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钕
Nd 60

Neodymium

钕是一种化学元素,符号为 Nd,原子序数为 60。它是银白色的软稀土金属,熔点 1021°C。钕是地壳中最丰富的稀土元素之一(约 4.2 ppm),主要从氟碳铈矿中提取。工业上,钕几乎完全用于钕铁硼(NdFeB)永磁体——这是人类已知最强的永磁体,最大磁能积达 400 kJ/m³(约 50 MGOe),比钐钴磁体强 50%。钕铁硼磁体支撑了现代技术:智能手机(10-30 个微小磁体用于摄像头、振动电机和无线充电)、电动车驱动电机(每辆电动车约 5 kg)、风力发电机和高铁牵引电机。

镧系(稀土) USGS 2025 银白色
原子序数 60Z
原子量 144.242u
价电子数 2
电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4
密度
7.01g/cm³
熔点
1024°C
地壳丰度
28.0ppm
年产量
12000tonnes REO
回收利用率
5%(增长中

为什么用它

钕的核心价值在磁性金属间化合物 Nd₂Fe₁₄B——它是目前室温下磁能积最高的永磁材料,因而成为耳机、电机、风电发电机与磁盘驱动器的核心;钕玻璃激光器还广泛用于工业切割与医学。

应用

NdFeB 磁铁激光器玻璃着色

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

钕是当代永磁工业的主角,没有它就没有今天的小型化强磁电机。一九八三年问世的钕铁硼(Nd2Fe14B)磁体是目前磁能积最高的实用永磁材料,把它切成薄片粘在电机转子上,就能用很小的体积和重量输出大扭矩,因此广泛用于电动汽车驱动电机、风力发电机、硬盘音圈马达、手机振动马达、耳机扬声器和各种伺服电机。钕离子是固体激光器最经典的激活离子之一:掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)发出一零六四纳米近红外激光,广泛用于工业打标与切割、眼科手术、激光测距和军用目标指示。在玻璃工业中,氧化钕作为着色剂能让玻璃在不同光源下呈现从紫红到蓝紫的变幻色泽,用于仿宝石玻璃和特种滤色片;与镨一起配成的镨钕玻璃仍是电焊护目镜的标准镜片。

常见化合物及其用途

Nd2O3 三氧化二钕(氧化钕)是钕最重要的工业氧化物,呈淡蓝紫色粉末,是制造钕铁硼磁体的直接原料之一,全球氧化钕产量的大头都流向磁材厂;它也是激光晶体和激光玻璃的掺杂原料,并作为玻璃、陶瓷的着色剂和电容器添加剂。NdCl3 三氯化钕是稀土萃取分离流程中的中间产物,经熔盐电解得到金属钕或镨钕金属,本身不作为终端材料。NdFeB 严格说是金属间化合物 Nd2Fe14B,它兼具钕的高磁晶各向异性和铁的高饱和磁化强度,是钕能成为战略金属的根本原因;工业上为提升其高温矫顽力,还会在其中补加镝或铽,磁体成型后再镀镍镀锌以防腐蚀。

元素小史

1885 年 von Welsbach 发现

相关元素

La · Ce · Pr · Pm · Sm · Eu · Gd · Tb ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

钕的熔点是多少?
1024 °C
钕的沸点是多少?
3074 °C
钕的密度是多少?
7.01 g/cm³
钕的原子序数和元素分类是什么?
60 · 镧系(稀土)
钕主要从哪种矿石中提取?
独居石,氟碳铈矿
钕的全球储量是多少?
6000000 tonnes REO
钕的年产量是多少?
12000 tonnes REO
钕主要用在哪些领域?
钕的核心价值在磁性金属间化合物 Nd₂Fe₁₄B——它是目前室温下磁能积最高的永磁材料,因而成为耳机、电机、风电发电机与磁盘驱动器的核心;钕玻璃激光器还广泛用于工业切割与医学。
钕是谁在什么时候发现的?
Carl Auer von Welsbach · 1885