軸的往復直線運動;刀架的迴轉運動,配合顯微鏡或投影儀精確對準迴轉中心,得到不同的刀尖圓弧半徑等。

 6. 砂輪:刃磨所用砂輪為樹脂結合劑金剛石砂輪,刃磨工藝分為粗磨、半精磨和精磨等。砂輪粒度範圍為 250~325至W10~07。</span> <span>為了提高刃口質量,有時還需研磨、拋光等工藝,所用粒度更細,甚至 為1~3µm。為了得到高質量的刃口,通常採用嵌砂的鑄鐵盤進行研磨。

 7. 刃磨:刃磨過程中,需加冷卻液,並應注意砂輪的修整,通常用適合的油石條正確地修整砂輪可以提高刃磨效率和改善刃磨質 量。由於CVD金剛石的抗衝擊性能不如PCD金剛石,因此有些特殊要求的刀具刃磨後的刃口應倒鈍, 一般為0.02~0.03mm。

 8. 檢驗

 刀 具刃口質量情況的檢驗通常用放大倍數為40~80倍的工具顯微鏡來觀察。普通刀具的刃口鋸齒度 ≤0.02mm。對於精度更高的刀具,通過研磨拋光後,刃口鋸齒度≤0.005mm。另外,加工不同的工件材料,對刀具刃口質量的要求也有差異,刃磨 CVD金剛石刀具應從實際應用情況出發,一 味地追求高質量的刃口,這樣既降低生產效率,又增加生產成本。

 三、CVD金剛石膜刀具加工複合材料的切削實驗

 1. 加工金屬基SiC顆粒加強複合材料(SiCp/LY12)

 CVD厚膜金剛石焊接刀具連續切削SiCp/LY12複合材料(HV>3000,SiCp所佔重量比30%,粒度28µm)。< /span> <span>刀具磨損曲線如圖1所示。

 

v=75m/min,f=0.1mm/r,ap=0.3mm

 圖1 不同材料刀具加工SiCp/LY12複合材料的VB-t曲線(幹切)

刀具幾何參數:

 ·YS8:g0=0°,a0=12°,kr=90°,re=1.0mm,ls=0°

 ·PCBN:g0=0°,a0=12°,kr=90°,re=0.1mm,ls=0°

 ·PCD:g0=-4°,a0=9°,re=5.0mm

 ·CVD厚膜:g0=3°,a0=13°,kr=75°,re=0.6mm。

 從 圖1可以看出,TFD(CVD金剛石厚膜)刀具在加工38min時的後刀面磨損VB值約為0.05mm,PCD刀具約為0.16mm,厚膜刀具的耐磨性 明顯高於PCD刀具。其原因是金剛石厚膜是由純金剛石晶粒組成的聚晶材料,而PCD金剛石是由金屬 Co、Ni作為粘接劑將金剛石燒結在一起的聚晶材料,金屬Co使PCD刀具的耐磨性能有所降 低。PCBN刀具的磨損比PCD和CVD厚膜刀具快得多,而細晶粒硬質合金YS8刀具則根本不能勝 任。在生產中,應優選CVD厚膜或PCD刀具。

 2. 加工樹脂基玻璃纖維加強複合材料(GFRP)

 圖2所示為PCBN、CVD金剛石薄膜和厚膜加工GFRP時的耐磨性曲線。

 

 

 v=80m/min,f=0.1mm/r,ap=0.3mm

 圖2 不同材料刀具加工GFRP複合材料的VB-t曲線(幹切)

 ·PCBN:g0=0°,a0=8°,kr=45°,re=0.5mm,ls=0°

 ·CVD厚膜:g0=-8°,a0=8°,kr=45°,re=0.5mm,ls=0°

 從 圖2可以看出,CVD厚膜刀具的耐磨性最好,CVD薄膜刀具次之,PCBN刀具更次之。GFRP 的主要成分是SiO2(85HRA),加工時摩擦力較大,又是乾切,故加工時溫度較高,能導致刀具切削刃和後刀面的較快磨 損。GFRP材料比SiCp/LY12的加工難度小,刀具壽命較長,實驗用的三種刀具均可在生產中 應用。

 總之,無論是CVD金剛石薄膜 塗層刀具,還是CVD金剛石厚膜焊接刀具,如果能充分利用其優良的性能,取其之長,避彼之短,其應用前景是很好 的。同時,一方面應繼續提高CVD金剛石膜的生長技術,使其性能更加優良;另一方面,應改進CVD 金剛石刀具的製造技術,使其更廣泛地應用於各個領域。

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4408&prev=4409&next=4407

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摘要:在螺紋車削加工中,可轉位刀片的微小位移是導致問題出現的主要原因之一。切削刃在切削過程中 的輕微移動往往會導致過短的刀具壽命、不一致的性能表現等不能令人滿意的加工結果。

 在螺紋車削加工中,可轉位刀片的微小位移是導致問題出現的主要原因之一。切削刃在切削過程中的輕微 移動往往會導致過短的刀具壽命、不一致的性能表現等不能令人滿意的加工結果。

但是,最近可轉位刀片技術有了新的突破,能夠使刀片穩固地定位於刀片座中,實現了切削刃穩定性的驚人改變。

 該技術上的突破為更硬、更耐用的刀片材質的應用開啟了一扇大門,可靠地縮短了加工循環時間,提高了生產效率。

不穩定性帶來的威脅

 目 前,在數控車床上進行螺紋車削是很常見的。與其它車削刀具一樣,可轉位螺紋車刀性能也一直在不斷 地被提高。與大多數其他車削工序相比,進行螺紋車削時需要考慮的因素更多一些。但是,這並不意味著螺紋車削比其他加工更加困難。正 確地選擇刀具和應用技巧能夠確保精確、高效地加工帶有螺紋的工件。

 實際上,螺紋本身的構造使螺紋加工中不能總是處於理想狀態。需要使用與 螺紋角度、圓角半徑等基本相 同的成形切削刃對螺紋進行加工,這意味著需要鋒利且易受損的切削刃。此外,不論是加工細牙螺紋還是 粗牙螺紋都需要應用非常大的進給。很多螺紋具有嚴格的質量要求,要求較高的精確度和加工一致 性。還有一些是在難加工材料上進行螺紋加工。綜上所述,與其他普通加工相比,螺紋加工並不是可獲得可靠、高效和較長刀具壽命的理想加工方式。

 然 而,細緻地考慮一些因素,現在人們可以很容易地進行運行良好的螺紋車削,可以對螺紋車削工序進行優化,使其達到更高的生產效率水 平。需要注意的要點是,螺紋車削的最終結果和加工成本直接取決於機床、配置、工件、刀柄、可轉位刀 片、加工方法、編程和切削參數之間的聯繫,其中不穩定性——具體指切削刃的不穩定性,被認為是對理想加工結果的最大威 脅。

螺紋車削的潛在改進方面

 在 螺紋車削中,導致性能不佳和加工結果不理想的許多問題通常起因於對常見金屬切削基本因素的疏忽,例如: 刀具懸伸的最小化、刀具穩定性的最大化、切削刃的中心高、適合切削參數的應用以及選擇適合的刀具和加工方法 等。另外,僅在螺紋切削中會出現的其他因素包括每次走刀的切削深度、徑向進給的方法以及為了獲得足 夠的後角而設置的刀片傾斜角度――要根據由螺紋直徑和螺距決定的螺紋螺旋升角來設置。

 螺紋的最大特徵是其螺紋牙形。螺紋牙形的變化極大地豐富了當今螺紋的類型,其中有一部分用於特定用 途。螺紋牙形誤差也是螺紋切削中導致質量不合格的最常見原因,也可能是由於公差或表面光潔度的偏差 所導致的。當出現這種情況時,也意味著切削刃的使用壽命過早地結束了。

 到 目前為止,形成不正確螺紋牙形的主要原因之一是刀片在刀柄上缺乏穩定性。刀片的微移動會導致多種 不利後果從而使刀具壽命縮短。其中一個主要的不利後果就是切削刃的破損,特別是在刀尖處的破 損。通常可以通過選擇替代的夾緊螺釘,在一定程度上改善穩定性--用T-Max U型螺釘代替快換螺釘的應用。但是直到目前,仍然難以解決刀片在刀片座上的完全固定。

 螺紋車削中每次走刀的開始和結束意味著切削力的大小 和方向有突然的變化。此時形成加工工序過程中最 敏感的移動,也最容易受到刀片位移風險的影響。切削力作用於刀片螺紋牙形的頂端形成槓桿作用,迫使 切削刃輕微地改變位置並且使刀片座中的支撐點變形。在螺紋車削的過程中,在每次走刀的開始和結束時 產生交變的軸向力,而在切入後的切削過程中則保持相對的穩定。不同方向施加在刀片上的切削力形成來 回移動刀片的趨勢。

 螺紋類型的變化意 味著切削力在方向及大小上的變化,但是刀片尺寸沒有必要隨著螺紋牙形的變化而變化,從而在刀片座提供不同的支撐程 度。另一方面,相同的刀片尺寸會用於加工不同的螺距,這意味著加工較大螺距的刀片與加工較小螺距的 刀片相比沒有更多的支撐。如果刀片尺寸隨著螺紋牙形和螺距的變化而變化,那麼刀片和刀柄規格將不得 不變得無法想像的大。

 切削刃位移的主 要後果是加工出超出公差的螺紋和刀片切削刃線的微小破裂。如果在加工出不合格的螺紋 後不停止使用刀具,那麼刀具磨損將會加劇。由於切削刃的磨損,會產生更大的切削力並出現更嚴重的切 削刃位移,從而加速刀片的斷裂。事實上,因位移而更換螺紋車削刀片的情況比因實際刀具磨損而更換的 情況更多。

 對於一些螺紋來說,螺紋牙 形的精確度比其他因素更重要。螺紋的類型、用途和其他限制決定了是需要M 級公差還是E級公差的可轉位刀片。某些應用場合例如油氣行業的密封螺紋對螺紋精度的要求就非常高, 極小的公差要求使用精磨的可轉位刀片。為獲得一致的高質量螺紋,保證切削刃的精確位置具有決定性的 影響。

 刀片定位的另一方面就是轉位精 度。為了避免耗時的機床設置以及盡量減少或消除報廢零件的產生,刀片 在刀柄中的簡易而精確的定位是很重要的。通常情況下,由於在螺紋表面上有出現階段的風險,因此應盡 可能地避免在兩次走刀之間轉位刀片。如果在兩次走刀之間需要進行刀片轉位,那麼刀片的精確定位對於 獲得可接受的加工結果是關鍵。考慮到對機床停機時間的影響,在兩次走刀之間的快速而簡易地進行刀片 轉位也是很重要的。

 螺紋車削的生產效 率在很大程度上與螺紋車削刀具加工完成螺紋所需的走刀次數相關。如果走刀次數太 多,切削深度會很小,從而造成過度的刀具磨損和摩擦熱,導致快速的後刀面磨損和塑性變形。小切深也 經常對切屑成形造成不利的影響,生成薄而難以控制的切屑。較少的走刀次數需要應用更大的切削深度, 但是切削刃要承受更多的載荷。通過優化走刀次數,縮短加工螺紋全長所需的時間並改善吃刀 量。大切深產生更高的切削力,從而增加刀片在刀座中發生位移的趨勢,更需要刀片的可靠定 位。

 螺紋的另外一個典型參數是螺距,並且它在某 些情況下可能是導致零件誤差的原因。大多數螺距誤差來自 數控系統,當消除了任何關於機床、控制裝置、設置和編程的誤差時,可轉位刀片在刀柄中的穩定性以及進給方法這兩個因素可能會影響到螺 距。螺距是一個零件設計方面的因素,通常情況下細牙螺紋對公差要求更嚴格,就切削而言,由於每毫米 或英寸更多的螺紋數(進給率較小),加工細牙螺紋需要花費更長的時間。螺紋的螺距越大,則需要更高 的進給率,並會產生更大的切削力,也就需要非常穩固的刀片定位。

解決方案―― 實現刀片的整體穩定性

 因 此,基於諸多原因,螺紋車削刀片在刀片槽中定位和鎖緊的質量對實現高生產效率、安全操作和一致的零件質量起到決定性的作 用。採用過去的刀片鎖緊和定位方案,在很多情況下都不可能把刀片緊固在刀片槽中。定位方法、刀墊的夾緊和簡易的轉位等要求意味著妥協,刀片製造方法的限制 也妨礙實現非傳統解決方案的可能 性。

 iLock解決方案的開發大大提高了刀片定位和鎖緊質量,將車削和銑削工序中的安全性、刀具壽命 以 及實現更高生產效率等方面引領到一個新的水 平。就螺紋車削而言,CoroThread 266體現了iLock解決方案的幾大優點,即使在加工過程中產生很大切削力的情況下以及刀片轉位,都可使刀片精確而穩固地固定在刀座 中。由於任何微小的不穩定性都會對螺紋車削過程產生影響,因此這對螺紋車削來說是一個重大的突 破。

 CoroThread 266螺紋車削系列與傳統的刀片夾緊繫統相比,能滿足更高穩定性的要求。刀墊對於螺紋車削工序是非 常重要的,因此對刀墊進行了全新設計,可為刀片在刀柄中的固定提供安全的基礎。通過刀片座中兩個牢 固的接觸面以及從側面緊固刀墊的螺釘,刀墊為刀片提供了必須的緊固和精確的定位。刀墊帶有一個突出 的軌道形iLock接口,相對應的刀片被安全、準確地定位在這個軌道上。

 

 

 刀片夾緊螺釘把刀片緊固在軌道上並在徑向上與刀體一個接觸面相靠,提供了很高的穩定性和準確的定 位。由於iLock定位軌道垂直於進給方向,因此在加工過程中切削力始終由固定刀片的軌道所承受, 這樣刀座中的任何刀片支撐點處都不會存在受損風險。

 對 精度而言,CoroThread 266可以達到很高的重複定位精度,使用M級公差刀片可保證軸向精度(進給方向)±0.05 mm,E級公差刀片確保±0.01 mm。iLock軌道保證刀片的快速轉位和操作方便,而定位方法對性能起到決定性的作用。鎖緊軌道的形狀和位置是經過多方面開發的結果,在刀墊和刀片之間 確定精確的支撐點並通過全新的刀片製造技術 使支撐點保持一致,由於刀片在刀柄中的夾緊具有較高的一致性,因此也能改善夾持。

應用正確的刀片材質提高刀具壽命

 由 於螺紋刀片的切削刃是最易受損的部位,刀片需要具有足夠的硬度以及抗磨損性,並保證切削過程中不出現脆裂而導致切削刃破裂的風 險。現代螺紋車削中往往會在切削刃部位產生相當大的熱量,要求刀片必須具有較強的抗塑性變形能力, 如果發生塑性變形後繼續使用相同的切削刃進行加工,就會出現快速的後刀面磨損,甚至出現刃口崩裂。

 切削刃出現塑性變形是螺紋車削中通過提 高切削速度來提高效率的最大障礙。不合適的刀片材質會使切削 刃快速失效而加工出不合格的螺紋,隨後出現切削刃斷裂。鋒利的塗層刀片在高壓下會出現塗層剝落的風 險,尤其是當切削刃只有很少一部分參與切削時。一般而言,應用合適的走刀次數,在可預計的刀具使用 壽命期間獲得均勻的後刀面磨損是螺紋車削中希望獲得的最理想狀態。

 另外刀片還需要具有一定強度以應對加工中的機械載荷,尤其是在刀片牙形 的頂部圓角部位。這就要求將 韌性作為刀片材質特性的一部分。對於內螺紋加工而言,這一要求更加明確。內螺紋加工工序總是伴隨著刀具的振動和讓刀以及排屑的問題,因此適合的材質韌性對 性能和可靠性起著決定性的作 用。

全新的解決方案— 消除障礙提高生產效率

 PVD(物理氣相沉積)塗層材質為螺紋切削提供了最佳的切削刃。全新的研發成果使應用更高的切削參 數以及獲得更長的、可預測的刀具壽命成為可能,為進一步優化螺紋加工提供了方法。

 細 晶粒刀片基體技術的最新發展為需要鋒利切削刃的應用場合,比如螺紋車削、切槽和切斷以及整體硬質合金銑刀,提供了具有高紅硬性,極具抗塑性變形能力的獨 特基體。GC1125是一種新的PVD塗層材質,是針對鋼件螺紋車削的優化材質,但在加工其他種類 材料時也具有很好的性能, GC1125可通過使用更高的切削速度來提高生產效率(由於刀片材質的限制,在以前通常是最後採用的提高生產效率手 段)。GC1125基體具有極高的硬度,沒有應用梯度燒結技術,但仍具有一定的韌性從而獲得足夠的 切削刃強度。

 GC1125的PVD塗 層是一種新型的多層TiAlN塗層,與切削刃ER處理和刀片的槽形具有完美的配合,可提供很高的切削刃安全 性。如前所提到的,刀片的頂部圓角部位更容易受到塑性變形的影響,加工螺紋牙頂的刀片底部經常因塗 層剝落和出現積屑瘤而磨損。GC1125研發中著重於應對這些趨勢,同時也具有很高的抗後刀面磨損 性能。它是通用的螺紋車削材質GC1135的補充,是很多工序的生產效率優化選項。其它可選的螺紋刀片材質包括具有非常鋒利的切削刃的非塗層材質 H13A,用於耐熱合金、鈦合金和某些鑄 鐵。CB20 / CB7015是立方氮化硼材質,用於淬硬材料的螺紋車削。

 當涉及精密的螺紋加工時,需要廣泛考慮到對刀片產生威脅的因素。與傳統的刀片夾緊和材質解決方案相 比,CoroThread 266的穩定性與GC1125材質的完美組合進一步改善了螺紋車削的加工結果。

 

 

成功進行螺紋車削的注意事項

確定最佳走刀次數,利用刀具的性能優化生產效率,按照推薦值以等切削麵積或等切深原則進行優化加工。

 

 

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4407&prev=4408&next=4406

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硬質合金和高速鋼刀具的重磨和再塗層是目前常見的工藝。儘管刀具重磨或再塗層的價格僅為新刀具製造 成本的一小部分,但卻能延長刀具壽命。重磨工藝是特殊刀具或價格昂貴刀具的典型處理方法。可進行重磨或再塗層的刀具包括鑽頭、銑刀、滾刀以及成形刀具等。

 刀具的重磨

 在 鑽頭或銑刀的重磨過程中,需要磨削切削刃以除去原塗層,因此所用砂輪必須具有足夠的硬度。重磨對 切削刃的預處理是非常關鍵的,不僅要保證刀具重磨後原始切削刃的幾何形狀能被完全準確地保留,而且要求重磨對PVD塗層刀具必須是“安全” 的。因此,必須避免不合理的磨削工藝(例如:高溫導致刀具表層受損的粗磨或乾磨)。

 

 

 圖1 TiN塗層高速鋼齒輪刀具

 圖2 塗層被去除前後的對比

 

 圖3 TiN塗層剃齒刀

 塗層的去除

 在 刀具再塗層之前,可用化學方法去除原有的全部塗層。化學去除法常用於復雜刀具(如滾刀、拉刀), 或多次復塗的刀具以及因塗層厚度而產生問題的刀具。化學去除塗層的方法通常僅限於高速鋼刀具,因為 該方法會損害硬質合金基體:採用化學去除塗層法將從硬質合金基體上濾除鈷,導致基體表面疏鬆、產生氣孔以至難以進行再塗 層。選用於高速鋼硬塗層的腐蝕去除”巴爾查斯塗層公司的技術主管Dennis Quinto先生指出。“由於硬質合金基體中含有與塗層中類似的化學成分,因此化學去除溶劑更容易 損害硬質合金基體而不是高速鋼基體”。

 “刀 具在塗層去除溶液中停留的時間是至關重要的”金星塗層公司的副總裁Bill Langendor fer先生指出。“把刀具留在溶液中的時間越長,對刀具的腐蝕就越嚴重。儘管對高速鋼而言,腐蝕率 要低得多,但當刀具上的原塗層被去除後仍應立即將刀具取出並進行清洗”。

 此外,還有一些適用於去除PVD塗層的具有專利的化學方法。在這 些化學方法中塗層去除溶液與硬質合 金基體僅有微小的化學反應,但目前這些方法尚未廣泛使用。另外,還有其它清洗塗層的方法,如激光加 工、研磨噴砂等。化學去除法是最常用的方法,因為它可以提供良好的表面塗層去除一致性。

 目前典型的再塗層工藝是通過重磨工藝去除刀具原有塗層。

再塗層的經濟性

 最常見的刀具塗層有TiN、TiC和TiAlN。其它超硬氮/碳化物的塗層也有應用,但不太普 遍。PVD金剛石塗層刀具也可以進行重磨和再塗層。在再塗層過程中,刀具應被“保護”以避免臨界表面的損傷。

 常常有這種情況:用戶購買了未塗層的刀具後,在刀具需要重磨時再進行塗層,或在新刀具或重磨後的刀具上進行不同的塗層。

 Bill Langendorfer先生說:“在很多情況下,我們去除刀具上的TiN塗層,重新塗上TiAlN 塗層。因為用戶希望提高刀具的生產效率,而TiAlN塗層工具比TiN塗層工具切削速度更高、 也更耐高溫。用戶常常希望可以從刀具製造商那裡獲得性能更好的新的塗層刀具,因此'刀具製造商可能不得不重新開發一種帶有TiAlN塗層的新刀具'。但與 重新開發這種新刀具相比,從舊刀具上去除TiN塗層並塗上TiAlN塗層所花的時間要短得多。

 再塗層的限制

 像一把刀具可以多次重磨一樣,刀具的切削刃也可以進行多次塗層。而“在已經重磨過的刀具表面獲得粘 著性能良好的塗層是提高刀具性能的關鍵。”IonBond LLC公司國內銷售總監Rob Bokram先生指出。

 除 切削刃以外,在刀具每次修磨時,刀具表面的其餘部分也許並不需要去除塗層或再塗層,這取決於刀具的類型以及加工中所使用的切削參 數。滾刀和拉刀是進行再塗層時需去除所有原塗層的刀具,否則刀具性能將會降低。在應力導致的粘附問題變得突出之前,刀具可進行少量幾次再塗層而不需除去舊 塗層。儘管PVD塗層具有有利於金屬切削的殘餘壓應力,但這種壓力會隨塗層厚度的增加而增大,並且在超過某個固定 的限值後塗層將開始出現分層現象。在未去除舊塗層而進行再塗層時,刀具的外徑上就增加了一個厚 度。對於鑽頭而言,就意味著所鑽的孔徑在變大。因此必須考慮塗層附加的厚度對刀具外徑的影響,同時還要考慮這二者對被加工孔徑尺寸公差的影響。

 一 個鑽頭可在不去除舊塗層的情況下再塗層5~10次,但在此之後將面臨嚴重的誤差問題。Spec工具 公司副總裁Dennis Klein則認為:在±1µm 的誤差範圍內,塗層厚度不會成為問題;但當誤差在0.5~0.1µm範圍內時,必須考慮塗層厚度帶來的影 響。只要塗層厚度不成為問題,那麼再塗層、重磨的刀具完全可能比原來的性能更好。

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4406&prev=4407&next=4405

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專用齒輪加工機床的優勢分析

近年來,隨著計算機數控技術的發展和普遍應用,齒輪加工機床、加工工藝技術也有了很大的發展,特別是在高 精度、大型齒輪加工方面出現了許多新技 術。比 如新型數控銑齒機,以銑刀代替滾刀,高速、高效地加工大型風電齒輪、核電齒輪;新型螺旋錐齒輪數控加工機床,可以加工多種齒制的螺旋錐齒輪,擴大了機床的 適用性;採用新型刀具材料、高速機床實現幹切削,既提高了加工效率和加工精度,也解決了綠色環保問題;採用在機檢測和計算機補償技術,提高機床加工精度; 機床上配置機械手,實現自動裝夾工件,提高工作效率,等等。

 齒輪是各類機械產品中用於傳遞動力或運動的重要基礎零件,常見的齒輪類 型 從結構上分有圓柱齒輪、圓錐齒輪、非圓齒輪等,從齒形上分有漸開線齒輪、擺線齒 輪、圓弧齒輪等。齒輪製造的確是一個專門化的領域,專業化的生產需要專用設備配合使用專用刀具,這 是由於對齒輪進行批量、高效生產的需求而形成的加工製造模式。從傳動原理來說,能夠實現運動或動力 傳動的齒輪齒形有很多,但是實際使用最多的還是上面提到的幾種,其原因一方面是因為它們具有良好的傳動性能,另一方面能夠使用專用設備、專用刀具對它們進 行高效率、高精度加工也是它們被廣泛使用的重要原因。因此,長期以來人們一直不斷研究各種齒輪加工 專用機床、專用刀具、專門工藝來滿足各工業領域對各種齒輪的需求。

傳統的齒輪加工機床,大部分是根據齒輪嚙合原理、採用滾切法加工齒輪, 一部分採用成形法加工齒輪,其加工刀具與被加工齒輪之間的主要運動關係相當於一對相 嚙合的齒輪或齒條之間的運動關係。採用數控技術後,齒輪加工機床的加工效率和加工精度進一步提高, 但基本加工原理並沒有改變。

 通用的5 軸5聯動數控機床主要是用於實現複雜曲面零件的加工。齒輪的齒面是一類特殊的複雜曲面,從 理論上講,只要建立數學模型、解決了數控編程問題,使用5軸5聯動數控機床和球面銑刀可以加工出任意齒形的齒輪齒 面。因此,5軸5聯動數控機床在解決新型齒輪齒面加工上具有特殊的優勢。

 

但是在加工常用齒形齒輪 方面,使用5軸5聯動數控機床和球面銑刀的加工效率同使用專用齒輪加工機床相比低很多,特別是在硬齒面加工上效率更低,加工精度也不具有優勢(不能磨 削)。所謂以銑代磨,5軸5聯動機床在加工精度上能夠滿足齒輪的要求(可達到3級精度)的觀點,我認 為在不考慮效率的情況下有可能達到,但是並不具有普遍適用性。5軸5聯動數控機床用於齒輪加工方 面,主要作用還是在於解決新型齒輪齒面加工上,在一些特定情況下發揮作用;在常用齒形齒輪加工方面,特別是在批量生產齒輪方面,無論是加工效率、加工精度 還是加工成本,專用機床仍然具有較大的優勢。

 總的來說,齒輪加工專用設備和專用刀具也在不斷的創新和發展,不存在製約了齒輪生產製造 的 發展與創新的問 題。至於在特殊情況下,現有設備不能滿足要求,使用5軸5聯動數控機床和通用刀具去解決特殊的齒輪 加工問題,也是現代數控機床技術發展帶給我們的一種方便,不能也不應該把它和齒輪專機的作用對立起來看,它只是提供了一種有益的補 充。隨著齒輪傳動技術的發展,肯定會不斷出現一些新型齒輪的應用需求,給我們提出研究和開發新型、 高效、高精度的齒輪加工設備的課題和任務。

 

 

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4405&prev=4406&next=4404

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCBN刀具PCD刀具單晶刀具PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機航空機械鉸刀主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭迎您親自體驗!!  

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillMetal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolMetal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer. 

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

 

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 先進的曲軸加工生產線一般都比較短,但效率高、產量大,加工出的曲軸質量好且很穩定。如美國底特律 Ford發動機廠曲軸生產線只有17道工序,佔地面積6967m2,但年產V8發動機球鐵曲軸53.5萬 件。其先進技術主要體現在兩個方面:一是大量採用了CNC控制技術,形成柔性生產線;二是應用了許 多先進的高速、高效、柔性加工技術,簡化了工藝過程,提高了加工質量,同時也縮短了單件加工時間。另外,為適應降低成本等需要,近年來發動機曲軸加工採用 了很多特種工藝,相比之下,國內大多數生產線還存在較大差距。

 

 

圖1 雙刀盤車-車拉機床

 先進加工技術及裝備

 曲 軸屬於細長類零件,加工過程中主要定位基準是兩端中心孔,按其加工位置可分為兩種:一種是利用雙V型塊或其它方式找出曲軸支承軸頸的幾何中心,在此中 心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔;另一種是利用專門的質量定心機測出曲軸的質量中心,在此中心上加工出的中心孔稱為質量中心 孔。由於毛坯的幾何形狀誤差和質量分佈不勻等原因,一般兩者並不重合。

 國內生產線中多采用幾何中心孔,但是利用幾何中心孔作定位中心進行 車加工或磨加工時,工件旋轉會產生離心力,不僅影響加工質量,降低定心元件的使用壽命, 而且在加工後剩餘的動不平衡量較大。基於這種原因,國外大都採用質量中心孔,利用專門設計的測試設 備來測試質量中心,然後加工出中心孔,並且可將銑兩端長度和加工質量中心孔合併為一道工序,採用CNC技術控制,加工效率很 高。但需要注意的是,若毛坯彎曲變形嚴重或質量嚴重分佈不均勻,採用質量中心孔仍不能徹底解決上述 問題。因 此,筆者認為曲軸的質量中心孔和幾何中心孔應按毛坯質量的好壞合理選用:如果毛坯質量好,加工餘量小且加工餘量分佈均勻,這時曲軸的質量中心孔與幾何中心 孔會基本重合,不必花費較高的經費購置質量定心設備;如果毛坯質量較差,加工餘量大且加工餘量分佈不均勻,則優先選用質量中心 孔。

數控車-車拉技術

 車拉技術在國外大量用於半精加工曲軸的主軸頸和連桿軸頸。其加工形式可分為3種:直線車拉、內環刀 具旋轉車拉和外環刀具旋轉車拉。

 數控高速外銑技術

 對 於平衡塊側面需要加工的曲軸,CNC高速外銑技術比CNC車削、CNC內銑、車-車拉的生產效率更 高。以四拐曲軸為例,CNC車-車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序,而CNC高速外銑只要一道工序即 可完成(應用工件迴轉和銑刀進給伺服連動控制技術,可以一次裝夾不改變曲軸迴轉中心隨動跟踪銑削曲軸的連桿軸頸)。

 CNC高速外銑的優點包括:切削速度高(可高達350m/min)、切削和工序循環時間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數少、加工精 度更高且柔性更好,因此CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發展方向。

 

 

 圖2 曲軸CBN磨削

CNC內銑技術

 CNC內銑加工性能指標高於普通外銑加工,尤其對於鍛鋼曲軸,內銑更有利於斷屑,剛性特別好。數控 內銑銑削工藝是目前國際上曲軸連桿頸粗加工先進的加工方法之一,尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工,內銑工藝更是首選。

 數控磨削技術

 曲軸傳統的磨削工藝均採用磨削線速度為35m/s的普通曲軸磨床,砂輪進給和修整為手動進給,軸徑和台肩的磨削餘量大,砂輪耐用度低,需技術工人精工細作 才能磨出精品。目前,曲軸磨削採用多種磨削方式來加工,圖2為曲軸CBN磨削。

 曲 軸磨削可採用的技術有單序加工和復合加工等工藝。採用單序加工方式加工磨削效率很高,磨削後軸頸 的跳動量容易控制,砂輪一次修整完畢後能保證各軸頸尺寸的一致性。缺點是柔性差,只能加工一個系列 產品。加工曲軸前端和後端的有寬砂輪組合磨削等。u例如,磨削四拐曲軸主軸頸採用的工藝有五砂輪磨削(如圖3),磨削四拐曲軸連桿頸採用的工藝有雙砂輪磨 削 (如圖4)。

 圖3 五砂輪磨削主軸

 

 

 圖4 雙砂輪磨削連桿頸

 複合加工是指一次裝夾磨削所有主軸頸和連桿軸頸,磨削連桿軸頸採用先進的擺動跟踪磨削技術,這種磨削方式最大的優點是柔性化 好。複合加工有兩種可以採用的工藝:順序磨削主軸軸頸及連桿軸頸(如圖5)和同步磨削主軸軸頸及 /或連桿軸頸(如圖6)。

 

圖5 順序磨削主軸頸和連桿頸

 

 

 圖6 同步磨削主軸頸及/或連桿頸

曲軸深油孔加工採用槍鑽技術

 曲軸深油孔加工是曲軸尤其是鍛鋼曲軸加工中的一個難題。曲軸深油孔的直徑一般在5~8mm之間,從 主軸頸到連桿頸傾斜貫通,屬典型細長孔,而且在曲面上加工,工藝性差。加工深油孔最好的辦法是採用 槍鑽工藝。

 槍 鑽不但可用來加工深孔(徑長比1:250),而且也可用來加工淺孔(徑長比1:1)。槍鑽由鑽柄 (用於裝夾刀具)、鑽桿(用於連接刀頭,按加工孔的長度確定,採用韌性較好的材料)、鑽頭(切削部分,刀尖是偏心的,採用硬質合金材料)三部分焊接在一 起,中間有一通孔,外側面有一直V型槽。依靠中間通孔實現內冷卻,冷卻液從後刀而上的小孔處噴出, 可直接對切削區冷卻。當使用高壓冷卻液時,其切屑能從被加工孔中通過直V型槽有效排出,無需在鑽削 過程中定期退刀來排出切屑。在加工細長孔時,槍鑽可以將鑽孔、鏜孔、鉸孔一次完成,一次走刀便可加 工出高精度(IT6~8級)、直線度(0.16~0.33mm/1000mm)、粗糙度值(Ra3.2~0.1)孔。</span>< /span>

 

 據一汽大眾資料介紹,當用槍鑽加工發動機曲軸的深油孔時,必須使用尺寸適合的專用鑽套。他 們採用的鑽套是用硬質合金或合金工具鋼製造的精密槍鑽鑽套,其硬度為HRC 63~65,內孔表面粗糙度為Ra1.6~3.2,內外徑最大允許同軸度誤差為2um,前端面最大允許跳動誤差為5um,鑽套底面和工件表面的距離不超過 0.5mm,鑽套和主軸的同軸度誤差不超過5um,鑽套與槍鑽頭部的間隙保持在3~ 8um之內。使用槍鑽的機床主軸必須有較高的軸向和徑向剛度,使用時應正確選取切削用量。一般情況下,切削速度Vc為60~100m/min,進給量f為 0.015~0.03mm/r,油壓P為 2.5~6.0MPa,流量Q 為0.2~0.65L/s。

 此外,加工發動機曲軸的深油孔時還 需選擇專用的槍鑽油。一般槍鑽用切削液應有極壓添加劑,以保證在 高壓下形成油膜,防止產生幹摩擦。切削液的粘度與鑽孔直徑有關,直徑越小,粘度越低。送往槍鑽切削區的切削油和一般機械加工相比具有壓力高、流量大、過濾 精度高的特點。流量應隨孔深的增大而增大,以保證切削油有更大的流速,達到通暢排屑的目的。

曲軸特種加工工藝

 圓角滾壓工藝

 曲軸的圓角滾壓是利用滾輪的壓力作用,在曲軸的主軸頸和連桿頸過渡圓角處形成一條滾壓塑性變形帶。這條塑性變形帶的特點包括:

 產生的殘餘壓應力可與曲軸在工作時的拉應力抵消或部分抵消,從而提高疲勞強度。

 硬度提高。滾壓使圓角處形成高硬度的緻密層,從而使曲軸的機械強度和疲勞強度提高。

 表面粗糙度降低。圓角滾壓可使圓角表面粗糙度達到Ra0.1以下,從而大大減小圓角處的應力集中, 提高疲勞強度。

<span><span> 壓,且可做到主軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同,同一連桿軸頸圓角在不同方向上的壓力也可不 同。</span> <span>這樣可經濟地達到最佳的滾壓效果,最大限度地提高曲軸的抗疲勞強度。< /span> <span>經德國赫根塞特(HEGENSCHEID)公司測定,球鐵曲軸經滾壓後壽命可增至 100%~280%。

 

 

圖7 光整前後曲軸的對比

滾磨光整工藝

 光 整加工技術應用於發動機曲軸,可以使其表面質量大幅度提高。其主要工作原理是:由顆粒狀磨料和多 功能磨液以及水組成磨俱,磨俱在料箱中做複雜的自由運動,將工件沉沒於磨俱之中旋轉運動,工件與磨俱以一定的相對速度和作用力發生摩擦、擠壓、刻劃和微量 切削,以達到表面質量的提高。尤其對曲軸而言,由於結構複雜人工去除毛刺困難,光整技術就顯得尤為 重要。

 光整加工技術的具體效果和主要特點包括:

 能去除手工無法去除的鏽蝕、氧化層和改善缺陷,使表面光亮奪目柔和;

 細化表面組織,提高軸頸表面殘餘壓應力的數值;

 改善裝配性,提高可靠性和使用壽命,降低磨合期;

 可大幅度地提高表面輪廓支撐長度率Tp值,提高表面耐磨性。

砂帶拋光工藝

 曲 軸的主軸頸、連桿軸頸及止推面都要求進行超精加工和拋光。傳統工藝是採用靠模油石超精加工機床, 加工後嚴重地破壞了軸頸的幾何形狀,形成馬鞍形(凹形),而且對軸頸尺寸影響較大。國外曲軸的超精 加工早已採用數控砂帶拋光工藝,而且這種砂帶是防潮靜電植砂的(保證砂粒尖鋒朝外)。為了能對圓角 和軸肩拋光,砂帶兩側開槽以便與加工面貼合。

 國 外的曲軸砂帶拋光機可同時拋光主軸頸、連桿軸頸、圓角、軸肩及止推面。其結構均採用對夾式,每個 軸頸上用4片墊塊(中凹型)壓緊砂帶;墊塊和砂帶宜根據工件材質和硬度選擇;機床上的捲帶機能保證每個軸頸都有一段新砂帶(長度可調)參加工作;拋光的方 式以超精加工的原理進行。其效率和效果都遠遠優於油石。

 對於球鐵曲軸的拋光與磨削,由於球鐵內的鐵素體磨削後會形成突起毛刺,所以應使軸的磨削轉向與工作轉向相反,拋光轉向與工作轉向相 同。這樣才能在拋光中有效地去除毛刺,避免工作時刮傷軸瓦。

 

 

 

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4403&prev=4404&next=4398

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—、前言

 虞文華等學者通過對伺服系統動態特性對數控機床圓軌蹟的加工精度影響機理進行研究,認 為在不考慮機床自身的幾何精度的前提下,系統的輪廓跟踪誤差主要是由 伺服系統的動態特性和聯動軸之間的動態參數不匹配而引起。因此,為提高機床的輪廓加工精度,國內外 的專家和學者一般從以下三個方面著手:

 第 一、機床精度補償。如, 代表當今世界超精密加工最高水平的三台大型超精密機床(美國LLNL國家實驗室的DTM—3型臥式大型光學金剛石車床、LODTM型立式大型光學金剛石車 床和英國Cranfield公司研製成功的OAGM—2500型超精密機床等)均採用了壓電式微位移機構,以實現在線精度控制補 償;

 第 二、運動軸的高精度跟踪控制。如,Tomizuka 提出了一種零相位誤差跟踪控制(ZPETC)算法,這是一種用於跟踪時變信號的數字式前饋控制算法,它可以得到極小的跟踪誤差和平滑的跟踪速度,但是它對 建模誤差和系統參數變化比較敏感,同時對插補數據的不連續(主要表現為速度和加速度變化的不連續引起的輸入的信號中的高頻成分)比較敏 感;

 第 三、聯動軸的交叉耦合控制。Koren提出了交叉鍋台輪廓控制(Cross— CoupledContourControl)算法,理論分析表明,即使在跟踪誤差非常小的情況下,系統的輪廓誤差仍然可能很大,因此,他直接將聯動軸之 間的輪廓誤差作為控制量來進行閉環輪廓控制。但是、在進行直線插補時,交叉耦合控制器是一個多變量 系統,在進行圓弧插補時,是一個多變量時變系統,系統的分析與控制均非常困難,另一方面,交叉鍋台輪廓控制器在結構設計、參數選擇等方面還不夠完善,限制 了其實際應用。種基於時間分割原理的數控插補誤差補償算法。該算法可實現以二次曲線代替直線段來逼近 給定輪廓,既能補償原插補算法所帶來的插補誤差,也可以減小插補數據的不連續對跟踪精度的影響,從而提高系統的輪廓加工精 度。

 採用該方 法的補償控制器不需對原有的插補裝置作任何改變,只是對伺服控制系統的軟件稍加修改。文章 分析了該算法的理論誤差,並在由哈爾濱工業大學機電學院研製的HCM—1型超精密車床上進行了實際的輪廓補償控制實驗,實驗結果證明了本算法可顯著提高機 床的輪廓加工精度。

二、補償算法

 數控機床的插補算法主要分為:採樣數據法和參考脈衝 法。這兩大類插補算法又各有許多種不同的具體實 現方式。在 研製的HCM—1型超精密車床上就採用了採樣數據法和參考脈衝法相結合的插補信號生成方法:首先採用採樣數據法進行數控粗插補,由粗插補控制器給出具有相 同時間間隔的一系列離散的點,然後在點與點之間則採用線性插補方法進行精插補,並最終生成可反映進給速度和位移的參考脈 衝。如圖1所示。在任意兩點之間的速度和位 移可分別表示為:

 

 式中、At為插補週期。若用直線段來逼近輪廓曲線,一方面不可避免地存在輪廓誤差,另一方面則會引 起插補速度和加速度的不連續。同時,由於直線段不具有會聚作用,會造成所加工光學零件在使用過程中 彌散斑較大,影響使用性能。

 為了解決這一問題,現採用了一種新的輪廓誤差補償控制算法,這種算法的主要特點就是對插補系統給定的指令進行了修改,使得在任意插補週期內的位置伺服控制 器的給定進給速度是線性變化的。如圖2所示。則在i—i+1時間段內速度和位移表達式分別見式(3)和(4)。

 

 

 式(4)中,k的取值反映了速度曲線的斜率和位移曲線的曲率,如圖3所示。在保證誤差補償的精度的 基礎上,考慮到分析方便,本文中取k=2。這樣,實際上把原來的用直線段逼近光學曲線變成了用二次 曲線來逼近。

 

三、誤差分析

 為了便於分析非球曲面插補的理論誤差,我們假設在第i點附近的非圓曲線可用與其有共同曲率半徑的密切圓來代替,如圖4所 示。第i點的曲率為:

 

 

 

 該密切圓的半徑R=1/C,這樣我們就把非圓曲線插補及補償控制誤差的分析轉變成了圓弧插補及補償控制誤差的分析,從而使問題得到了很大的簡化。

 當採用內接弦來逼近原弧時,其插補原理誤差為:

 

 

 本文中介紹的插補誤差補償算法相當於在原線性位置插補算法的基礎上增加了一個補償控制量△E,

 

 

 

 

 

 由式(9)可知,由原來的步距角的二次方減小到了步距角的四次方,即對同一曲線而言,在相同的插補誤差條件下,逼近的內接弦長度可增大100倍,從而極大 地減小了上位機的運算量,使上位機實現實時插補成為可能。

四、實驗驗證

 為 了驗證本方案的有效性,在由哈爾濱工業大學機電學院研製的HCM—1型超精密機床上進行了實際的圓弧輪廓控制實 驗。該機床數控系統的原理圖見圖5,它採用多處理器分佈式控制結構,通過單頻激光干涉儀構成位置閉 環控制,伺服週期為8ms,插補週期為40ms。圓弧半徑為30mm。進給速度為5mm/min。其中,在用直線段逼近 時,直線段的長度取0.05mm。

 

 採用本補償控制方法之後,機床的輪廓控制精度可提高0.1μm。

 

 

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4397&prev=4398&next=4396

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加工效率與精度是金屬加工領域追求的永恆目標。隨著數控技術、計算機技術、機床技術以及加工工藝技 術的不斷發展,傳統的加工理念已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下,複合加 工技術應運而生。一般來說,複合加工是指在一台加工設備上能夠完成不同工序或者不同工藝方法的加工 技術的總稱。目前的複合加工技術主要表現為2 種不同的類型,一種是以能量或運動方式為基礎的不同加工方法的複合;另一種是以工序集中原則為基礎的、以機械加工工藝為主的複合,車銑複合加工是近年來該 領域發展最為迅速的加工方式之一。

 目前的航空產品零件突出表現為多品種小批量、工藝過程複雜,並且廣泛採用整體薄壁結構和難加工材 料, 因此製造過程中普遍存在製造週期長、材料切除量大、加 工效率低以及加工變形嚴重等瓶頸。為了提高航空複雜產品的加工效率和加工精度,工藝人員一直在尋求 更為高效精密的加工工藝方法。車銑複合加工設備的出現為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有 效解決方案。

與常規數控加工工藝相比,複合加工具有的突出優勢主要表現在以下幾個方面。

 (1)縮短產品製造工藝鏈,提高生產效率。

車銑複合加工可以實現一次裝卡完成全部或者大部分加工工序,從而大大縮短產品製造工藝鏈。這樣一方 面減少了由於裝卡改變導致的生產輔助時間,同時也減少了工裝卡具製造週期和等待時間,能夠顯著提高生產效率。

(2)減少裝夾次數,提高加工精度。

 裝卡次數的減少避免了由於定位基準轉化而導致的誤差積累。同時,目前的車銑複合加工設備大都具有在 線檢測的功能,可以實現製造過程關鍵數據的在位檢測和精度控制,從而提高產品的加工精度。

(3)減少佔地面積,降低生產成本。

u 雖然車銑複合加工設備的單台價格比較高,但由於製造工藝鏈的縮短和產品所需設備的減少,以及工裝夾具數量、車間佔地面積和設備維護費用的減少,能夠有效降 低總體固定資產的投資、生產運作和管理的成本。

 複合加工的關鍵技術

 儘 管複合加工具有常規單一加工無法比擬的優勢,但實際上目前在航空製造領域裡車銑複合加工的利用率並未得到充分發 揮。其關鍵原因在於車銑複合加工在航空製造領域的應用時間還比較短,適用於航空零件結構工藝特性的 車銑複合加工工藝、數控編程技術、後置處理以及仿真技術尚處於摸索階段。為了充分發揮車銑複合加工 設備的效能,提高產品的加工效率和精度,必須全面攻克和解決上述關鍵基礎,並實現集成化應用。

1 車銑複合加工的工藝技術

 與常規加工設備不同的是,一台車銑複合加工中心實際上相當於一條生產線。如何根據零件工藝特性和車 銑複合加工的工藝特點制定合理的工藝路線、裝卡方法和選用合理的刀具是實現高效精密加工的關鍵。

 工 序集中是複合加工最為鮮明的工藝特點。因此,科學合理的工藝路線是提高車銑複合加工效率和精度的 關鍵因素。以圖1 所示瑞士寶美公司的S192F 銑車複合加工中心為例,該機床具有五軸銑、車削、鏜削、鑽孔、鋸斷以及自動進料等功能,採用FANUC 31i 數控系統,具有刀矢平滑、超強前瞻、高速插補等功能,特別適合軸類、迴轉類等零件的高速精密加工。在航空葉輪加工中,該加工中心具有突出的優勢。當採用棒 料作為葉輪毛坯時,常規的葉輪加工工藝路線 首先利用數控車床車削葉輪外部輪廓,然後精車加工基準;在此基礎上利用五軸數控加工中心進行開槽、粗加工、半精加工以及型面和輪轂的精加工;最後在五軸加 工中心或鑽孔設備上進行孔加工。而採用S192F 銑車加工中心不僅可以通過一次裝卡完成上述工藝的全部加工,而且當採用棒料進行加工時還可以通過鋸斷、自動送料等功能實現葉輪的批量加工,整個過程無需人 工干預可以全部自動完成。其工藝路線的設置可採用如下方式:主軸裝卡棒料→粗車葉輪外部輪廓→精車 外部輪廓→五軸銑削開槽→流道粗加工→流道半精加工→流道精加工→鑽孔→背主軸裝卡→車削葉輪底部平面→鑽 孔。可以看出,一次裝卡即完成全部葉輪加工工序,加工效率及精度可以得到大幅提高。

 

 

 對於具 有雙刀架的車銑加工中心(如圖2 所示奧地利的WFL 車銑複合加工中心),雙刀塔的設備都具有雙通道的控制系統,上下刀架可單獨控制,同步加工可以通過代碼中的同步語句來實 現。為充分發揮設備的加工能力,可以在加工條件允許的前提下,通過雙刀架的同步操作實現零件的多個 工序同時加工。可以通過上下刀架的同步設置,在粗車外形的同時完成內孔的粗鏜加工,從而進一步提高 加工效率。通過上下刀架的同步運動,完成一系列孔的加工,不僅提高了加工的效率,同時還可以通過鑽 孔軸向力的相互抵消來減少工件變形的影響。為實現這種功能,需要在前期工藝設計的時候對工藝方案進 行系統深入的研究,確定工藝路線的串行和並行順序,並通過對加工程序的合理組合實現上述功能。

 

 

2 車銑複合加工的數控編程技術

 車 銑複合加工技術的發展,也對數控編程技術提出了更高的要求,這也是製約車銑複合加工設備在實際生產應用中的一個瓶頸環 節。由於車銑複合加工投入實際生產的應用時間較短,在沒有專業的複合加工解決方案的情況下,通常是 利用通用CAM 軟件規劃出部分加工程序,然後工藝人員再對程序進行手工整合,以滿足複合加工機床對加工程序的要 求。這種解決方法對工藝人員的要求非常高。與傳統的數控編程技術相比,車銑複合加工的程序編制難點主要體現在以下幾個方面。

 (1)工藝種 類繁雜。對於工藝人員來說,不僅要能掌握數控車削、多軸銑削、鑽孔等多種加工方式的編 程方法,而且對於工序間的銜接與進退刀方式需要準確界定。因此在進行數控編程時,需要對當前工序加 工完成後的工序模型和加工餘量的分佈有直觀的認識,以便於下一道工序的程序編制和進退刀的設置。

 (2)程序編制過程中的串並行順序的確定 必須嚴格按照工藝路線確定。許多零件在車銑複合加工中心上 加工時可實現從毛料到成品的完整加工,因此加工程序的編制結果必須同工藝路線保持一致。同時,對於 多通道並行加工也需要在數控加工程序編制的過程中進行綜合考慮。可見,為實現高效的複合加工應該發 展工藝- 編程- 仿真一體化的工藝解決方案。

 (3) 對於車銑複合加工的某些功能,目前的通用CAM 軟件尚不支持。與常規單台設備加工相比,車銑複合加工具備的機床運動和加工功能要復雜的多,目前的 通用CAM 軟件尚不足以完全支持這些先進功能的程序編制,如在線測量、鋸斷、自動送料、尾座控制等。因此,利 用通用CAM 軟件編制出來的程序仍然需要大量的手工或交互的方式才能應用於自動化的車銑複合加工。

 (4)加工程序的整合。目前通用CAM 軟件編制完成後的NC 程序之間是相互獨立的,要實現車銑複合這樣複雜的自動化完整加工,需要對這些獨立的加工程序進行集成和整 合。</span> <span>這種整合必須以零件的工藝路線為指導,首先確定出哪些程序是並行的,然後對不同工藝方法的加工 順序進行確定,並給出準確的換刀、裝卡更換、基準轉化以及進退刀指令等。

 可以看出,車銑複合加工數控程序編制難度非常大,而目前的通 用 CAM 軟件用於車銑複合加工仍然存在很多缺陷和不足。為彌補這些不足,在現有通用CAD/CAM 軟件的基礎上開發適用於產品工藝和復合加工設備的專用編程系統是一種更為現實的解決方案。這一方面 降低了軟件購置的重複投資,同時也能避免由於編程平台不統一而造成的工藝知識不能重用、人員配置複雜等缺陷。

3 車銑複合加工的後置處理技術

 與數控編程技術相對應,車銑複合加工由於工藝方法複雜、運動部件多等原因,從而對目前的後置處理軟件及技術提出了更高的要 求。與常規數控設備相比,其後置處理的難點主要體現在以下幾個方面。

 (1) 不同工序間的銜接運動要求嚴格準確。由於在車銑複合設備上進行的加工工藝種類繁多,因此在當 前工序加工完成之後必須及時、準確地完成加工方式、刀具、運動部件的自動切換,以保證加工過程的正確和安 全。為了達到這個目的,一方面要求設置合理的進退刀方式以及自動換刀、冷卻液開和停的時機,另外更 為重要的是在進行當前工序加工時需要設定其他非運動部件所處的位置。這樣才能避免機床在換刀和加工 過程中運動部件與非運動部件之間的碰撞,確保加工過程安全穩定。

由於復合加工中工藝路線相對較長,依靠人工去對後置 完成後的NC 代碼進行組織和集成不僅效率低而且也容易導致錯誤的發生。理想的解決方法是在後置處理過程中能夠對 加工順序和刀位文件中蘊含的工藝方法進行自動判定,並能在後置處理完成後的NC 代碼中自動保持。為此,數控編程完成後的刀位文件信息中不僅需要包含相應的工藝方法、刀位信息,還 需要包含對應的加工順序、所採用的刀具種類和編號,這樣才能在後置處理的過程中達到工藝順序、工藝方法和刀具的自動判 定。

 (3)不同加 工方式的後置處理技術。車 銑複合加工的後置處理程序不僅要求能夠實現多軸數控銑削、車削、鑽削加工的後置處理,還要能夠實現鋸斷、自動進料、尾座控制以及程序循環調用等功能,車銑 複合加工的後置處理算法基本上囊括了現有數控加工所有工藝種類的後置處理方法,並且還要能夠實現不同加工方式之間的無縫集成和運動銜 接。

 (4) 控制系統先進功能的充分利用。目前用於車銑複合加工中心的數控系統都是非常先進的控制系統, 如寶美S192FT 採用的FANUC 31i系統、WFL 150 採用的SINUMERIK840D 系統。這些先進的控制系統大都具備進給自動優化、刀矢平滑、超強前瞻以及高速、高精度插補等先進功 能。因此,必須要將這些先進數控系統的功能反映在後置處理階段完成的加工代碼中的合適位置,才能實現 車銑複合加工設備效能的充分利用。

 (5) 非切削功能的處理和調用。複合加工機床除了具備車、銑、鑽、鏜等切削功能外,還具備在各工序 之間過渡所需的非切削功能,如自動送料、卸料、主軸對接、尾座控制等。在後置處理中需要將這些功能 作為一個公用模塊供程序調用,調用的順序和時機需要根據工藝路線來確定。這些功能目前的後置處理軟 件尚不能提供。

4 車銑複合加工的仿真技術

 車 銑複合加工由於運動部件多、功能複雜,程序編制完成後的加工仿真就顯得尤為重要。由於我國航空製 造廠車銑複合加工投入實際生產的時間較短,目前還沒有成熟的仿真應用技術,因此大部分廠家是通過試切加工來驗證和優化程序,這就導致工藝準備週期長、研製 風險和加工成本高。

 為了提高車銑複合加工的應用水平和編程效率,必須大力推動仿真技術的應用。目前用於車銑複合加工仿 真的軟件主要有TopSolid、Gibbs 等,但這些軟件普遍價格昂貴,我國航空製造領域引進較少。實際上,實現車銑複合加工的仿真也可藉助 目前的通用數控加工仿真軟件(如Vericut、NCSimul 等),根據車銑複合加工設備的結構、運動特點、特殊功能及數控系統,通過定制及宏功能開發實現加工過程的運動仿真。

 利用通用的數控加工仿 真軟件實現車銑複合加工的仿真需要首先在仿真係統裡構建相對真實的機床環境,重點在於機床各運動部件之間的相對運動關係和幾何位置關 係的建立。在此基礎上,建立加工過程中所採用的刀具庫及相應的刀具編號。然後配置機床設備的數控系統和數控程序的加工基準,並將後置完成的NC 代碼載入仿真係統中,即可執行加工過程的仿真工作。與常規數控加工不同的是,有些功能(如多通道加 工、尾座控制等)還需要通過宏功能的開發和定制來完成。

 車銑複合加工技術的應用前景及發展建議

 近 年來,車銑複合加工中心在我國飛機、航空發動機以及附件廠等航空製造廠家都有引進。設備類型主要集 中於奧地利WFL 公司的車銑複合系列產品和瑞士寶美公司銑車複合加工中心等。但由於投入實際應用的時間不長,普遍缺乏 與產品工藝特點和設備工藝特性相適應的成熟的加工工藝、編程手段和後置處理等技術手段。因此,目前 引進的車銑複合加工設備基本上處於相對較低的運行水平。

 航空產品製造過程中面臨的主要問題突出表現為工藝路線長、工藝過程複雜、加工效率低、加工變形嚴重、加工成本高,車銑複合加工無論是在飛機製造還是在發動 機製造領域都有著極為廣闊的發展空間。

 如 飛機機身整體框的銑削加工通常要經過下料/ 毛坯製備、基準加工、粗加工內形、粗加工外形、精修基準、半精及精加工內形、半精和精加工外形、孔加工、鉗工修整、檢測等數十個工序、多次翻轉裝夾才能完 成。而目前航空發動機領域的整體葉盤加工也是採用整體鍛造毛坯,經過車銑、銑削、拋光、表面處理及 強化、檢測探傷等幾十道工序才能完成。這些零件往往製造週期長,佔機時間通常達到幾百小時,而且加 工過程中都需要使用多台不同類型的數控機床和大量的夾具、刀具、測具等。另外,裝卡的反復更換不僅 造成零件製造過程中的等待時間過長,影響生產週期,而且也會造成裝卡誤差的積累,從而影響零件的尺寸精度和加工結果。

 車銑複合加工可以通過一次裝卡實現上述典型航空零件的全部或大部分工序的加工,從而為複雜航空零件的高效、精密加工提供了一種新途 徑。其應用優勢主要體現在以下幾個方面:(1)裝卡次數顯著減少,提高加工效率的同時消除因機床和 裝卡方式的改變而導致的誤差。

 

引用出處: 

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4396&prev=4397&next=-1

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Lutetium ( /l(j)uːˈtiːʃiəm/ lew-TEE-shee-əm) is a chemical element with the symbol Lu and atomic number 71. It is in the d-block of the periodic table, not the f-block, but the IUPAC classifies it as a lanthanide.[2] It is one of the elements that traditionally were included in the classification, "rare earths". One of its radioactive isotopes (176Lu) is used in nuclear technology to determine the age of meteorites. Lutetium usually occurs in association with the element yttrium and is sometimes used in metal alloys and as a catalyst in various chemical reactions.

 

 

Contents

[hide]

  • 1 Characteristics
    • 1.1 Physical properties
    • 1.2 Chemical properties
    • 1.3 Compounds
    • 1.4 Isotopes
  • 2 History
  • 3 Occurrence and production
  • 4 Applications
  • 5 Precautions
  • 6 References
  • 7 External links

[edit] Characteristics

[edit] Physical properties

Lutetium is a silvery white corrosion-resistant trivalent metal. It has the smallest atomic radius and is the heaviest and hardest of the rare earth elements.[3] Lutetium has the highest melting point of any lanthanide, probably related to the lanthanide contraction.

[edit] Chemical properties

Lutetium metal tarnishes slowly in air and burns readily at 150 °C to form lutetium(III) oxide:

 

4 Lu + 3 O2 → 2 Lu2O3

Lutetium is quite electropositive and reacts slowly with cold water and quite quickly with hot water to form lutetium hydroxide:

 

2 Lu (s) + 6 H2O (l) → 2 Lu(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Lutetium metal reacts with all the halogens to form halides:

 

2 Lu (s) + 3 F2 (g) → 2 LuF3 (s)2 Lu (s) + 3 Cl2 (g) → 2 LuCl3 (s)2 Lu (s) + 3 Br2 (g) → 2 LuBr3 (s)2 Lu (s) + 3 I2 (g) → 2 LuI3 (s)

The fluoride, chloride, and bromide are white, whereas the iodide is brown.

Lutetium dissolves readily in dilute sulfuric acid to form solutions containing the colorless lutetium(III) ions, which exist as a [Lu(OH2)9]3+ complex:[4]

 

2 Lu (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Lu3+ (aq) + 3 SO2–

4 (aq) + 3 H2 (g)

[edit] Compounds

 

See also Category: Lutetium compounds

In all its compounds, lutetium occurs in +3 valence state. Aqueous solutions of most Lu salts are colorless and form white crystalline solids upon drying. The soluble salts, such as chloride (LuCl3), bromide (LuBr3), iodide (LuI3), nitrate, sulfate and acetate form hydrates upon crystallization. The oxide (Lu2O3), hydroxide, fluoride (LuF3), carbonate, phosphate and oxalate are insoluble in water.[5]

Lutetium tantalate (LuTaO4) is the densest known stable white material (density 9.81 g/cm3)[6] and therefore is an ideal host for X-ray phosphors.[7][8] Thoria is more dense (10 g/cm3) and is also white, but radioactive.

[edit] Isotopes

Main article: isotopes of lutetium

Naturally occurring lutetium is composed of 1 stable isotope 175Lu (97.41% natural abundance) and 1 long-lived beta-radioactive isotope 176Lu with a half-life of 3.78×1010 years (2.59% natural abundance). The last one is used in radiometric dating (see Lutetium-hafnium dating). 33 radioisotopes have been characterized, with the most stable being naturally occurring 176Lu, and artificial isotopes 174Lu with a half-life of 3.31 years, and 173Lu with a half-life of 1.37 years. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives that are less than 9 days, and the majority of these have half-lives that are less than half an hour. This element also has 18 meta states, with the most stable being 177mLu (T½=160.4 days), 174mLu (T½=142 days) and 178mLu (T½=23.1 minutes).

The known isotopes of lutetium range in atomic weight from 149.973 (150Lu) to 183.961 (184Lu). The primary decay mode before the most abundant stable isotope, 175Lu, is electron capture (with some alpha and positron emission), and the primary mode after is beta emission. The primary decay products before 175Lu are element 70 (ytterbium) isotopes and the primary products after are element 72 (hafnium) isotopes.

[edit] History

Lutetium (Latin: Lutetia meaning Paris) was independently discovered in 1907 by French scientist Georges Urbain,[9] Austrian mineralogist Baron Carl Auer von Welsbach, and American chemist Charles James.[10] All of these men found lutetium as an impurity in the mineral ytterbia which was thought by Swiss chemist Jean Charles Galissard de Marignac (and most others) to consist entirely of the element ytterbium.

The separation of lutetium from Marignac's ytterbium was first described by Urbain and the naming honor therefore went to him. He chose the names neoytterbium (new ytterbium) and lutecium for the new element but neoytterbium was eventually reverted back to ytterbium and in 1949 the spelling of element 71 was changed to lutetium.

The dispute on the priority of the discovery is documented in two articles in which Urbain and von Welsbach accuse each other of publishing results influenced by the published research of the other.[11][12]

The Commission on Atomic Mass, which was responsible for the attribution of the names for the new elements, settled the dispute in 1909 by granting priority to Urbain and adopting his names as official ones. An obvious problem with this decision was that Urbain was one of the four members of the commission.[13]

Welsbach proposed the names cassiopeium for element 71 (after the constellation Cassiopeia) and aldebaranium for the new name of ytterbium but these naming proposals were rejected (although many German scientists in the 1950s called the element 71 cassiopium).

Ironically, Charles James, who had modestly stayed out of the argument as to priority, worked on a much larger scale than the others, and undoubtedly possessed the largest supply of lutetium at the time.[14]

[edit] Occurrence and production

 

 

 

 

Monazite

Found with almost all other rare-earth metals but never by itself, lutetium is very difficult to separate from other elements. The principal commercially viable ore of lutetium is the rare earth phosphate mineral monazite: (Ce, La, etc.) PO4 which contains 0.003% of the element. The abundance of lutetium in the Earth crust is only about 0.5 mg/kg. The main mining areas are China, United States, Brazil, India, Sri Lanka and Australia. The world production of lutetium (in the form of oxide) is about 10 tonnes per year.[14] Pure lutetium metal has only relatively recently been isolated and is very difficult to prepare. It is one of the rarest and most expensive of the rare earth metals with the price about US$ 10,000 per kg, or about one-fourth that of Gold.[15][16]

Crushed minerals are treated with hot concentrated sulfuric acid to produce water-soluble sulfates of rare earths. Thorium precipitates out of solution as hydroxide and is removed. After that the solution is treated with ammonium oxalate to convert rare earths in to their insoluble oxalates. The oxalates are converted to oxides by annealing. The oxides are dissolved in nitric acid that excludes one of the main components, cerium, whose oxide is insoluble in HNO3. Several rare earth metals, including Lu, are separated as a double salt with ammonium nitrate by crystallization. Lutetium is separated by ion exchange. In this process, rare-earth ions are sorbed onto suitable ion-exchange resin by exchange with hydrogen, ammonium or cupric ions present in the resin. Lutetium salts are then selectively washed out by suitable complexing agent. Lutetium metal is then obtained by reduction of anhydrous LuCl3 or LuF3 by either an alkali metal or alkaline earth metal.[5]

 

2 LuCl3 + 3 Ca → 2 Lu + 3 CaCl2

[edit] Applications

Because of the rarity and high price, lutetium has very few commercial uses. However, stable lutetium can be used as catalysts in petroleum cracking in refineries and can also be used in alkylation, hydrogenation, and polymerization applications.

Some other applications include:

  • Lutetium-176 (176Lu) has been used to date the age of meteorites.[17]
  • Lutetium aluminium garnet (Al5Lu3O12) has been proposed for use as a lens material in high refractive index immersion lithography.[18]
  • Lutetium-177 (177Lu), when bound to Octreotate (a somatostatin analogue), is used experimentally in targeted radionuclide therapy for neuroendocrine tumors.[19]
  • Cerium-doped lutetium oxyorthosilicate (LSO) is currently the preferred compound for detectors in positron emission tomography (PET.) [20][21]
  • Use as a pure beta emitter, using lutetium which has been exposed to neutron activation.
  • A tiny amount of lutetium is added as a dopant to gadolinium gallium garnet (GGG), which is used in magnetic bubble memory devices.[22]

[edit] Precautions

Like other rare-earth metals, lutetium is regarded as having a low degree of toxicity, but its compounds should be handled with care nonetheless. Metal dust of this element is a fire and explosion hazard. Lutetium plays no biological role in the human body.

引用出處: 

 http://en.wikipedia.org/wiki/Lutetium

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镥为银白色金属,是稀土元素中最硬和最致密的金属; 熔点1663°C,沸点3395°C,密度9.8404。镥在空气中比较稳定;氧化镥为无色晶体,溶于 酸生成相应的无色盐。镥主要用于研究工作,其它用途很少。质软。溶于稀酸,能与水缓慢作用。盐类无色,氧化物白色。天然存在的同位素有:175Lu和半衰 期为2.1×1010年的β发射体176Lu。自然界储量极少,价格较贵,由氟化镥LuF3•2H2O用钙还原而制得,用于原子能工业。

目录

 

文字释义

  1. 基本释义
  2. 基本字义

元素介绍

  1. 综合性质
  2. 发现
  3. 研究过程
  4. 性质
  5. 资源
  6. 用途
  7. 化学元素周期表

 

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  1. 基本释义
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元素介绍

  1. 综合性质
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  7. 化学元素周期表

展开

编辑本段文字释义

基本释义

镥 拼音:lǔ 繁体字:鑥   部首:钅,部外笔画:12,总笔画:17 ; 繁体部首:金,部外笔画:12,总笔画:20   五笔86&98:QQGJ 仓颉:XCNWA    笔顺编号:31115352512112511 四角号码:87761 UniCode:CJK 统一汉字 U+9565

基本字义

--------------------------------------------------------------------------------   ● 镥   (鑥)   lǔㄌㄨˇ   ◎ 一种金属元素,属稀土金属,自然界中存在的量很少。   汉英互译    --------------------------------------------------------------------------------   ◎ 镥   lutecium lutetium   English    --------------------------------------------------------------------------   ◎ lutetium   元素名称:镥

编辑本段元素介绍

综合性质

元素名称:镥

 

元 素原子量:175.0   体积弹性模量:Gpa:47.6   原子化焓:kJ /mol @25℃:98   热容:J /(mol• K):6.86   导电性:10^6/(cm •Ω ):0.0185   导热系数:W/(m•K):6.4   熔化热:(千焦/摩尔):18.60   汽化热:(千焦/摩尔):355.90   原子体积:(立方厘米/摩尔):17.78   元素在宇宙中的含量:(ppm):0.00001   元素在太阳中的含量:(ppm):0.001   元素在海水中的含量:(ppm):大西洋表面 0.00000014   氧化态:Main Lu+3   Other   地壳中含量:(ppm):0.51

 

晶体结构:晶胞为六方晶胞。 晶胞参数:   a = 350.31 pm   b = 350.31 pm   c = 555.09 pm   α = 90°   β = 90°   γ = 120°   维氏硬度:1160MPa   电离能 (kJ /mol)   M - M+ 523.5   M+ - M2+ 1340   M2+ - M3+ 2022   M3+ - M4+ 4360   相对原子质量:174.96   常见化合价: +3   电负性: 1   外围电子排布:4f14 5d1 6s2   核外电子排布: 2,8,18,32,9,2   同位素及放射线:Lu-172[6.7d] Lu-173[1.37y] Lu-174[3.3y]s *Lu-175 Lu-176(放 β[3.6E10y]) Lu-177[6.68d] 电子亲合和能:0 KJ•mol-1   第一电离能:523.5 KJ•mol-1   第二电离能: 1340 KJ•mol-1   第三电离能: 0 KJ•mol-1

 

单质密度: 9.85 g/cm3   单质熔点: 1656.0 ℃   单质沸点: 3315.0 ℃   原子半径: 2.25 埃   离子半径: 0.98(+3) 埃   共价半径: 1.56 埃

发现

发 现人:乌尔班(G.Urbain) 发现年代:1906年   发现过程:1906年由乌尔班(G.Urbain)发现的。   稀土元素的发现从18世纪末到20世纪初,经历了100多年,发现了数十个,但只肯定了其中的十几个。镥是20世纪初发现并肯定的稀土元素。这是 1907年法国化学家乌尔班从镱中分离出来的。镥的拉丁名称来自法国巴黎的古名,是乌尔班的出生地。镥和另一个稀土元素铕的发现就完成了自然界中存在的所 有稀土元素的发现。它们俩的发现可以认为是打开了稀土元素发现的第四座大门,完成了稀土元素发现的第四阶段。

研究过程

镥是稀土金属之一。稀土是历史遗留的名称,从18世纪末叶开始被

 

元素周期表·镥

陆 续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土,例如把氧化铝叫做陶土,氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来,很稀少,因而得名稀土,稀土元素 的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它们的化学性质很相似,这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合 物。钪的化学性质与其它稀土差别明显,一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得,放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中 不存在,直到1965年,荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中,才发现了钷的痕量成分。   因此中国1968年将钷划入64种有色金属之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥尔摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小镇上寻得了一块不寻常的黑 色矿石,1794年芬兰化 学家加多林(J.Gadolin)研究了这种矿石,从其中分离出一种新物质,三年后(1797年),瑞典人爱克伯格(A.G.Ekeberg)证实了这一 发现,并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林,称这种矿石为Gadolinite(加多林矿,即硅铍钇矿)。 1803年德国化 学家克拉普罗兹(M.H.Klaproth)和瑞典化学家柏齐力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格尔(W.Hisinger)同时分别从另一矿 石(铈硅矿)中发现了另一种新的物质---铈土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得尔(C.G.Mosander)发现了镧和镨钕混合物 (didymium)。   1885年奥地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)从莫桑得尔认为是“新元素” 的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)发现了钐。1901年法国人德马尔赛 (E.A.Demarcay)发现了铕。1880年瑞士马利纳克(J.C.G.De Marignac)发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)发现了钬和 铥。1974年美国人马瑞斯克(J.A.Marisky)等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松(L.F.Nilson)发现了钪。从1794年 加多林分离出钇土至1947年制得钷,历时150多年。

性质

镥的稀土金属是光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大,

 

稀土-氧化镥

因 而载于文献中物理性质常有明显差异。镧在6°K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性,钆在0℃时比铁具有更强的铁磁性。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、钆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,以钐和意为最好。除镱外,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。   稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时,生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、TbO2型 氧化物。它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。稀土氧化物的熔点在2000℃以上,铕的原子半径最大,性质最活泼,在室温下暴露 于空气中立即失去光泽,很快氧化成粉末。镧、铈是、镨、钕也易于氧化,在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、 镥的抗腐蚀性强,能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢,温度增高则 反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强,很容易水解生成ROX(X表示卤 素)型卤氧化合物。稀土金属还能和硼、碳、硫、氢、氮反应生成相应的化合物。

资源

目前 世界上已知的稀土矿物及含有稀土元素的矿物有250多种,稀土元素含量较高的矿物有60多种,有工业价值的不到10种。中国稀土资源极其丰富,其特点可概 括为:储量大、品种全、有价值的元素含量高、分布广。中国稀土的工业储量(按氧化物计)是国外稀土工业储量的2.2倍。国外稀土资源集中在美国、印度、巴 西、澳大利亚和苏联等国,工业储量(按氧化物计)为701.11万吨。

用途

稀土金属及其 合金在炼钢中起脱氧脱硫作用,能使两者的含量降低到0.001%以下,并改变夹杂物的形态,细化晶粒,从而改善钢的加工性能,提高强度、韧性、耐腐蚀性和 抗氧化性等。稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁,能改变铸铁中石墨的形态,改善铸造工艺,提高铸铁的机械性能。在青铜和黄铜冶炼中 添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导电性。在铸造铝硅合金中添加1%-1.5%的稀土金属,可以提高高温强度。在铝合金导线中添加稀 土金属,能提高抗张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电热合金中添加0.3%的稀土金属,能提高抗氧化能力,增加电阻率和高温强度。在钛及其合金中添加稀 土金属能细化晶粒,降低蠕变率,改善高温抗腐蚀性能。用铈族混合稀土氯化物和富镧稀土氯化物制备的微球分子筛,用于石油催化裂化过程。稀土金属和过渡金属 复合氧化物催化剂用于氧化净化,能使一氧化碳和碳氢化物转化为二氧化碳和水。镨钕环烷—烷基铝—氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。   稀土抛光粉用于各种玻璃器件的抛光。单一的高纯稀土氧化物用于合成各种荧光体,如彩色电视红 色荧光粉、投影电视白色荧光粉等荧光材料。稀土金属碘化物用于制造金属卤素灯,代替碳精棒电弧灯作照明光源。用稀土金属制备的稀土—钴硬磁合金,具有高剩 磁、高矫顽力的优点。钇铁石榴石铁氧体是用高纯Y2O3和氧化铁制成单晶或多晶的铁磁材料。它们用于微波器件。高纯Gd2O3用于制备钇镓石榴石,它的单 晶用作磁泡的基片。金属镧和 镍制成的LaNi5贮氢材料,吸氢和放氢速度快,每摩尔LaNi5可贮存6.5—6.7摩尔氢。在原子能工业中,利用铕和钆的同位素的中子吸收截面大的特 性,作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。稀土元素作为微量化肥,对农作物有增产效果。打火石是稀土发火合金的传统用途,目前仍是铈组稀土金属的 重要用途。

 

引用出處: 

 http://baike.baidu.com/view/38243.htm

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镱:原子序数 70,原子量173.04,元素名来源于它的发现地。1878年马里尼亚克从铒土中分离出镱的氧化物,1907年于尔班和韦耳斯指出马里尼亚克分离出的是 氧化镥和氧化镱的混合物。镱在地壳中的含量为0.000266%,主要存在于磷钇矿和黑稀金矿中,有7种天然同位素。

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目录

  • 1 概述
  • 2 性质
  • 3 发现及来源
  • 4 特性
  • 5 发展历史
  •  

  • 1 概述
  • 2 性质
  • 3 发现及来源
  • 4 特性
  • 5 发展历史
  • 6 主要用途
  • 7 科技应用
  • 8 参考资料

 

镱 - 概述

 

镱为银白色金属,有延展性,质较软;熔点819±5°C,沸点1194°C,密度6.972克/厘米³。室温下镱能被空气和水缓慢氧化,氧化镱无色;镱可溶于酸生成无色盐。镱粒子是重要的发光材料敏化剂;镱170可用于医疗诊断。

银白色软金属,有光泽,易氧化,在空气中缓慢地被腐蚀,溶于稀酸和液氨。能与水缓慢作用,二价盐为绿色,可溶于水,并与水反应,缓慢地释放出氢气;三价盐无色。氧化物呈白色。镱在自然界中地同位素有:168Yb、170Yb~175Yb。

 

镱 - 性质

 

元素名称:镱

元素原子量:173.0

元素类型:金属

体积弹性模量:Gpa:30.5

原子化焓:kJ /mol @25℃:180

热容:J /(mol• K):6.74 

导电性:10^6/(cm •Ω  ):0.0351

导热系数:W/(m•K):8.5

熔化热:(千焦/摩尔) :.660

醋酸镱

 

汽化热:(千焦/摩尔) :128.90

原子体积:(立方厘米/摩尔) :24.79

元素在宇宙中的含量:(ppm):0.002

元素在太阳中的含量:(ppm):.001

元素在海水中的含量:(ppm):大西洋表面  0.0000005

地壳中含量:(ppm):3.3

原子序数:70

元素符号:Yb

 

相对原子质量:173.0

核内质子数:70

核外电子数:70

核电核数:70

质子质量:1.1711E-25

质子相对质量:70.49

所属周期:6

所属族数:IIIB

摩尔质量:173

密度:6.98

熔点:824.0

沸点:1466.0

外围电子排布:4f14 6s2

氧化态:Main  Yb+2, Yb+3

 

核外电子排布:2,8,18,32,8,2

晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。

 

晶胞参数:

a = 548.47 pm

b = 548.47 pm

c = 548.47 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

 

维氏硬度:206MPa   

声音在其中的传播速率:(m/S) 1590

 

电离能 (kJ /mol) 

M - M+ 603.4

M+ - M2+ 1176

M2+ - M3+ 2415

M3+ - M4+ 4220

 

颜色和状态:金属

原子半径:2.4

常见化合价+2,+3  

 

镱 - 发现及来源

 

发现人:马里纳克(J.C.G.Marignac)   

发现年代:1878年瑞士

发现过程:1878年,由马里纳克(J.C.G.Marignac)首先分离出镱的化合物;1907年由乌尔班(G.Urbain)指出马里纳克分离出的镱是由镥和现在已知的镱两个元素组成的。

元 素来源:在某些矿石中与钇及其他有关元素共存(如磷钇矿、硅铍钇矿),二价镱形成绿色盐,三价镱为无色盐元素,在核反应中照射169Tm,生成 170Tm,半衰期为129天,这个同位素克发射出很强的X射线。用它来制造常由氧化镱Yb2O3用钙还原而制得。也可用蒸馏法制备。

用途:用于冶金,用于制造特种合金。

 

镱 - 特性

金 属镱为银灰色,有延展性,质地较软,室温下镱能被空气和水缓慢氧化。与钐和铕相类似样,镱属于变价稀土,除通常呈正三价外,也可以呈正二价状态。由于这种 变价特性,制备金属镱不宜用电解法,而采用还原蒸馏法进行制备和提纯。通常以金属镧为还原剂,利用镱金属高蒸汽压和镧金属低蒸气压的差别进行还原蒸馏。也 可以采用铥镱镥富集物为原料,以金属镧为还原剂,在>1100℃和<0.133Pa的高温真空条件下,通过还原-蒸馏的方法直接提取金属镱。象钐和铕一 样,镱也可采用湿法还原进行分离和提纯。通常采用铥镱镥富集物为原料,溶解后将镱还原成二价状态,造成显著的性质差异后将其与其它三价稀土进行分离。制取 高纯氧化镱通常采用萃取色层法或离子交换法。

 

镱 - 发展历史

1842 年莫桑德尔从钇土中分离出铒土和铽土后,不少化学家利用光谱分析鉴定,确定它们不是纯净的一种元素的氧化物,这就鼓励了化学家们继续去分离它们。1878 年瑞士化 学家马里纳克从饵土中分离出一个新元素的氧化物,把这个新元素成为ytterbium,符号为Yb,我们翻译为镱。这一名称和钇、铒、铽的命名一样,都是 来自首先发现了钇矿的瑞典的乙特比(Ytterby)小镇。随着镱以及其他一些稀土元素的发现,完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。

 

1878 年,瑞士化学家查尔斯(Jean Charles)和马利格纳克(G.de Marignac)在“铒”中发现了一种新的稀土元素,为了纪念钇矿石发现地——斯德哥尔摩附近那个名叫伊特比(Yteerby)的小村,把这个新元素命 名为Ytterbium,元素符号为Yb,汉译名称为“镱”—是该元素的专用汉字。

镱在镧系元素中虽然排在铥之后,但其地壳丰度达却到 3.3ppm,不但高于铽钬铥镥等其它中重稀土,甚至高于铕(2.2 ppm)。镱主要存在于离子型稀土矿、磷钇矿和黑稀金矿等中重稀土矿物中,有7种天然同位素。在江西寻乌中钇富铕离子型矿中,镱在稀土中的配分高于铕,在 龙南高钇离子型矿中,镱的配分约是铕的10倍。

 

镱 - 主要用途

 

镱 作为重稀土元素,由于可利用的资源有限,产品价格昂贵,限制了其用途研究。随着光纤通讯和 激光等高新技术的出现,镱才逐渐找到大显身手的应用舞台。近年来,镱在光纤通讯和激光技术两大领域崭露头角并得到迅速发展。随着“信息高速公路”的建设发 展,计算机网络和长距离光纤传输系统对光通讯用的光纤材料性能要求越来越高。镱离子由于拥有优异的光谱特性,可以象铒和铥一样,被用作光通讯的光纤放大材 料。尽管稀土元素铒至今仍是制备光纤放大器的主角,但传统的掺铒石英光纤增益带宽较小(30nm),已难以满足高速大容量信息传输的要求。而Yb3+离子 在980nm附近具有远大于Er3+离子的吸收截面,通过Yb3+的敏化作用和铒镱的能量传递,可使1530nm光得到大大加强,从而大大提高光的放大效 率。

 

近年来,铒镱共掺的磷酸盐玻璃受到越来越多研究者的青睐。磷酸盐和氟磷酸盐玻璃具有较好的化学稳 定性和热稳定性,并具有较宽的红外透过性能和大的非均匀展宽特性,是宽带高增益掺铒放大光纤玻璃的理想材料。若在其中引入Yb3+离子,制成铒镱共掺光 纤,就可大大改善光纤放大性能。中国研制的高浓度铒镱共掺磷酸盐光纤(纤芯直径7μm、数值孔径为0.2)适用于全波放大器。利用980nm半导体激光 器,在1.5μm的通信窗口对小信号实现了3.8dB的净增益,单位长度增益达2.5dB/cm,比目前商用石英放大器高出两个数量级。

 

掺 Yb3+光纤放大器可以实现功率放大和小信号放大,因而可用于光纤传感器、自由空间激光通信和超短脉冲放大等领域。中国目前已建成世界上单信道容量最大、 速率最快的光传输系统,拥有世界上最宽的信息高速公路。掺镱和其它稀土的光纤放大及激光材料在其中均发挥了关键性巨大的作用。镱的光谱特性还被用作优质激 光材料,既被用作激光晶体,也被用作激光玻璃、和光纤激光器。

 

掺镱激光晶体作为高功率激光材料已形成一个庞大的系列,包括 有掺镱钇铝石榴石(Yb:YAG)、掺镱钆镓石榴石(Yb:GGG)、掺镱氟磷酸钙(Yb:FAP)、掺镱氟磷酸锶(Yb:S-FAP)、掺镱钒酸钇 (Yb:YV04)、掺镱硼酸盐和硅酸盐等。半导体激光器(LD)是固体激光器的 一种新型泵浦源。Yb:YAG具有许多特点适合高功率LD泵浦,已成为大功率LD泵浦用激光材料。Yb:S-FAP晶体将来有可能用作实现激光核聚变的激 光材料,引起人们的关注。在可调谐激光晶体中,有掺铬镱钬钇铝镓石榴石(Cr,Yb,Ho:YAGG),其波长在2.84~3.05μm之间连续可调。据 统计,世界上用的导弹红外寻弹头大部分是采用3-5μm的中波红外探测器,因此研制Cr,Yb,Ho:YSGG激光器,可对中红外制导武器对抗提供有效干 扰,具有重要的军事意义。 

 

镱 - 科技应用

目前中国在掺 镱激光晶体(Yb:YAG、Yb:FAP、Yb:SFAP等)方面,已取得一系列具有国际先进水平的创新性成果,解决了晶体的生长以及激光快速、脉冲、连 续、可调节输出等多项关键技术,研究成果已在国防、工业和科学工程等方面获得实际应用,掺镱晶体产品已出口美国、日本等多个国家与地区。镱激光材料的另一 个大类是激光玻璃。已开发出锗碲酸盐、硅铌酸盐、硼酸盐和磷酸盐等多种高发射截面的激光玻璃。由于玻璃易成型可以制成大尺寸,并具有高光透和高均匀性等特 点,可制

氟化镱

成 大功率激光器。过去人们熟悉的稀土激光玻璃主要是钕玻璃,它已有40多年的发展历史,制作和应用技术成熟,一直是大功率激光装置的首选材料,已被用于核聚 变实验装置和激光武器等方面。中国建成的由激光钕玻璃为主要激光介质的神光1号和神光2号大功率激光装置,已达到世界先进水平。但激光钕玻璃如今却遇到了 激光镱玻璃的有力挑战。

 

近年来的大量研究表明,激光镱玻璃的许多性能超过了钕玻璃。由于掺镱发光只有两个能级,储能效率 高,在相同增益时镱玻璃储能效率比钕玻璃高16倍,荧光寿命也是钕玻璃的3倍,同时还具有掺杂浓度高、吸收带宽、可直接用半导体泵浦等优点,非常适用于大 功率激光器使用。但镱激光玻璃的实用还往往要借助于钕的协助,如采用Nd3+作为敏化剂才能使镱激光玻璃在室温下运转,并在1 06μm波长处实现激光发射。所以说,镱和钕在激光玻璃方面既是竞争对手,同时又是相互协作的伙伴。

 

通过调节玻璃成分,可 以提高镱激光玻璃的诸多发光性能。以发展高功率激光器为主要方向,用镱激光玻璃制造的激光器越来越广泛地应用于现代工业、 农业、医学、科学研究和军事方面。将核聚变产生的能量作为能源一直是人们期待的目标,实现受控核聚变将是人类解决能源问题的重要手段。掺镱激光玻璃以其优 异的激光性能正在成为21世纪实现惯性约束核聚变(ICF)升级换代首选材料。激光武器是利用激光束的巨大能量,对目标进行打击破坏,可以产生上亿度的高 温,以光的速度直接攻击,可以指那打那,具有极大的杀伤力,尤其适用于现代战争的防空武器系统。掺镱激光玻璃的优异性能已使它成为制造高功率和高性能激光 武器的重要基础材料。

 

光纤激光器是当今迅猛发展起来的一项新技术,也属于激光玻璃应用范畴。光纤激光器就是用光纤作激光 介质的激光器,是光纤与激光技术相结合的产物,是在掺饵光纤放大器(EDFA)技术基础上发展起来的激光新技术。光纤激光器以半导体激光二极管作 为泵源,以光纤作为波导和增益介质,同时采用光栅光纤、偶合器等光学元件组合而成。它无需光路机械调整,机构紧凑便于集成。与传统固体激光器和半导体激光 器相比,具有光束质量高、稳定性好、抗环境干扰性强、免调节、免维护、结构小巧等技术和性能优势。由于掺杂的离子主要是Nd+3、Yb+3、Er+3、 Tm+3、Ho+3,都是以稀土光纤作为增益介质,所以目前开发出来的光纤激光器也可称作是稀土光纤激光器。

 

高功率掺镱 双包层光纤激光是近年国际上固体激 光技术中的一个热点领域。它具有光束质量好、结构紧凑、转换效率高等优点,在工业加工等领域中有广泛的应用前景。双包层掺镱光纤适合于半导体激光器泵浦, 具有耦合效率高和激光输出功率高等特点,是掺镱光纤的主要发展方向。目前中国的双包层掺镱光纤技术与国外先进水平已不相上下。中国研制的掺镱光纤、双包层 掺镱光纤以及铒镱共掺光纤在性能和可靠性方面均已达到国外同类产品先进水平,具有成本优势,并拥有多项产品和方法的核心专利技术。

镱面灯

 

 

世 界著名的德国IPG 激光公司日前宣布,他们新近推出的掺镱光纤激光器系统,具有非常优异的光束特性,有大于50,000小时的泵浦寿命,中心发射波长为1070nm- 1080n,输出功率可高达到20KW,已被应用于精细焊接、切割和岩石钻探等方面。激光材料是发展激光技术的核心和基础。在激光界历来有“一代材料,一 代器件”的说法。必须先拥有性能优异的激光材料,综合其它相关技术,才能开发出先进实用的激光器件。掺镱激光晶体和激光玻璃作为固体激光材料的生力军正在 推进光纤通讯和激光技术的创新发展,尤其是在高功率核聚变激光器、高能量拍瓦(PW,即1015W)激光器、高能量武器激光器等尖端激光技术方面将作出重 要贡献。

 

镱还被用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件(磁泡)添加剂和光学玻璃添加剂等。需要指出的是,镱 (Ytterbium)和钇(Yttrium)同属稀土元素,虽然英文名称和元素符号差别明显,但汉语拼音却音节相同,在某些汉语译文引用中有时误把钇当 作镱,这时就需要我们追寻原文并结合元素符号来加以确认。

 

引用出處: 

 http://www.hudong.com/wiki/%E9%95%B1

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Ytterbium ( /ɪˈtɜrbiəm/ i-TUR-bee-əm) is a chemical element with the symbol Yb and atomic number 70. A soft silvery metallic element, ytterbium is a rare earth element of the lanthanide series and is found in the minerals gadolinite, monazite, and xenotime. The element is sometimes associated with yttrium or other related elements and is used in certain steels. Natural ytterbium is a mix of seven stable isotopes. Ytterbium-169, an artificially produced isotope, is used as a gamma ray source.

 

 

Contents

[hide]

  • 1 Characteristics
    • 1.1 Physical properties
    • 1.2 Chemical properties
    • 1.3 Compounds
    • 1.4 Isotopes
  • 2 History
  • 3 Occurrence
  • 4 Production
  • 5 Applications
    • 5.1 Source of gamma rays
    • 5.2 Doping of stainless steel
    • 5.3 Yb as dopant of active media
    • 5.4 Others
  • 6 Precautions
  • 7 See also
  • 8 References
  • 9 Further reading
  • 10 External links

[edit] Characteristics

[edit] Physical properties

Ytterbium is a soft, malleable and rather ductile element that exhibits a bright silvery luster. A rare earth element, it is easily attacked and dissolved by mineral acids, slowly reacts with water, and oxidizes in air.[2]

Ytterbium has three allotropes which are called alpha, beta and gamma and whose transformation points are at −13 °C and 795 °C. The beta form exists at room temperature and has a face-centered crystal structure while the high-temperature gamma form has a body-centered crystal structure.[2]

Normally, the beta form has a metallic-like electrical conductivity, but becomes a semiconductor when exposed to around 16,000 atm (1.6 GPa). Its electrical resistivity is tenfold larger at about 39,000 atm (3.9 GPa) but then drops dramatically, to around 10% of its room temperature resistivity value, at 40,000 atm (4 GPa).[2][3]

Contrary to other rare-earth metals, which show antiferromagnetic and/or ferromagnetic ordering at low temperatures, Yb is paramagnetic at any temperatures above 1 K.[4]

It has a melting point of 824°C and a boiling point of 1196°C: this makes it have a narrower liquid range than any other metal.

[edit] Chemical properties

Ytterbium metal tarnishes slowly in air and burns readily at 200 °C to form ytterbium(III) oxide (Yb2O3) or less stable ytterbium monoxide (YbO).

Ytterbium is quite electropositive and reacts slowly with cold water and quite quickly with hot water to form ytterbium hydroxide:

 

2 Yb (s) + 6 H2O (l) → 2 Yb(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Ytterbium metal reacts with all the halogens:

 

2 Yb (s) + 3 F2 (g) → 2 YbF3 (s) [white]2 Yb (s) + 3 Cl2 (g) → 2 YbCl3 (s) [white]2 Yb (s) + 3 Br2 (g) → 2 YbBr3 (s) [white]2 Yb (s) + 3 I2 (g) → 2 YbI3 (s) [white]

Ytterbium(III) ion absorbs light in the near infrared spectral range, but not in the visible region, so that ytterbia is white, and ytterbium salts of colorless anions are also colorless. Ytterbium dissolves readily in dilute sulfuric acid to form solutions containing the colorless Yb(III) ions, which exist as a [Yb(OH2)9]3+ complexes:[5]

 

2 Yb (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Yb3+ (aq) + 3 SO2−

4 (aq) + 3 H2 (g)

[edit] Compounds

Ytterbium shows similar chemical behavior to the rest of the lanthanide group. Most of the compounds are found in the oxidation state +3, the salts in that oxidation state are nearly colorless. Like europium, samarium or thulium trihalogenes can be reduced by hydrogen or by addition of the metal reduced to the dihalogens, in this case the for example YbCl2. The oxidation state +2 reacts in some ways similarly to the alkaline earth metal compounds, for example the Ytterbium(II) oxide (YbO) shows the same structure as calcium oxide (CaO).[6]

  • Halides: YbCl2, YbBr3, YbCl3, YbF3
  • Oxides: Yb2O3

See also: Category:Ytterbium compounds

[edit] Isotopes

Main article: Isotopes of ytterbium

Naturally occurring ytterbium is composed of 7 stable isotopes: Yb-168, Yb-170, Yb-171, Yb-172, Yb-173, Yb-174, and Yb-176, with Yb-174 being the most abundant (31.83% natural abundance). 27 radioisotopes have been characterized, with the most stable being Yb-169 with a half-life of 32.026 days, Yb-175 with a half-life of 4.185 days, and Yb-166 with a half-life of 56.7 hours. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives that are less than 2 hours, and the majority of these have half-lives that are less than 20 minutes. This element also has 12 meta states, with the most stable being Yb-169m (t½ 46 seconds).

The isotopes of ytterbium range in atomic weight from 147.9674 u (Yb-148) to 180.9562 u (Yb-181). The primary decay mode before the most abundant stable isotope, Yb-174 is electron capture, and the primary mode after is beta emission. The primary decay products before Yb-174 are element 69 (thulium) isotopes, and the primary products after are element 71 (lutetium) isotopes. Of interest to modern quantum optics, the different ytterbium isotopes follow either Bose-Einstein statistics or Fermi-Dirac statistics, leading to interesting behavior in optical lattices.

[edit] History

Ytterbium was discovered by the Swiss chemist Jean Charles Galissard de Marignac in the year 1878. Marignac found a new component in the earth then known as erbia and named it ytterbia (after Ytterby, the Swedish village where he found the new erbia component). He suspected that ytterbia was a compound of a new element he called ytterbium.[3]

In 1907, the French chemist Georges Urbain separated Marignac's ytterbia into two components: neoytterbia and lutecia. Neoytterbia would later become known as the element ytterbium, and lutecia would later be known as the element lutetium. Auer von Welsbach independently isolated these elements from ytterbia at about the same time, but called them aldebaranium and cassiopeium.[3]

The chemical and physical properties of ytterbium could not be determined until 1953, when the first nearly pure ytterbium was produced.[3] The price of ytterbium was relatively stable between 1953 and 1998 at about US$ 1,000/kg.[7]

[edit] Occurrence

 

 

 

 

Euxenite

Ytterbium is found with other rare earth elements in several rare minerals. It is most often recovered commercially from monazite sand (0.03% ytterbium). The element is also found in euxenite and xenotime. The main mining areas are China, United States, Brazil, India, Sri Lanka and Australia; and reserves of ytterbium are estimated as about one million tonnes. Ytterbium is normally difficult to separate from other rare earths, but ion-exchange and solvent extraction techniques developed in the mid to late 20th century have simplified separation. Known compounds of ytterbium are rare—they haven't been well characterized yet. The abundance of ytterbium in the Earth crust is about 3 mg/kg.[3]

The most important current (2008) sources of ytterbium are the ionic adsorption clays of southern China. The "High Yttrium" concentrate derived from some versions of these comprise about two thirds yttria by weight, and 3-4% ytterbia. As an even-numbered lanthanide, in accordance with the Oddo-Harkins rule, ytterbium is significantly more abundant than its immediate neighbors, thulium and lutetium, which occur in the same concentrate at levels of about 0.5% each. The world production of ytterbium is only about 50 tonnes per year, reflecting the fact that it finds little commercial application.[3]

[edit] Production

Recovery of ytterbium from ores involves several processes which are common to most rare-earth elements: 1) processing, 2) separation of Yb from other rare earths, 3) preparation of the metal. If the starting ore is gadolinite, it is digested with hydrochloric or nitric acid which dissolves the rare-earth metals. The solution is treated with sodium oxalate or oxalic acid to precipitate rare earths as oxalates. For euxenite, ore is processed either by fusion with potassium bisulfate or with hydrofluoric acid. Monazite or xenotime are heated either with sulfuric acid or with caustic soda.

Ytterbium is separated from other rare earths either by ion exchange or by reduction with sodium amalgam. In the latter method, a buffered acidic solution of trivalent rare earths is treated with molten sodium mercury alloy, which reduces and dissolves Yb3+. The alloy is treated with hydrochloric acid. The metal is extracted from the solution as oxalate and converted to oxide by heating. The oxide is reduced to metal by heating with lanthanum, aluminium, cerium or zirconium in high vacuum. The metal is purified by sublimation and collected over a condensed plate.[8]

[edit] Applications

[edit] Source of gamma rays

The 169Yb isotope has been used as a radiation source substitute for a portable X-ray machine when electricity was not available. Like X-rays, gamma rays pass through soft tissues of the body, but are blocked by bones and other dense materials. Thus, small 169Yb samples (which emit gamma rays) act like tiny X-ray machines useful for radiography of small objects. Experiment shows that radiographs taken with 169Yb source are roughly equivalent to those taken with X-rays having energies between 250 and 350 keV.[9]

[edit] Doping of stainless steel

Ytterbium could also be used to help improve the grain refinement, strength, and other mechanical properties of stainless steel. Some ytterbium alloys have been used in dentistry.[2][3]

[edit] Yb as dopant of active media

Yb is used as dopant in optical materials, usually in the form of ions in active laser media. Several powerful double-clad fiber lasers and disk lasers use Yb3+ ions as dopant at concentration of several atomic percent. Glasses (optical fibers), crystals and ceramics with Yb3+ are used.[10]

Ytterbium is often used as a doping material (as Yb3+) for high power and wavelength-tunable solid state lasers. Yb lasers commonly radiate in the 1.06–1.12 µm band being optically pumped at wavelength 900 nm–1 µm, dependently on the host and application. Small quantum defect makes Yb prospective dopant for efficient lasers and power scaling.[11]

The kinetic of excitations in Yb-doped materials is simple and can be described within concept of effective cross-sections; for the most of Yb-doped laser materials (as for many other optically pumped gain media), the McCumber relation holds,[10][12][13] although the application to the Yb-doped composite materials was under discussion.[14][15]

Usually, low concentrations of Yb are used. At high concentration of excitations, the Yb-doped materials show photodarkening[16] (glass fibers) or ever switch to the broadband emission [17] (crystals and ceramics) instead of the efficient laser action. This effect may be related with not only overheating, but also conditions of the charge compensation at high concentration of Yb ions.[18]

[edit] Others

Ytterbium metal increases its electrical resistivity when subjected to high stresses. This property is used in stress gauges to monitor ground deformations from earthquakes and explosions.[19]

[edit] Precautions

Although ytterbium is fairly stable, it nevertheless should be stored in closed containers to protect it from air and moisture. All compounds of ytterbium should be treated as highly toxic although initial studies appear to indicate that the danger is limited. Ytterbium compounds are, however, known to cause skin and eye irritation and may be teratogenic.[20] Metallic ytterbium dust poses a fire and explosion hazard.

 

引用出處: 

 http://en.wikipedia.org/wiki/Ytterbium

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Thulium ( /ˈθjuːliəm/ THEW-lee-əm) is a chemical element that has the symbol Tm and atomic number 69. Thulium is the least abundant of the lanthanides (promethium is less abundant than thulium, but it is not found naturally on Earth). It is an easily workable metal with a bright silvery-gray luster. Despite its high price and rarity, thulium is used as the radiation source in portable X-ray devices and in solid-state lasers.

 

 

Contents

[hide]

  • 1 Properties
    • 1.1 Physical properties
    • 1.2 Chemical properties
    • 1.3 Isotopes
  • 2 History
  • 3 Occurrence and production
  • 4 Applications
    • 4.1 Laser
    • 4.2 X-ray source
    • 4.3 Others
  • 5 Biological role and precautions
  • 6 See also
  • 7 References
  • 8 External links

[edit] Properties

[edit] Physical properties

Pure thulium metal has a bright, silvery luster. It is reasonably stable in air, but should be protected from moisture. The metal is soft, malleable, and ductile.[1] Thulium is ferromagnetic below 32 K, antiferromagnetic between 32 and 56 K and paramagnetic above 56 K.[2]

[edit] Chemical properties

Thulium metal tarnishes slowly in air and burns readily at 150 °C to form thulium(III) oxide:

 

4 Tm + 3 O2 → 2 Tm2O3

Thulium is quite electropositive and reacts slowly with cold water and quite quickly with hot water to form thulium hydroxide:

 

2 Tm (s) + 6 H2O (l) → 2 Tm(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Thulium reacts with all the halogens. Reactions are slow at room temperature, but are vigorous above 200 °C:

 

2 Tm (s) + 3 F2 (g) → 2 TmF3 (s) [white]2 Tm (s) + 3 Cl2 (g) → 2 TmCl3 (s) [yellow]2 Tm (s) + 3 Br2 (g) → 2 TmBr3 (s) [white]2 Tm (s) + 3 I2 (g) → 2 TmI3 (s) [yellow]

Thulium dissolves readily in dilute sulfuric acid to form solutions containing the pale green Tm(III) ions, which exist as a [Tm(OH2)9]3+ complexes:[3]

 

2 Tm (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Tm3+ (aq) + 3 SO2−

4 (aq) + 3 H2 (g)

Thulium reacts with various metallic and non-metallic elements forming a range of binary compounds, including TmN, TmS, TmC2, Tm2C3, TmH2, TmH3, TmSi2, TmGe3, TmB4, TmB6 and TmB12. In those compounds, thulium exhibits valence states +2, +3 and +4, however, the +3 state is most common and only this state has been observed in Tm solutions.[4]

[edit] Isotopes

Main article: Isotopes of thulium

Naturally occurring thulium is composed of one stable isotope, Tm-169 (100% natural abundance). Thirty one radioisotopes have been characterized, with the most stable being Tm-171 with a half-life of 1.92 years, Tm-170 with a half-life of 128.6 days, Tm-168 with a half-life of 93.1 days, and Tm-167 with a half-life of 9.25 days. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives that are less than 64 hours, and the majority of these have half-lives that are less than 2 minutes. This element also has 14 meta states, with the most stable being Tm-164m (t½ 5.1 minutes), Tm-160m (t½ 74.5 seconds) and Tm-155m (t½ 45 seconds).

The isotopes of thulium range in atomic weight from 145.966 u (Tm-146) to 176.949 u (Tm-177). The primary decay mode before the most abundant stable isotope, Tm-169, is electron capture, and the primary mode after is beta emission. The primary decay products before Tm-169 are element 68 (erbium) isotopes, and the primary products after are element 70 (ytterbium) isotopes.[5]

[edit] History

Thulium was discovered by Swedish chemist Per Teodor Cleve in 1879 by looking for impurities in the oxides of other rare earth elements (this was the same method Carl Gustaf Mosander earlier used to discover some other rare earth elements). Cleve started by removing all of the known contaminants of erbia (Er2O3). Upon additional processing, he obtained two new substances; one brown and one green. The brown substance was the oxide of the element holmium and was named holmia by Cleve, and the green substance was the oxide of an unknown element. Cleve named the oxide thulia and its element thulium after Thule, Scandinavia.

Thulium was so rare that none of the early workers had enough of it to purify sufficiently to actually see the green color; they had to be content with spectroscopically observing the strengthening of the two characteristic absorption bands, as erbium was progressively removed. The first researcher to obtain nearly pure thulium was Charles James, a British expatriate working on a large scale at New Hampshire College in Durham. In 1911 he reported his results, having used his discovered method of bromate fractional crystallization to do the purification. He famously needed 15,000 "operations" to establish that the material was homogeneous.[6]

High-purity thulium oxide was first offered commercially in the late 1950s, as a result of the adoption of ion-exchange separation technology. Lindsay Chemical Division of American Potash & Chemical Corporation offered it in grades of 99% and 99.9% purity. The price per kilogram has oscillated between US$ 4,600 and $13,300 in the period from 1959 to 1998 for 99.9% purity, and it was second highest for lanthanides behind lutetium.[7][8]

[edit] Occurrence and production

 

 

 

 

The element is never found in nature in pure form, but it is found in small quantities in minerals with other rare earths. Its abundance in the Earth crust is 0.5 mg/kg.[9] Thulium is principally extracted from monazite (~0.007% thulium) ores found in river sands, through ion-exchange. Newer ion-exchange and solvent-extraction techniques have led to easier separation of the rare earths, which has yielded much lower costs for thulium production. The principal sources today are the ion adsorption clays of southern China. In these, where about two-thirds of the total rare-earth content is yttrium, thulium is about 0.5% (or about tied with lutetium for rarity). The metal can be isolated through reduction of its oxide with lanthanum metal or by calcium reduction in a closed container. None of thulium's natural compounds are commercially important.[1]

[edit] Applications

Rare and expensive, thulium has few applications:

[edit] Laser

Holmium-chromium-thulium triple-doped YAG (Ho:Cr:Tm:YAG, or Ho,Cr,Tm:YAG) is an active laser medium material with high efficiency. It lases at 2097 nm and is widely used in military, medicine, and meteorology. Single-element thulium-doped YAG (Tm:YAG) lasers operate between 1930 and 2040 nm.[10] The wavelength of thulium-based lasers is very efficient for superficial ablation of tissue, with minimal coagulation depth in air or in water. This makes thulium lasers attractive for laser-based surgery.[11]

[edit] X-ray source

Despite its high cost, portable X-ray devices use thulium that has been bombarded in a nuclear reactor as a radiation source. These sources are available for about one year, as tools in medical and dental diagnosis, as well as to detect defects in inaccessible mechanical and electronic components. Such sources do not need extensive radiation protection – only a small cup of lead.[12]

[edit] Others

Thulium has been used in high temperature superconductors similarly to yttrium. Thulium potentially has use in ferrites, ceramic magnetic materials that are used in microwave equipment.[12]

[edit] Biological role and precautions

Thulium has no known biological role, although it has been noted that it stimulates metabolism. Soluble thulium salts are regarded as slightly toxic if taken in large amounts, but the insoluble salts are non-toxic. Thulium is not taken up by plant roots to any extent and thus does not get into the human food chain. Vegetables typically contain only one milligram of thulium per tonne (dry weight).[9

 

引用出處: 

 http://en.wikipedia.org/wiki/Thulium

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铥:原子序数69,原子量168.93421,元素名来源于发现者的国家名。1879年瑞典科学家克莱夫从铒土中分离出铥和钬两种新元素。铥在地壳中的含量为十万分之二,是稀土元素中含量最少的元素,主要存在于磷钇矿和黑稀金矿中,天然稳定同位素只有铥169。

目录

 

基本字义介绍元素组成铥元素的发现来源及用途发现简史铥的性质资源介绍铥的用途

 

基本字义介绍元素组成铥元素的发现来源及用途发现简史铥的性质资源介绍

  • 铥的用途

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编辑本段基本字义

拼 音:   diū 繁体字:铥   部首:钅,部外笔画:6,总笔画:11 ; 繁体部首:金,部外笔画:6,总笔画:14   五笔86&98:QTFC 仓颉:XCHGI    笔顺编号:31115312154 四角号码:82732 UniCode:CJK 统一汉字 U+94E5   基本字义:

 

金属铥

● 铥   (铥)   diūㄉㄧㄡˉ   ◎ 一种金属元素,属稀土金属。银色,质软,可用于制不需电源的手提简易X射线机。   汉英互译:   ◎ 铥   Thulium(Tm)   English

编辑本段介绍

铥 为银白色金属,有延展性,质较软可用刀切开;熔点1545°C,沸点1947°C,密度9.3208。铥在空气中比较稳定;氧化铥为淡绿色晶体。铥的用途 不多,主要是做金属卤素灯的添加剂。银白色金属,质软,熔点时具有高的蒸气压。溶于酸,能与水起缓慢化学作用。盐类(二价盐)氧化物都呈淡绿色。

编辑本段元素组成

元素名称:铥   元素原子量:168.9   原子体积:(立方厘米/摩尔):18.1

 

元 素在太阳中的含量:(ppm):0.0002   元素在海水中的含量:(ppm):大西洋表面 0.00000013   晶体结构:晶胞为六方晶胞。   晶胞参数:   a = 353.75 pm   b = 353.75 pm   c = 555.46 pm   α = 90°   β = 90°   γ = 120°   地壳中含量:(ppm):0.48   维氏硬度:520MPa   氧化态:Main Tm+3   电离能 (kJ /mol)   M - M+ 596.7   M+ - M2+ 1163   M2+ - M3+ 2285   M3+ - M4+ 4119   相对原子质量:168.934   常见化合价:+3   电负性:1.25   外围电子排布:4f13 6s2   核外电子排布:2,8,18,31,8,2   同位素及放射线:Tm-168[93.1d] Tm-169 Tm-170[128.6d] Tm-171[1.92y] Tm-172[2.65d]   电子亲合和能:0 KJ•mol-1

 

铥激光外科微创手术

第 一电离能:596.4 KJ•mol-1   第二电离能:1163 KJ•mol-1   第三电离能:0 KJ•mol-1   单质密度: 9.321 g/cm3   单质熔点: 1545.0 ℃   单质沸点: 1727.0 ℃   原子半径: 2.42 埃   离子半径: 1.09(+3) 埃   共价半径: 1.56 埃

编辑本段铥元素的发现

发现人:克利夫(P.T.Cleve)   发现年代:1878年

 

高纯试剂 氧化铥

发 现过程:1878年,由克利夫(P.T.Cleve)发现的。   1842年莫桑德尔从钇土中分离出铒土和铽土后,不少化学家利 用光谱分析鉴定,确定它们不是纯净的一种元素的氧化物,这就鼓励了化学家们继续去分离它们。在从氧化饵分离出氧化镱和氧化钪以后,1879年克利夫又分离 出两个新元素的氧化物。其中一个被命名为thulium,以纪念克利夫的祖国所在地斯堪的纳维亚半岛(Thulia),元素符号曾为Tu,今用Tm。随着 铥以及其他一些稀土元素的发现,完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。

编辑本段来源及用途

元 素来源:由无水氟化铥TmF3用该还原制得;或用金属镧与铥氧化物的混合物中蒸气硫制得。与其他稀土元素共存于硅铍钇矿、黑稀金矿、磷钇矿和独居石中。独 居石含稀土元素的质量分数一般达50%,其中铥占0.007%。   元素用途:在核反应中照射169Tm,生成170Tm,半衰期为129天,这个同位素克发射出很强的X射线。用它来制造轻便的,不需电源的手提式X射 线机,也用作磷光体活化剂。在便携式X射线机上使用放射性铥作射线源,这样可以不必使用电气设备。   名称由来:得名于斯堪的纳维亚半岛的旧称“Thule”。

编辑本段发现简史

铥是稀土 金属中的一种。稀土是历史遗留的名称,从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土,例如把氧化铝叫做陶土,氧化镁叫苦土。 稀土是以氧化物状态分离出来,很稀少,因而得名稀土,稀土元素的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它们的化学性质很相 似,这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀土差别明显,一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获 得,放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在,直到1965年,荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中,才发现了钷的痕量成分。   中国1968年将钷划入64种有色金属之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥尔摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小镇上寻得了一块不寻常的黑 色矿石,1794年芬兰化 学家加多林(J.Gadolin)研究了这种矿石,从其中分离出一种新物质,三年后(1797年),瑞典人爱克伯格(A.G.Ekeberg)证实了这一 发现,并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林,称这种矿石为Gadolinite(加多林矿,即硅铍钇矿)。 1803年德国化 学家克拉普罗兹(M.H.Klaproth)和瑞典化学家柏齐力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格尔(W.Hisinger)同时分别从另一矿 石(铈硅矿)中发现了另一种新的物质---铈土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得尔(C.G.Mosander)发现了镧和镨钕混合物 (didymium)。   1885年奥地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗 (L.D.Boisbauder)发现了钐。1901年法国人德马尔赛(E.A.Demarcay)发现了铕。1880年瑞士马利纳克(J.C.G.De Marignac)发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)发现了钬和 铥。1974年美国人马瑞斯克(J.A.Marisky)等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松(L.F.Nilson)发现了钪。从1794年 加多林分离出钇土至1947年制得钷,历时150多年。

编辑本段铥的性质

稀土金属的光泽 介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大,因而载于文献中物理性质常有明显差异。镧在6°K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性,钆在0℃时比铁 具有更强的铁磁性。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、钆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,以钐和意为最 好。除镱外,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时,生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、 铽还生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。   稀土氧化物的熔点在2000℃以上,铕的原子半径最大,性质最活泼,在室温下暴露于空气中立即失去光泽,很快氧化成粉末。镧、铈是、镨、钕也易于氧 化,在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、 镥的抗腐蚀性强,能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢,温度增高则 反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强,很容易水解生成ROX(X表示卤 素)型卤氧化合物。稀土金属还能和硼、碳、硫、氢、氮反应生成相应的化合物。

编辑本段资源介绍

目 前世界上已知的稀土矿物及含有稀土元素的矿物有250多种,稀土元素含量较高的矿物有60多种,有工业价值的不到10种。我国稀土资源极其丰富,其特点可 概括为:储量大、品种全、有价值的元素含量高、分布广。中国稀土的工业储量(按氧化物计)是国外稀土工业储量的2.2倍。国外稀土资源集中在美国、印度、 巴西、澳大利亚和苏联等国,工业储量(按氧化物计)为701.11万吨。

编辑本段铥的用途

稀 土金属及其合金在炼钢中起脱氧脱硫作用,能使两者的含量降低到0.001%以下,并改变夹杂物的形态,细化晶粒,从而改善钢的加工性能,提高强度、韧性、 耐腐蚀性和抗氧化性等。稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁,能改变铸铁中石墨的形态,改善铸造工艺,提高铸铁的机械性能。在青铜和 黄铜冶炼中添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导电性。在铸造铝硅合金中添加1%-1.5%的稀土金属,可以提高高温强度。在铝合金导 线中添加稀土金属,能提高抗张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电热合金中添加0.3%的稀土金属,能提高抗氧化能力,增加电阻率和高温强度。在钛及其合 金中添加稀土金属能细化晶粒,降低蠕变率,改善高温抗腐蚀性能。用铈族混合稀土氯化物和富镧稀土氯化物制备的微球分子筛,用于石油催化裂化过程。稀土金属 和过渡金属复合氧化物催化剂用于氧化净化,能使一氧化碳和碳氢化物转化为二氧化碳和水。镨钕环烷—烷基铝—氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。

 

金属铥

稀 土抛光粉用于各种玻璃器件的抛光。单一的高纯稀土氧化物用于合成各种荧光体,如彩色电视红 色荧光粉、投影电视白色荧光粉等荧光材料。稀土金属碘化物用于制造金属卤素灯,代替碳精棒电弧灯作照明光源。用稀土金属制备的稀土—钴硬磁合金,具有高剩 磁、高矫顽力的优点。钇铁石榴石铁氧体是用高纯Y2O3和氧化铁制成单晶或多晶的铁磁材料。它们用于微波器件。高纯Gd2O3用于制备钇镓石榴石,它的单 晶用 作磁泡的基片。金属镧和镍制成的LaNi5贮氢材料,吸氢和放氢速度快,每摩尔LaNi5可贮存6.5—6.7摩尔氢。在原子能工业中,利用铕和钆的同位 素的中子吸收截面大的特性,作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。稀土元素作为微量化肥,对农作物有增产效果。打火石是稀土发火合金的传统用途, 目前仍是铈组稀土金属的重要用途。

引用出處: 

 http://baike.baidu.com/view/38260.htm

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Erbium ( /ˈɜrbiəm/) is a chemical element in the lanthanide series, with the symbol Er and atomic number 68. A silvery-white solid metal when artificially isolated, natural erbium is always found in chemical combination with other elements on Earth. As such, it is a rare earth element which is associated with several other rare elements in the mineral gadolinite from Ytterby in Sweden.

Erbium's principal uses involve its pink-colored Er3+ ions, which have optical fluorescent properties particularly useful in certain laser applications. Erbium-doped glasses or crystals can be used as optical amplification media, where erbium (III) ions are optically pumped at around 980 nm or 1480 nm and then radiate light at 1530 nm in stimulated emission. This process results in an unusually mechanically simple laser optical amplifier for signals transmitted by fiber optics. The 1550 nm wavelength is especially important for optical communications because standard single mode optical fibers have minimal loss at this particular wavelength. In addition to optical fiber lasers, a large variety of medical applications (i.e. dermatology, dentistry) utilize erbium ion's 2940 nm emission (see Er:YAG laser), which is highly absorbed in water (absorption coefficient about 12,000/cm).

 

 

Contents

[hide]

  • 1 Characteristics
    • 1.1 Physical properties
    • 1.2 Chemical properties
    • 1.3 Isotopes
  • 2 History
  • 3 Occurrence
  • 4 Production
  • 5 Applications
  • 6 Precautions
  • 7 See also
  • 8 References
  • 9 Further reading
  • 10 External links

[edit] Characteristics

[edit] Physical properties

 

 

 

 

Erbium(III)chloride in sunlight, showing some pink fluorescence of Er+3 from natural ultraviolet.

A trivalent element, pure erbium metal is malleable (or easily shaped), soft yet stable in air, and does not oxidize as quickly as some other rare-earth metals. Its salts are rose-colored, and the element has characteristic sharp absorption spectra bands in visible light, ultraviolet, and near infrared. Otherwise it looks much like the other rare earths. Its sesquioxide is called erbia. Erbium's properties are to a degree dictated by the kind and amount of impurities present. Erbium does not play any known biological role, but is thought to be able to stimulate metabolism.[1]

Erbium is ferromagnetic below 19 K, antiferromagnetic between 19 and 80 K and paramagnetic above 80 K.[2]

Erbium can form propeller-shaped atomic clusters Er3N, where the distance between the erbium atoms is 0.35 nm. Those clusters can be isolated by encapsulating them into fullerene molecules, as confirmed by transmission electron microscopy.[3]

[edit] Chemical properties

Erbium metal tarnishes slowly in air and burns readily to form erbium(III) oxide:

 

4 Er + 3 O2 → 2 Er2O3

Erbium is quite electropositive and reacts slowly with cold water and quite quickly with hot water to form erbium hydroxide:

 

2 Er (s) + 6 H2O (l) → 2 Er(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Erbium metal reacts with all the halogens:

 

2 Er (s) + 3 F2 (g) → 2 ErF3 (s) [pink]2 Er (s) + 3 Cl2 (g) → 2 ErCl3 (s) [violet]2 Er (s) + 3 Br2 (g) → 2 ErBr3 (s) [violet]2 Er (s) + 3 I2 (g) → 2 ErI3 (s) [violet]

Erbium dissolves readily in dilute sulfuric acid to form solutions containing hydrated Er(III) ions, which exist as yellow [Er(OH2)9]3+ hydration complexes:[4]

 

2 Er (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Er3+ (aq) + 3 SO2−

4 (aq) + 3 H2 (g)

[edit] Isotopes

Main article: isotopes of erbium

 

Naturally occurring erbium is composed of 6 stable isotopes, 162

Er, 164

Er, 166

Er, 167

Er, 168

Er, and 170

Er with 166

Er being the most abundant (33.503% natural abundance). 29 radioisotopes have been characterized, with the most stable being 169

Er with a half-life of 9.4 days, 172

Er with a half-life of 49.3 hours, 160

Er with a half-life of 28.58 hours, 165

Er with a half-life of 10.36 hours, and 171

Er with a half-life of 7.516 hours. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives that are less than 3.5 hours, and the majority of these have half-lives that are less than 4 minutes. This element also has 13 meta states, with the most stable being 167m

Er with a half-life of 2.269 seconds.[5]

 

The isotopes of erbium range in atomic weight from 142.9663 u (143

Er) to 176.9541 u (177

Er). The primary decay mode before the most abundant stable isotope, 166

Er, is electron capture, and the primary mode after is beta decay. The primary decay products before 166

Er are element 67 (holmium) isotopes, and the primary products after are element 69 (thulium) isotopes.[5]

[edit] History

Erbium (for Ytterby, a village in Sweden) was discovered by Carl Gustaf Mosander in 1843.[6] Mosander separated "yttria" from the mineral gadolinite into three fractions which he called yttria, erbia, and terbia. He named the new element after the village of Ytterby where large concentrations of yttria and erbium are located. Erbia and terbia, however, were confused at this time. After 1860, terbia was renamed erbia and after 1877 what had been known as erbia was renamed terbia. Fairly pure Er2O3 was independently isolated in 1905 by Georges Urbain and Charles James. Reasonably pure metal wasn't produced until 1934 when Klemm and Bommer reduced the anhydrous chloride with potassium vapor. It was only in the 1990s that the price for Chinese-derived erbium oxide became low enough for erbium to be considered for use as a colorant in art glass.[7]

[edit] Occurrence

 

 

 

 

Monazite sand

The concentration of erbium in the Earth crust is about 2.8 mg/kg and in the sea water 0.9 ng/L.[8] This concentration is enough to make erbium about 45th in elemental abundance in the Earth's crust, more common than more familiar elements such as lead.

Like other rare earths, this element is never found as a free element in nature but is found bound in monazite sand ores. It has historically been very difficult and expensive to separate rare earths from each other in their ores but ion-exchange production techniques[9] developed in the late 20th century have greatly brought down the cost of production of all rare-earth metals and their chemical compounds.

The principal commercial sources of erbium are from the minerals xenotime and euxenite, and most recently, the ion adsorption clays of southern China; in consequence, China has now become the principal global supplier of this element. In the high-yttrium versions of these ore concentrates, yttrium is about two-thirds of the total by weight, and erbia is about 4-5%. When the concentrate is dissolved in acid, the erbia liberates enough erbium ion to impart a distinct and characteristic pink color to the solution. This color behavior is similar to what Mosander and the other early workers in the lanthanides would have seen in their extracts from the gadolinite minerals of Ytterby.

[edit] Production

Crushed minerals are attacked by hydrochloric or sulfuric acid that transforms insoluble rare-earth oxides into soluble chlorides or sulfates. The acidic filtrates are partially neutralized with caustic soda (sodium hydroxide) to pH 3-4. Thorium precipitates out of solution as hydroxide and is removed. After that the solution is treated with ammonium oxalate to convert rare earths into their insoluble oxalates. The oxalates are converted to oxides by annealing. The oxides are dissolved in nitric acid that excludes one of the main components, cerium, whose oxide is insoluble in HNO3. The solution is treated with magnesium nitrate to produce a crystallized mixture of double salts of rare-earth metals. The salts are separated by ion exchange. In this process, rare-earth ions are sorbed onto suitable ion-exchange resin by exchange with hydrogen, ammonium or cupric ions present in the resin. The rare earth ions are then selectively washed out by suitable complexing agent.[8] Erbium metal is obtained from its oxide or salts by heating with calcium at 1450 °C under argon atmosphere.[8]

[edit] Applications

Erbium's everyday uses are varied. It is commonly used as a photographic filter, and because of its resilience it is useful as a metallurgical additive. Other uses:

  • Used in nuclear technology in neutron-absorbing control rods.[1][10]
  • When added to vanadium as an alloy, erbium lowers hardness and improves workability.[11]
  • Erbium oxide has a pink color, and is sometimes used as a colorant for glass, cubic zirconia and porcelain. The glass is then often used in sunglasses and cheap jewelry.[11]
  • Erbium-doped optical silica-glass fibers are the active element in erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs), which are widely used in optical communications.[12] The same fibers can be used to create fiber lasers. Co-doping of optical fiber with Er and Yb is used in high-power Er/Yb fiber lasers, which gradually replace CO2 lasers for metal welding and cutting applications. Erbium can also be used in erbium-doped waveguide amplifiers.[1]
  • An erbium-nickel alloy Er3Ni has an unusually high specific heat capacity at liquid-helium temperatures and is used in cryocoolers; a mixture of 65% Er3Co and 35% Er0.9Yb0.1Ni by volume improves the specific heat capacity even more.[13][14]
  • A large variety of medical applications (i.e. dermatology, dentistry) utilize erbium ion's 2940 nm emission (see Er:YAG laser), which is highly absorbed in water (absorption coefficient about 12000/cm). Such shallow tissue deposition of laser energy is necessary for laser surgery, and the efficient production of steam for laser enamel ablation in dentistry.

[edit] Precautions

As with the other lanthanides, erbium compounds are of low to moderate toxicity, although their toxicity has not been investigated in detail. Metallic erbium in dust form presents a fire and explosion hazard.

 

 

引用出處: 

 http://en.wikipedia.org/wiki/Erbium

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原子序数68,原子量167.26,元素名来源于钇 土的发现地。 铒1843年瑞典科学家莫桑德尔用分级沉淀法从钇土中发现铒的氧化物,1860年正式命名。铒在地壳中的含量为0.000247%,存在于许多稀土矿中。 有六种天然同位素:铒162、164、166、167、168、170。

目录

 

概况简介综合性质发现来源及用途氧化铒毒铒硝酸铒

编辑本段概况

铒 拼音:èr ěr 繁体字:铒   部首:钅,部外笔画:6,总笔画:11 ; 繁体部首:金,部外笔画:6,总笔画:14

 

五 笔86&98:QBG 仓颉:XCSJ    笔顺编号:31115122111 四角号码:81740 UniCode:CJK 统一汉字 U+94D2   基本字义   ● 铒   (铒)   ěrㄦˇ   ◎ 一种金属元素,属稀土金属。银白色。有光泽,质软,能使水分解。用于制玻璃、陶瓷等,亦用于制特种合金。   汉英互译   ◎ 铒   Erbium(Er)   English   ◎ erbium

编辑本段简介

铒为深灰色粉末;熔点1529°C,沸点2863°C,密度9.006克/厘米³;铒在低温下是反铁磁性的,在接近绝

 

对 零度时为强铁磁性,并为超导体。铒在室温下缓慢被空气和水氧化,氧化铒为玫瑰红色。铒可用作反应堆控制材料;铒也可作某些荧光材料的激活剂。第一电离能 6.10电子伏特。与钬、镝的化学性质和物理性质几乎完全相同。银灰色金属,质软,不溶于水,溶于酸。盐类和氧化物呈粉红至红色。铒的同位素 有:162Er、164Er、166Er、167Er、168Er、170Er。

编辑本段综合性质

元素名称:饵   元素符号: Er   英文名: Erbium

 

元 素原子量:167.3   体积弹性模量:Gpa:44.4   原子化焓:kJ /mol @25℃:314   热容:J /(mol•K):28.12   导电性:10^6/(cm•Ω):0.0117   导热系数:W/(m•K):14.5   熔化热:(千焦/摩尔):19.90   汽化热:(千焦/摩尔):261.0   原子体积:(立方厘米/摩尔):18.4   铒激光器头   氧化态:Main Er+3   Other   元素在宇宙中的含量:(ppm):0.002   元素在太阳中的含量:(ppm):0.001   元素在海水中的含量:(ppm):大西洋表面 0.00000059   地壳中含量:(ppm):3.8   晶体结构:晶胞为六方晶胞。   晶胞参数:   a = 355.88 pm   b = 355.88 pm   c = 558.74 pm   α = 90°   β = 90°   γ = 120°   维氏硬度:589MPa   声音在其中的传播速率:(m/S) 2830   电离能 (kJ /mol)   M - M+ 588.7   M+ - M2+ 1151   M2+ - M3+ 2194   M3+ - M4+ 4115   元素类型:金属   元素符号: Er 英文名: Erbium 中文名: 铒   相对原子质量:167.2   常见化合价: +3   电负性: 1.24   外围电子排布:4f12 6s2   核外电子排布: 2,8,18,30,8,2   同位素及放射线:Er-162 Er-164 *Er-166 Er-167 Er-168 Er-169[9.4d] Er-170 Er-171[7.5h] Er-172[2.1d]   电子亲合和能:0 KJ•mol-1   超凡铒激光整形美容仪   第一电离能:589 KJ•mol-1   第二电离能: 1151 KJ•mol-1   第三电离能: 0 KJ•mol-1   单质密度: 8.795 g/cm3   单质熔点: 1522.0 ℃   单质沸点: 2510.0 ℃   原子半径: 2.45 埃   离子半径: 1.00(+3) 埃   共价半径: 1.57 埃

编辑本段发现

发现人:莫桑德尔(C.G.Mosander)   发现年代:1843年   发现过程:1843年,由莫桑德尔(C.G.Mosander)发现。他原来将铒德氧化物命名为氧化铽,因此,早

 

期 德文献中,氧化铽和氧化铒是混同的。直到1860年以后,才得纠正。   在发现镧的同一时期里,莫桑德尔对最初发现的钇进行了分析研究,并于1842年发表报告,明确最初发现的钇土不是单一的元素氧化物,而是三种元素的氧 化物。他把其中的一种仍称为钇土,其中一种命名为erbia(铒土)。元素符号定为Er。它的命名来源和钇一样,出自最初发现钇矿石的产地,瑞典斯德哥尔 摩附近的小镇乙特比(Ytterby)。铒和另两个元素镧、铽的发现打开了发现稀土元素的第二道大门,是发现稀土元素的第二阶段。他们的发现是继铈和钇两 个元素后又找到稀土元素中的三个。

编辑本段来源及用途

元素来源:存在于火成岩中,可由电 解熔融氯化铒ErCl3而制得,与其他密度较大的稀土元素共存于磷钇矿和黑稀金矿中。   元素用途:它得氧化物Er2O3为玫瑰红色,用来制造陶器得釉彩。陶瓷业中使用氧化铒产生一种粉红色的釉质。铒在核工业中也有一些应用,还能作为其他 金属的合金成分。例如钒中掺入铒能够增强其延展性。

编辑本段氧化铒

氧化铒:erbium oxide   氧化铒   分子式:Er2O3   性质:Er2O3 粉红色粉末。密度8.64。熔点2378℃。沸点3000℃。不溶于水,溶于酸。主要用作钇铁柘榴石添加剂和核反应堆控制材料,也用于制造特种发光玻璃和 吸收红外线的玻璃,还用作玻璃着色剂。由硝酸铒或硫酸铒溶液与碱反应后,经分离、灼烧而得。仅有Er2O3一种稳定的化合物。是体心立方和单斜两种结构的 粉状物。Er2O3磁矩也较大,为9.5M.B.。其他性质及制备方法同于镧系元素。制做粉红色玻璃。

编辑本段毒铒

拌入毒药制成的食料,用以诱杀害虫,老鼠等.毒饵灭鼠常识,如果使用和管理方法正确,毒饵灭鼠不失为一

 

种 投入少、见效快的灭鼠方法,但应选择高效低毒的灭鼠药,并且要特别注意安全管理。灭鼠药分为急性灭鼠药和慢性灭鼠药两大类,一般应采用安全、高效的慢性灭 鼠药,如杀鼠迷、敌鼠钠盐、溴敌隆等。近几年来大面积灭鼠,使用的毒饵也都是慢性灭鼠药,此类药作用慢、症状较轻,不会引起鼠类拒食,万一人畜误中毒又有 特效解毒药,是高效安全的灭鼠剂。   灭鼠药的诱饵可选择小麦、稻谷、碎玉米等原粮,不宜用熟食,更不能用饼干、方便面等,以免被人误食。毒饵必须选用一般食品不用的深蓝或黑色作为警告 色。鼠药浓度是:杀鼠醚0.0375%,敌鼠钠盐0.025%,溴敌隆0.005%。黏着剂用量是3%至4%。为提高毒饵对老鼠的吸引力,可在其中加入 5%左右的糖或0.5%的食盐,亦可加0.1%的味精或2%的白酒。   毒饵应投放在老鼠经常出没的地方(俗称“鼠道”),一般可投放在距离墙根10厘米至15厘米 处,每堆二三十克,次日检查,吃多少补多少,吃光加倍,连续检查,投放期至少应在2周以上。鼠患较严重的单位可以利用空心砖、专用毒饵箱在墙根边长期投放 一些毒鼠饵,做到长年灭鼠。在大范围灭鼠活动中,如预先断绝鼠粮然后用同一药物同一时间投放毒饵,灭鼠效果会更好。   急性灭鼠药,如“三步倒”、“毒鼠强”、“鼠立死”等属国家禁 用的剧毒药,有的市民为图方便,向街头巷尾的无证小贩购买此类杀鼠药来使用,是错误和危险的。这类药含有国家明令禁止的氟乙酰胺等成分,人畜误服后可迅速 中毒致死,而且易造成二次中毒甚至三次中毒,又没有特效解毒剂,危害极大。另外,根据鼠类的生活习性,急性灭鼠药的长期灭鼠效果远不如慢性灭鼠药,对灭鼠 是不利的。

编辑本段硝酸铒

[英]Erbium Nitrate   化学式:Er(NO3)3•6H2O   相对分子质量: 443.30   熔点: 130℃(失去4个分子结晶水)   形 状:粉红色粒状结晶,溶于水和醇,遇热脱水,在潮湿空气中易潮解。   用 途:用于是间化合物、玻璃、化学试剂等行业。   包 装:采用双层复合塑料袋真空包装,每袋净重为1、2、5kg,置于纸桶(铁桶、 塑料桶)中,每桶净重40kg 或50kg。   【火灾危险】:与有机物, 还原剂及易燃物硫、磷等混和后, 摩擦、撞击, 有引起燃烧爆炸的危险。   【处置方法】:雾状水、砂土。

 

引用出處: 

 http://baike.baidu.com/view/38270.htm

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Holmium ( /ˈhoʊlmiəm/ HOHL-mee-əm) is a chemical element with the symbol Ho and atomic number 67. Part of the lanthanide series, holmium is a relatively soft and malleable silvery-white metallic element, which is stable in dry air at room temperature. A rare earth metal, it is found in the minerals monazite and gadolinite. Holmium has the highest magnetic strength of any element and therefore is used for the polepieces of the strongest static magnets. Because holmium strongly absorbs nuclear fission-bred neutrons, it is also used in nuclear control rods.

 

 

Contents

[hide]

  • 1 Characteristics
    • 1.1 Physical properties
    • 1.2 Chemical properties
    • 1.3 Isotopes
  • 2 History
  • 3 Occurrence and production
  • 4 Applications
  • 5 Precautions
  • 6 See also
  • 7 References
  • 8 External links

[edit] Characteristics

[edit] Physical properties

 

 

 

 

Ho2O3, left: natural light, right: fluorescent lamp light

Holmium is a relatively soft and malleable element that is fairly corrosion-resistant and stable in dry air at standard temperature and pressure. In moist air and at higher temperatures, however, it quickly oxidizes, forming a yellowish oxide. In pure form, holmium possesses a metallic, bright silvery luster.

Holmium oxide has some fairly dramatic color changes depending on the lighting conditions. In daylight, it is a tannish yellow color. Under trichromatic light, it is a fiery orange red, almost indistinguishable from the way erbium oxide looks under this same lighting. This is related to the sharp emission bands of the phosphors.[1]

A trivalent metallic rare earth element, holmium has the highest magnetic moment (10.6 

µ

B) of any naturally occurring element and possesses other unusual magnetic properties. When combined with yttrium, it forms highly magnetic compounds.[2] Holmium is paramagnetic at ambient conditions, but is ferromagnetic at temperatures below 19 K.[3]

[edit] Chemical properties

Holmium metal tarnishes slowly in air and burns readily to form holmium(III) oxide:

 

4 Ho + 3 O2 → 2 Ho2O3

Holmium is quite electropositive and reacts slowly with cold water and quite quickly with hot water to form holmium hydroxide:

 

2 Ho (s) + 6 H2O (l) → 2 Ho(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Holmium metal reacts with all the halogens:

 

2 Ho (s) + 3 F2 (g) → 2 HoF3 (s) [pink]2 Ho (s) + 3 Cl2 (g) → 2 HoCl3 (s) [yellow]2 Ho (s) + 3 Br2 (g) → 2 HoBr3 (s) [yellow]2 Ho (s) + 3 I2 (g) → 2 HoI3 (s) [yellow]

Holmium dissolves readily in dilute sulfuric acid to form solutions containing the yellow Ho(III) ions, which exist as a [Ho(OH2)9]3+ complexes:[4]

 

2 Ho (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ho3+ (aq) + 3 SO2−

4 (aq) + 3 H2 (g)

[edit] Isotopes

Main article: Isotopes of holmium

Natural holmium contains one stable isotope, holmium-165. Some synthetic radioactive isotopes are known; the most stable one is holmium-163, with a half life of 4570 years. All other radioisotopes have ground-state half lives not greater than 1.117 days, and most have half lives under 3 hours. However, the metastable 166m1Ho has a half life of around 1200 years because of its high spin. This fact, combined with a high excitation energy resulting in a particularly rich spectrum of decay gamma rays produced when the metastable state de-excites, makes this isotope useful in nuclear physics experiments as a means for calibrating energy responses and intrinsic efficiencies of gamma ray spectrometers.

[edit] History

Holmium (Holmia, Latin name for Stockholm) was discovered by Marc Delafontaine and Jacques-Louis Soret in 1878 who noticed the aberrant spectrographic absorption bands of the then-unknown element (they called it "Element X").[5][6] Later in 1878, Per Teodor Cleve independently discovered the element while he was working on erbia earth (erbium oxide).[7][8]

Using the method developed by Carl Gustaf Mosander, Cleve first removed all of the known contaminants from erbia. The result of that effort was two new materials, one brown and one green. He named the brown substance holmia (after the Latin name for Cleve's home town, Stockholm) and the green one thulia. Holmia was later found to be the holmium oxide and thulia was thulium oxide.[9]

[edit] Occurrence and production

 

 

 

 

Gadolinite

Like all other rare earths, holmium is not naturally found as a free element. It does occur combined with other elements in the minerals gadolinite, monazite, and in other rare-earth minerals. The main mining areas are China, United States, Brazil, India, Sri Lanka and Australia with reserves of holmium estimated as 400,000 tonnes.[9]

It is commercially extracted via ion-exchange from monazite sand (0.05% holmium) but is still difficult to separate from other rare earths. The element has been isolated through the reduction of its anhydrous chloride or fluoride with metallic calcium.[10] Its estimated abundance in the Earth's crust is 1.3 mg/kg. Holmium obeys the Oddo-Harkins rule: as an odd-numbered element, it is less abundant than its immediate even-numbered neighbors, dysprosium and erbium. However, it is the most abundant of the odd-numbered heavy lanthanides. The principal current source are some of the ion-adsorption clays of southern China. Some of these have a rare-earth composition similar to that found in xenotime or gadolinite. Yttrium makes up about two-thirds of the total by weight; holmium is around 1.5%. The original ores themselves are very lean, maybe only 0.1% total lanthanide, but are easily extracted.[11] Holmium is relatively inexpensive for a rare-earth metal with the price about US$ 1000 per kg.[12]

[edit] Applications

 

 

 

 

A solution of 4% holmium oxide in 10% perchloric acid, permanently fused into a quartz cuvette as an optical calibration standard

Holmium has the highest magnetic strength of any element, and therefore is used to create the strongest artificially generated magnetic fields, when placed within high-strength magnets as a magnetic pole piece (also called a magnetic flux concentrator). Since it can absorb nuclear fission-bred neutrons, it is also used in nuclear control rods.[9]

Holmium is used in yttrium-iron-garnet (YIG)- and yttrium-lanthanum-fluoride (YLF) solid-state lasers found in microwave equipment (which are in turn found in a variety of medical and dental settings). Holmium lasers emit at 2.08 micrometres, and therefore are safe to eyes. They are used in medical, dental, and fiber-optical applications.[2]

Holmium is one of the colorants used for cubic zirconia and glass, providing yellow or red coloring.[13] Glass containing holmium oxide and holmium oxide solutions (usually in perchloric acid) have sharp optical absorption peaks in the spectral range 200–900 nm. They are therefore used as a calibration standard for optical spectrophotometers,[14] and are available commercially.[15]

The radioactive but long-lived Ho-166m1 (see "Isotopes" above) is used in calibration of gamma ray spectrometers.[16]

[edit] Precautions

The element, as with other rare earths, appears to have a low degree of acute toxicity. Holmium plays no biological role in humans, but may be able to stimulate metabolism.

 

引用出處: 

 http://en.wikipedia.org/wiki/Holmium

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弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。   

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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原子序数67,原子量164.93032,元素名来 源于发现者的出生地。 钬1878年索里特从铒土的光谱中发现钬,次年瑞典的克莱夫用化学方法从铒土中分离出钬。钬在地壳中的含量为0.000115%,与其它稀土元素一起存在 于独居石和稀土矿中。天然稳定同位素只有钬165。

目录

 

简介性质发现特征钬激光用途钬激光治疗仪

  1. 介绍
  2. 产品特点

 

简介性质发现特征钬激光用途钬激光治疗仪

  1. 介绍
  2. 产品特点

展开

编辑本段简介

钬为银白色金属,质较软,有延展性;熔点1474°C,沸点2695°C,密度8.7947克/厘

 

米³。钬在干燥空气中稳定,高温时很快氧化;氧化钬是已知顺磁性最强的物质。获得化合物可做新型铁磁材料的添加剂;碘化钬用于制造金属卤素灯—钬灯。

编辑本段性质

元 素名称:钬   元素原子量:164.9   元素类型:金属   体积弹性模量:Gpa:40.2   原子化焓:kJ /mol @25℃:301   热容:J /(mol• K):27.15   导电性:10^6/(cm •Ω ):0.0124   导热系数:W/(m•K):16.2   熔化热:(千焦/摩尔):12.20   汽化热:(千焦/摩尔):241.0   原子体积:(立方厘米/摩尔):18.7   元素在宇宙中的含量:(ppm):0.0005   元素在海水中的含量太平洋表面 0.00000016   地壳中含量(ppm):1.4   晶体结构:晶胞为六方晶胞。   氧化态:Main Ho+3   声音在其中的传播速率:(m/S) 2760   电离能 (kJ /mol)   M - M+ 580.7   M+ - M2+ 1139   M2+ - M3+ 2204

 

氧化钬

M3+ - M4+ 4100   相对原子质量:164.93   常见化合价: +3   电负性: 1.23   外围电子排布:4f11 6s2   核外电子排布: 2,8,18,29,8,2   同位素及放射线:Ho-163[4570y] Ho-165 Ho-166[1.1d]   电子亲合和能:0 KJ•mol-1   第一电离能:581 KJ•mol-1   第二电离能:1139 KJ•mol-1   第三电离能:0 KJ•mol-1   单质密度:8.54 g/cm3   单质熔点: 1470.0 ℃   单质沸点: 2720.0 ℃   原子半径:2.47 埃   共价半径: 1.58 埃   维氏硬度:481MPa

编辑本段发现

发现人:索里特(J.L.Soret)、克利夫(P.T.Cleve)   发现年代:1878至1879年。   发现过程:1878年为索里特(J.L.Soret)发现;1879年又被克利夫(P.T.Cleve

 

钬激光治疗仪

) 发现。   1842年莫桑德尔从钇土中分离出铒土和铽土后,不少化学家利用光谱分析鉴定,确定它们不是纯净的一种元素的氧化物,这就鼓励了化学家们继续去分离它 们。在从氧化饵分离出氧化镱和氧化钪以后,1879年克利夫又分离出两个新元素的氧化物。其中一个被命名为holmium,以纪念克利夫的出生地,瑞典首 都斯德哥尔摩古代的拉丁名称Holmia,元素符号Ho。其后1886年布瓦博德朗又从钬中分离出了另一元素,但钬的名称被保留了。随着钬以及其他一些稀 土元素的发现,完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。

编辑本段特征

它和镝一样,是一种能 够吸收核分裂所产生的中子的金属。   在核子反应炉中,一方面不断燃烧,一方面控制连锁反应的速度。   元素描述:第一电离能6.02电子伏特。有金属光泽。与水能缓慢起作用,溶于稀酸。盐类是黄色。氧化物Ho2O2为淡绿色。溶于矿物酸而产生三价离子 黄色盐。   元素来源:由氟化钬HoF3•2H2O用钙还原而制得。

编辑本段钬激光

钬 激光碎石技术:医用钬激光碎石,它适用于体外冲击波碎石法无法碎解的、坚硬的肾结石、输尿管结石和膀胱结石。医用钬激光碎石时,医用钬激光的纤细光纤借助 膀胱镜和输尿管软镜通过尿道、输尿管直抵膀胱结石、输尿管结石和肾结石部位,然后由泌尿外科专家操纵钬激光将结石击碎。这种

 

钬激光打孔

治疗方法的优点是可以解决输尿管结石、膀胱结石和绝大部分的肾结石。其缺点是对于部分肾上盏和肾下盏的结石,由于从输尿管进入的钬激光光纤无法抵达结石部位,会有少量结石残留。

编辑本段用途

钬 Ho是稀土元素,目前钬的主要用途有:   (1)、用作金属卤素灯添加剂,金属卤素灯是一种气体放电灯,它   钬激光-医疗器械   是在高压汞灯基础上发展起来的,其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘化物,在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中 采用的工作物质是碘化钬,在电弧区可以获得较高的金属原子浓度,从而大大提高了辐射效能。   (2)、钬可以用作钇铁或钇铝石榴石的添加剂;   (3)、掺钬的钇铝石榴石(Ho:YAG)可发射2μm激光,人体组织对2μm激光吸收率高,几乎比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激 光器进行医疗手术时,不但可以提高手术效率和精度

 

,而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光束可 消除脂肪而不会产生过大的热量,从而减少对健康组织产生的热损伤,据报道美国用钬激光治疗青光眼,可以减少患者手术的痛苦。中国2μm激光晶体的水平已达 到国际水平,应大力开发生产这种激光晶体。   (4)、在磁致伸缩合金Terfenol-D中,也可以加入少量的钬,从而降低合金饱和磁化所需的外场。   (5)、另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。

编辑本段钬激光治疗仪

介绍

中 外合资爱科凯能钬激光 40瓦、60瓦、75瓦,爱科凯能ACU-H2系列钬激光结合国际先进技术和中国现有使用条件设计制造,设备关键元器件由国外引进,保证了产品的品质;同 时因为在国内生产,爱科凯能钬激光具有合理的价格和快捷全面的售后服务。   爱科凯能ACU-H2系列钬激光应用于泌尿外科、耳鼻喉科、脊柱外科、普外科、妇科、美容等领域;在泌尿外科主要应用于治疗泌尿系结石、狭窄、息肉、 肿瘤、良性前列腺增生(中大功率)等。设备具有单脉冲能量大、持续工作时间长、开机即用、备有应急流程等特点,单相供电也专门为中国医

 

钬激光-医疗器械

院环境而设计。

产品特点

1、 单脉冲能量大   单脉冲能量的大小决定设备碎石、切割及汽化软组织的能力。3.5焦耳的能量足以击碎所有结石粉碎大硬结石,速度快。   2、 单相供电   设备效率高,功耗低,单相220V供电,爱科凯能设备便于在不同的手术室机动使用。   3、 无需预热,开机即用   针对手术随机性,消除找到结石和手术开始的时间差,最快的结石手术仅需15分钟,最长的需要4个小时,所以要求设备随时可以投入手术中。   4、 应急流程   爱科凯能采用了国际先进技术,能够有效地检测损耗件的寿命,当这些元件接近使用寿命时,设备提前一定量自动告警,并启动应急流程,保证医生能够完成手 术,并提示更换器件。   5、 持续工作时间长   针对中国病人结石较大较硬的临床要求,爱科凯能钬激光治疗机可以长时间持续工作,保证手术快速顺利完成;一些进口设备不能能够适应中国手术时间长的临 床要求,手术中激光需要间歇,给医生带来许多不便。   6、产品线宽、可选性强   爱科凯能技术力量雄厚,产品线宽,不同型号的产品满足不同的应用需求,产品可升级。

 

引用出處:

http://baike.baidu.com/view/38275.htm

 

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Dysprosium ( /dɪsˈproʊziəm/ dis-PROE-zee-əm) is a chemical element with the symbol Dy and atomic number 66. It is a rare earth element with a metallic silver luster. Dysprosium is never found in nature as a free element, though it is found in various minerals, such as xenotime. Naturally occurring dysprosium is composed of 7 isotopes, the most abundant of which is 164Dy.

Dysprosium was first identified in 1886 by Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, but was not isolated in pure form until the development of ion exchange techniques in the 1950s. Dysprosium is used for its high thermal neutron absorption cross-section in making control rods in nuclear reactors, for its high magnetic susceptibility to magnetization in data storage devices and as a component of Terfenol-D. Soluble dysprosium salts are mildly toxic, while the insoluble salts are considered non-toxic.

 

 

Contents

[hide]

  • 1 Characteristics
    • 1.1 Physical properties
    • 1.2 Chemical properties
    • 1.3 Compounds
    • 1.4 Isotopes
  • 2 History
  • 3 Occurrence
  • 4 Production
  • 5 Applications
  • 6 Precautions
  • 7 See also
  • 8 References
  • 9 External links

[edit] Characteristics

[edit] Physical properties

 

 

 

 

Dysprosium sample

Dysprosium is a rare earth element that has a metallic, bright silver luster. It is soft enough to be cut with a knife, and can be machined without sparking if overheating is avoided. Dysprosium's physical characteristics can be greatly affected even by small amounts of impurities.[1]

Dysprosium and holmium have the highest magnetic strengths of the elements,[2] especially at low temperatures.[3] Dysprosium has a simple ferromagnetic ordering at temperatures below 85 K. Above 85 K, it turns into an helical antiferromagnetic state in which all of the atomic moments in a particular basal plane layer are parallel, and oriented at a fixed angle to the moments of adjacent layers. This unusual antiferromagnetism transforms into a disordered (paramagnetic) state at 179 K.[4]

[edit] Chemical properties

Dysprosium metal tarnishes slowly in air and burns readily to form dysprosium(III) oxide:

 

4 Dy + 3 O2 → 2 Dy2O3

Dysprosium is quite electropositive and reacts slowly with cold water and quite quickly with hot water to form dysprosium hydroxide:

 

2 Dy (s) + 6 H2O (l) → 2 Dy(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Dysprosium metal vigorously reacts with all the halogens at above 200 °C:

 

2 Dy (s) + 3 F2 (g) → 2 DyF3 (s) [green]2 Dy (s) + 3 Cl2 (g) → 2 DyCl3 (s) [white]2 Dy (s) + 3 Br2 (g) → 2 DyBr3 (s) [white]2 Dy (s) + 3 I2 (g) → 2 DyI3 (s) [green]

Dysprosium dissolves readily in dilute sulfuric acid to form solutions containing the yellow Dy(III) ions, which exist as a [Dy(OH2)9]3+ complexes:[5]

 

2 Dy (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Dy3+ (aq) + 3 SO2−

4 (aq) + 3 H2 (g)

[edit] Compounds

See also: Dysprosium compounds

Dysprosium halides, such as DyF3 and DyBr3, tend to take on a yellow color. Dysprosium oxide, also known as dysprosia, is a white powder that is highly magnetic, more so than iron oxide.[3]

Dysprosium combines with various non-metals at high temperatures to form binary compounds with varying composition and oxidation states +3 and sometimes +2, such as DyN, DyP, DyH2 and DyH3; DyS, DyS2, Dy2S3 and Dy5S7; DyB2, DyB4, DyB6 and DyB12, as well as Dy3C and Dy2C3.[6]

Dysprosium carbonate, Dy2(CO3)3, and dysprosium sulfate, Dy2(SO4)3, result from similar reactions.[7] Most dysprosium compounds are soluble in water, though dysprosium carbonate tetrahydrate (Dy2(CO3)3·4H2O) and dysprosium oxalate decahydrate (Dy2(C2O4)3·10H2O) are both insoluble in water.[8][9]

[edit] Isotopes

Main article: Isotopes of dysprosium

Naturally occurring dysprosium is composed of 7 isotopes: 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy, and 164Dy. These are all considered stable, although 156Dy decays by alpha decay with a half-life of over 1×1018 years. Of the naturally occurring isotopes, 164Dy is the most abundant at 28%, followed by 162Dy at 26%. The least abundant is 156Dy at .06%.[10]

Twenty-nine radioisotopes have also been synthesized, ranging in atomic mass from 138 to 173. The most stable of these is 154Dy with a half-life of approximately 3×106 years, followed by 159Dy with a half-life of 144.4 days. The least stable is 138Dy with a half-life of 200 ms. Isotopes that are lighter than the stable isotopes tend to decay primarily by β+ decay, while those that are heavier tend to decay by β- decay, with some exceptions. 154Dy decays primarily by alpha decay, and 152Dy and 159Dy decay primarily by electron capture.[10] Dysprosium also has at least 11 metastable isomers, ranging in atomic mass from 140 to 165. The most stable of these is 165mDy, which has a half-life of 1.257 minutes. 149Dy has two excitation states, the second of which, 149m2Dy, has a half-life of 28 ns.[10]

[edit] History

In 1878, erbium ores were found to contain the oxides of holmium and thulium. French chemist Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, while working with holmium oxide, separated dysprosium oxide from it in Paris in 1886.[11] His procedure for isolating the dysprosium involved dissolving dysprosium oxide in acid, then adding ammonia to precipitate the hydroxide. He was only able to isolate dysprosium from its oxide after more than 30 attempts at his procedure. Upon succeeding, he named the element dysprosium from the Greek dysprositos (δυσπρόσιτος), meaning "hard to get". However, the element was not isolated in relatively pure form until after the development of ion exchange techniques by Frank Spedding at Iowa State University in the early 1950s.[2]

In 1950, Glenn T. Seaborg, Albert Ghiorso, and Stanley G. Thompson bombarded 241Am with helium ions, which produced atoms with an atomic number of 97 and which closely resembled the neighboring lanthanide terbium. Because terbium was named after Ytterby, the city in which it and several other elements were discovered, this new element was named berkelium for the city in which it was synthesized. However, when the research team synthesized element 98, they could not think of a good analogy for dysprosium, and instead named the element californium in honor of the state in which it was synthesized. The research team went on to "point out that, in recognition of the fact that dysprosium is named on the basis of a Greek word meaning 'difficult to get at,' that the searchers for another element a century ago found it difficult to get to California."[12]

[edit] Occurrence

 

 

 

 

Xenotime

Dysprosium is never encountered as a free element, but is found in many minerals, including xenotime, fergusonite, gadolinite, euxenite, polycrase, blomstrandine, monazite and bastnäsite; often with erbium and holmium or other rare earth elements. Currently, most dysprosium is being obtained from the ion-adsorption clay ores of southern China.[13] In the high-yttrium version of these, dysprosium happens to be the most abundant of the heavy lanthanides, comprising up to 7–8% of the concentrate (as compared to about 65% for yttrium).[14][15] The concentration of Dy in the Earth crust is about 5.2 mg/kg and in sea water 0.9 ng/L.[6]

[edit] Production

Dysprosium is obtained primarily from monazite sand, a mixture of various phosphates. The metal is obtained as a by-product in the commercial extraction of yttrium. In isolating dysprosium, most of the unwanted metals can be removed magnetically or by a flotation process. Dysprosium can then be separated from other rare earth metals by an ion exchange displacement process. The resulting dysprosium ions can then react with either fluorine or chlorine to form dysprosium fluoride, DyF3, or dysprosium chloride, DyCl3. These compounds can be reduced using either calcium or lithium metals in the following reactions:[7]

 

3 Ca + 2 DyF3 → 2 Dy + 3 CaF23 Li + DyCl3 → Dy + 3 LiCl

The components are placed in a tantalum crucible and fired in a helium atmosphere. As the reaction progresses, the resulting halide compounds and molten dysprosium separate due to differences in density. When the mixture cools, the dysprosium can be cut away from the impurities.[7]

About 100 tonnes of dysprosium are produced worldwide each year,[16] with 99% of that total produced in China[17] Dysprosium prices have climbed nearly twentyfold, from $7 per pound in 2003, to $130 a pound in late 2010.[17]

[edit] Applications

Dysprosium is used, in conjunction with vanadium and other elements, in making laser materials. Because of dysprosium's high thermal neutron absorption cross-section, dysprosium oxide-nickel cermets are used in neutron-absorbing control rods in nuclear reactors.[2][18] Dysprosium-cadmium chalcogenides are sources of infrared radiation which is useful for studying chemical reactions.[1] Because dysprosium and its compounds are highly susceptible to magnetization, they are employed in various data storage applications, such as in hard disks.[19]

Neodymium-iron-boron magnets can have up to 6% of the neodymium substituted with dysprosium[20] to raise the coercivity for demanding applications such as drive motors for hybrid electric vehicles. This substitution would require up to 100 grams of dysprosium per hybrid car produced. Based on Toyota's projected 2 million units per year, the use of dysprosium in applications such as this would quickly exhaust the available supply of the metal.[21] The dysprosium substitution may also be useful in other applications, as it improves the corrosion resistance of the magnets.[22]

Dysprosium is one of the components of Terfenol-D, along with iron and terbium. Terfenol-D has the highest room-temperature magnetostriction of any known material;[23] this property is employed in transducers, wide-band mechanical resonators,[24] and high-precision liquid fuel injectors.[25]

 

 

 

 

Nanofibers of dysprosium oxide fluoride

Dysprosium is used in dosimeters for measuring ionizing radiation. Crystals of calcium sulfate or calcium fluoride are doped with dysprosium. When these crystals are exposed to radiation, the dysprosium atoms become excited and luminescent. The luminescence can be measured to determine the degree of exposure to which the dosimeter has been subjected.[2]

Nanofibers of dysprosium compounds have high strength and large surface area; therefore, they can be used for reinforcement of other materials and as a catalyst. Fibers of dysprosium oxide fluoride can be produced by heating an aqueous solution of DyBr and NaF to 450 °C at 450 bar pressure for 17 hours. This material is remarkably robust, surviving over 100 hours in various aqueous solutions at temperatures exceeding 400 °C without re-dissolving or aggregating.[26][27][28]

Dysprosium iodide and dysprosium bromide are used in high intensity lighting. These compounds dissociate near the hot center of the lamp releasing isolated dysprosium atoms. The latter re-emit light in the green and red part of the spectrum thereby effectively producing bright light.[2][29]

[edit] Precautions

Like many powders, dysprosium powder may present an explosion hazard when mixed with air and when an ignition source is present. Thin foils of the substance can also be ignited by sparks or by static electricity. Dysprosium fires cannot be put out by water. It can react with water to produce flammable hydrogen gas.[30] Dysprosium chloride fires, however, can be extinguished with water,[31] while dysprosium fluoride and dysprosium oxide are non-flammable.[32][33] Dysprosium nitrate, Dy(NO3)3, is a strong oxidizing agent and will readily ignite upon contact with organic substances.[3]

Soluble dysprosium salts, such as dysprosium chloride and dysprosium nitrate, are mildly toxic when ingested. The insoluble salts, however, are non-toxic. Based on the toxicity of dysprosium chloride to mice, it is estimated that the ingestion of 500 grams or more could be fatal to a human.

 

引用出處: 

 http://en.wikipedia.org/wiki/Dysprosium

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镝,原子序数66,原子量162.50,元素名来源于希腊文,原意是 “难以取得”。1886年法国化学家布瓦博特朗发现镝,1906年法国的于尔班制出比较纯的镝。镝在地壳中的含量为0.00045%,与其它稀土元素存在与多中矿物中,有七种天然同位素。

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目录

  • 1 概述
  • 2 性质
  • 3 发现
  • 4 来源及用途
  • 5 氧化镝
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  • 1 概述
  • 2 性质
  • 3 发现
  • 4 来源及用途
  • 5 氧化镝
  • 6 镝灯
  • 7 主要用途
  • 8 参考资料

 

镝 - 概述

金属镝

镝 为银白色金属,质软可用刀切开;熔点1412°C,沸点2562°C,密度8.55克/厘米³;在接近绝对零度是有超导性。镝在空气中相当稳定,高温下易 被空气和水氧化,生成三氧化二镝。镝主要用于制造新型照明光源镝灯;镝可作反应堆的控制材料;镝化合物在炼油工业中可作催化剂。

 

镝 - 性质

 

元素原子量:162.5

原子序数:66

维氏硬度:540MPa    

镝铁合金

 

元素类型:金属

地壳中含量:(ppm):6

元素在太阳中的含量:(ppm):0.002

元素在海水中的含量:(ppm)

大西洋表面  0.0000008

原子体积:(立方厘米/摩尔):19

相对原子质量:162.5  常见化合价: +3  电负性: 1.22 

外围电子排布:4f10 6s2  核外电子排布: 2,8,18,28,8,2 

氧化态:Main  Dy+3

Other  Dy+2, Dy+4

声音在其中的传播速率:(m/S) 2710

 

电离能 (kJ /mol) 

M - M+ 571.9

M+ - M2+ 1126

M2+ - M3+ 2200

M3+ - M4+ 4001

晶体结构:晶胞为六方晶胞。

 

晶胞参数:

a = 359.3 pm

氧化镝

 

b = 359.3 pm

c = 565.37 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

 

同位素及放射线:

Dy-154[3000000y] Dy-156 Dy-157[8.1h] Dy-158 Dy-159[144.4d] Dy-160 Dy-161 Dy-162 Dy-163 *Dy-164 Dy-165[2.3h] Dy-166[3.4d]

 

电子亲合和能:0 KJ•mol-1

第一电离能:572 KJ•mol-1

第二电离能: 1126 KJ•mol-1

第三电离能: 0 KJ•mol-1

单质密度:8.536 g/cm3

单质熔点: 1412.0 ℃

单质沸点: 2562.0 ℃

原子半径:2.49 埃

离子半径: 1.03(+3) 埃

共价半径: 1.59 埃

常见化合物: 无

 

镝 - 发现

 

发现人:德•布瓦博德郎(L.Boisbaudran) 

发现年代:1886年

发现过程:1886年德•布瓦博德郎(L.Boisbaudran)发现的。

1842 年莫桑德尔从钇土中分离出铒土和铽土后,不少化学家利 用光谱分析鉴定,确定它们不是纯净的一种元素的氧化物,这就鼓励了化学家们继续去分离它们。在钬被分离出来7年后,1886年布瓦博德朗又把它一分为二, 保留了钬,另一个称为dysprosium,元素符号Dy。这一词来自希腊文dysprositos,是“难以取得”的意思。随着镝以及其他一些稀土元素 的发现,完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。

 

镝 - 来源及用途

 

元素描述:软金属,有光泽核延展性。在高温下易被空气腐蚀,但室温下较稳定。与水缓缓起作用。镝有以下几种同位素:156Dy、158Dy、160Dy~164Dy。

元素来源:可由氟化镝用钙还原而制得。

元素用途:用来制造红外发生器材、激光材料及原子能工业。熔点为1 412 ℃,沸点为2 562 ℃,密度为 8.550 g/cm3(20 ℃)。银白色稀土金属。坚硬,性质活泼。易被氧气氧化,与水反应迅速,溶于酸。用于制作磁铁的合金。

 

镝 - 氧化镝

氧化镝:Dysprosium Oxide;Dysprosium(III) oxide 

氧化镝

 

氧化镝,为一种白色粉末,化学式为Dy2O3,密度7.81(27℃),熔点2340℃,沸点约为4000℃,为离子型化合物,溶与酸和乙醇。,但不溶于碱,也不溶于水。可由氢氧化镝热分解制成,生成热高,露置空气中会吸收二氧化碳部分变为碳酸镝。

性质:氧化镝为白色或淡黄色粉末。

用途:用作制取金属镝的原料、玻璃、钕铁硼永磁体的添加剂,还用于金属卤素灯、磁光记忆材料、钇铁或钇铝石榴石、原子能工业中。

 

镝 - 镝灯

镝灯属高强度气体放电灯,是一种具有高光效(75lm/w以上)、高显色性(显色指数80以上),长寿命的新型气体放电光源,是金属卤化物灯的一种,它利用充

镝灯泡

入的碘化镝、碘化亚铊、汞等物质发出其特有的密集型光谱,该光谱十分接近于太阳光谱,从而使灯的发光效率及显色性大为提高。

 

它光效高、显色性好、亮度高,镝灯有球形、管形、椭球形等多种形状可满足不同用途的需要,使用时需相应的镇流器和触发器。光色镝灯广泛应用于高大厂房、广场、工地、展览馆、大厅、广告牌、商场、体育场(馆)以及摄制彩色影片、转播彩色电视、彩色印刷等场合。

反 射型日光色镝灯具有反射层,将灯与灯具合而为一,无需另配灯具,使用方便。该光源在兰紫光到橙红光的广阔光谱区域内辐射强度大,红外辐射小,具有光线集 中,光利用率高的特点,是农科试验、培养农作物,加速植物生长的理想光源。适用于各种人工气候箱、人工生物箱、温室等场合作为人工辐射光源。

 

镝 - 主要用途

1886年,法国人波依斯包德莱成功地将钬分离成两个元素,一个仍称为钬,而另一个根据从钬中"难以得到"的意思取名为镝(dysprosium)。镝目前在许多高技术领域起着越来越重要的作用。

镝的最主要用途是:

镝铁合金

 

(1)作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用,在这种磁体中添加2~3%左右的镝,可提高其矫顽力,过去镝的需求量不大,但随着钕铁硼磁体需求的增加,它成为必要的添加元素,品位必须在95~99。9%左右,需求也在迅速增加。

(2)镝用作荧光粉激活剂,三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的激活离子,它主要由两个发射带组成,一为黄光发射,另一为蓝光发射,掺镝的发光材料可作为三基色荧光粉。

(3)镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁(Terfenol)合金的必要的金属原料,能使一些机械运动的精密活动得以实现。

(4)镝金属可用做磁光存贮材料,具有较高的记录速度和读数敏感度。

(5)用于镝灯的制备,在镝灯中采用的工作物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点,已用于电影、印刷等照明光源。

(6)由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。

(7)Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展,镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。

引用出處: 

 http://www.hudong.com/wiki/%E9%95%9D

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(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。     

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

 

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