Applikationer av metalldysprosium

Den största konsumenten av dysprosium är den permanenta magnetindustrin. Sådana magneter dominerar marknaden för högeffektiva dragmotorer som används i hybrid- och elfordon, vindkraftverk och hårddiskar.

Dysprosium omfattar ca 3 till 6 procent magneter av neodym-järn-bor (NdFeB) (i vikt) som används i specifika, vanligtvis högtemperatur-applikationer. Att vara stabil över ett antal temperaturer och minska magnetvikt med upp till 90 procent, är sådana magneter kritiska för alla hybrid- och elfordon.

Efterfrågan från permanentmagnetsektorn står för cirka 90 procent av alla dysprosier som konsumeras årligen.

Marknaden för permanentmagnet ökade med en beräknad genomsnittlig andel på cirka 13 procent mellan 2003 och 2008 och förväntas fortsätta att öka mellan 8 och 10 procent per år fram till 2019.

Enligt Magneticsmagazine. com, den globala försäljningen av permanenta magneter beräknas växa från cirka 15 miljarder dollar år 2012 till över 28 miljarder dollar år 2019.

Trots ansträngningar för att minska mängden dysprosium som används i hög temperatur permanentmagneter, är det fortfarande en integrerad del av de cirka 80 metriska tonen av NdFeB-magneter som produceras över hela världen varje år.

Även om den primära marknaden för dysprosiuminnehållande NdFeB-magneter är alternativa energibilar, kan dessa magneter också hittas i andra högtemperaturmotorer och generatorer, kommersiella och industriella generatorer, inklusive vindkraftverk, elektriska cyklar och energilagringssystem , maglev tågsystem, mätinstrument, reläer och växlar, magnetiska separationsverktyg, sensorer, MR, och magnetiska kylaggregat bland olika andra applikationer.

Enligt forskning som bedrivs i material som behövs för kritisk energiteknik från Europeiska kommissionen kommer efterfrågan på dysprosium att fördubblas år 2020, med en genomsnittlig tillväxt på 9 procent. I slutändan förutser gruppen att detta kommer att leda till en försörjningsbrist på 23 procent i slutet av decenniet.

Efter brist på sällsynta jordartsmängder som körde priserna för dessa element himmelrik under 2010 och 2011, förutspådde många organisationer, däribland US Department of Energy (DOE), en förestående brist på dysprosium. Ett resultat av detta har varit ansträngningar för att omforma permanenta magneter med hög temperatur och system som är beroende av sådana magneter för att minska mängden dysprosium som krävs.

År 2012 tillkännagav Toshiba utvecklingen av en dysprosiumfri samarium-kobolt högtemperaturmagneter.

Andra applikationer för dysprosium ingår i cermetlegeringen Terfenol-D (det är vad "D" står för). Terfenol-D, som också innehåller järn och terbium, har använts i omvandlare, mekaniska resonatorer och precisionsvätskebaserade injektorer.

Dysprodiumoxid-nickelcermets har visat sig ha ett högt termiskt neutronabsorptionstvärsnitt.

Varför är detta viktigt? Nåväl behöver kärnreaktorer ett material med sådana egenskaper för att göra kontrollstänger för att absorbera neutroner och därigenom kylning av kärnreaktionsprocessen. Det är viktigt att kermeterna varken svullnar eller kontraktar under neutronbombardement, även om det ändrar form inom ett magnetfält.

Som en källa till radium, dysprosium-kadmiumkalcogenider, används för att studera olika kemiska reaktioner.

Dysprosiumoxid används under tiden som dopmedel i specialkondensatorer för elektronikindustrin.

Den sällsynta jordartens förmåga att magnetiseras gör den också idealisk för komponenter i hårddiskar och annan datalagring.

Halidladdningslampor och lasermaterial som kombinerar dysprosium och vanadin som använder sig av dysprosiumjodid (DyI3) ger ett mycket intensivt, vitt ljus.

Kalciumsulfat och kalciumfluoridkristaller som dopas med dysprosium kan användas i dosimetrar, specialverktyg för mätning av joniserande strålning. Detta beror på att dysprosiet lyser när materialet utsätts för strålning. Nivån av luminescens indikerar den omgivande strålningsnivån.

Slutligen har nanofibrer av vissa dysprosiumföreningar visat sig ha en stor yta och är extremt starka.

Dessa egenskaper kan göra dem lämpliga för katalysatoringredienser eller höghållfasta, korrosionsbeständiga tillämpningar.

Källor

Arnold Magnetic Technologies. Dysprosins viktiga roll i moderna permanenta magneter . 17 januari 2012.
Kingsnorth, Prof. Dudley. "Kan Kinas Rare Earth Dynasty Survive". Kinas industriella mineraler och marknadskonferens. Presentation: 24 september 2013.