Anwendungen des Metalldysprosium

Der mit Abstand größte Verbraucher von Dysprosium ist die Permanentmagnetindustrie. Solche Magnete dominieren den Markt für hocheffiziente Traktionsmotoren, die in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen und Festplatten eingesetzt werden.

Dysprosium umfasst etwa 3 bis 6 Prozent Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) -Magnete (nach Gewicht), die in spezifischen Anwendungen, üblicherweise bei hohen Temperaturen, verwendet werden. Da sie über einen Temperaturbereich stabil sind und das Magnetgewicht um bis zu 90 Prozent reduzieren, sind solche Magnete für alle Hybrid- und Elektrofahrzeuge von entscheidender Bedeutung.

Die Nachfrage aus dem Permanentmagnetsektor macht schätzungsweise 90 Prozent des jährlich verbrauchten Dysprosiums aus.

Der Dauermagnetmarkt wuchs zwischen 2003 und 2008 mit einer geschätzten Durchschnittsrate von etwa 13 Prozent und wird bis 2019 voraussichtlich um 8 bis 10 Prozent pro Jahr expandieren.

Laut Magneticsmagazin. Der weltweite Umsatz mit Dauermagneten wird voraussichtlich von rund 15 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012 auf über 28 Milliarden US-Dollar bis 2019 steigen.

Trotz der Bemühungen, den Anteil von Dysprosium bei Hochtemperatur-Dauermagneten zu reduzieren, ist ein integraler Bestandteil der rund 80 Tonnen NdFeB-Magnete, die jedes Jahr weltweit produziert werden.

Und während der Hauptmarkt für Dysprosium-haltige NdFeB-Magnete alternative Energie-Automobile sind, können diese Magnete auch in anderen Hochtemperaturmotoren und -generatoren, kommerziellen und industriellen Generatoren, einschließlich Windturbinen, elektrischen Fahrrädern und Energiespeichersystemen, gefunden werden. Magnetschwebebahn-Systeme, Lehren, Relais und Schalter, magnetische Trennwerkzeuge, Sensoren, MRIs und magnetische Kühleinheiten unter vielen anderen Anwendungen.

Laut einer Studie, die von der Europäischen Kommission in Bezug auf Materialien durchgeführt wurde, die für kritische Energietechnologien benötigt werden, wird sich die Nachfrage nach Dysprosium bis 2020 verdoppeln, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 9 Prozent. Letztlich prognostiziert die Gruppe, dass dies bis zum Ende des Jahrzehnts zu einem Versorgungsengpass von 23 Prozent führen wird.

Nach den Versorgungsengpässen bei den seltenen Erden, die 2010 und 2011 die Preise für diese Elemente in die Höhe treiben ließen, prognostizierten viele Organisationen, darunter das US-Energieministerium (Department of Energy, DOE), einen drohenden Mangel an Dysprosium. Ein Ergebnis davon war das Bestreben, Hochtemperatur-Dauermagnete und Systeme, die von solchen Magneten abhängig sind, neu zu entwerfen, um die Menge an benötigtem Dysprosium zu verringern.

Im Jahr 2012 kündigte Toshiba die Entwicklung eines dysprosiumfreien Samarium-Kobalt-Hochtemperaturmagneten an.

Andere Anwendungen für Dysprosium umfassen in der Cermet-Legierung Terfenol-D (dafür steht das "D"). Terfenol-D, das auch Eisen und Terbium enthält, wurde in Wandlern, mechanischen Resonatoren und Präzisions-Flüssigkraftstoffinjektoren verwendet.

Dysprodiumoxid-Nickel-Cermets haben nachweislich einen hohen thermischen Neutronenabsorptionsquerschnitt.

Warum ist das wichtig? Nun, Kernreaktoren benötigen ein Material mit solchen Eigenschaften, um Steuerstäbe zum Absorbieren von Neutronen zu erzeugen und dadurch den Kernreaktionsprozess zu kühlen. Es ist wichtig, dass die Cermets unter Neutronenbeschuss weder anschwellen noch sich zusammenziehen, obwohl sie ihre Form innerhalb eines Magnetfelds ändern.

Als Radiumquelle werden Dysprosium-Cadmium-Chalkogenide verwendet, um verschiedene chemische Reaktionen zu untersuchen.

Dysprosiumoxid wird inzwischen als Dotierstoff in Spezialkondensatoren für die Elektronikindustrie verwendet.

Die Fähigkeit der Seltenen Erden, magnetisiert zu werden, macht sie auch ideal für Komponenten in Festplatten und anderen Datenspeichern.

Halogenid-Entladungslampen und Lasermaterialien, die Dysprosium und Vanadium kombinieren und Dysprosiumiodid (DyI3) verwenden, erzeugen ein sehr intensives, weißes Licht.

Kalziumsulfat- und Kalziumfluorid-Kristalle, die mit Dysprosium dotiert sind, können in Dosimetern, spezialisierten Geräten zur Messung ionisierender Strahlung, eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass das Dysprosium leuchten wird, wenn das Material Strahlung ausgesetzt wird. Der Lumineszenzgrad gibt das umgebende Strahlungsniveau an.

Schließlich haben Nanofasern von bestimmten Dysprosiumverbindungen gezeigt, dass sie eine große Oberfläche besitzen und extrem stark sind.

Diese Eigenschaften können sie für Katalysatorbestandteile oder für hochfeste, korrosionsbeständige Anwendungen geeignet machen.

Quellen

Arnold Magnetic Technologies. Die wichtige Rolle von Dysprosium in modernen Permanentmagneten . 17. Januar 2012.
Kingsnorth, Prof. Dudley: "Kann Chinas Seltenerd-Dynastie überleben". Chinas Konferenz für industrielle Minerale und Märkte. Präsentation: 24. September 2013.