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钇：从瑞典渔村走进激光与超导的稀土“轻骑兵”

信息来源：科瑞思公众号 | 发布日期：2026-10-05 | 浏览次数：35


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一、认识钇：周期表上的“编外人”

钇（Yttrium），元素符号Y，原子序数39，位于元素周期表第五周期第Ⅲ副族。它是一种质软、带银白色光泽的金属，晶体结构为六方晶系。

从物理性质看，钇的密度约为4.472克/立方厘米，在稀土金属中属于较轻的一类；熔点约1522℃，沸点约3345℃，具备高熔点、中等蒸气压和良好的高温强度。它在常温下暴露于空气时，表面会缓慢形成一层氧化膜；在高温下则容易与氧、氮、硫等非金属元素发生反应。钇稳定的价态是+3价，这一点与镧系元素高度一致。

很多人会问：钇为什么不算镧系，却被算成稀土？原因在于它的三价离子半径（约0.90埃，六配位）与重稀土元素（如铽、镝、钬）非常接近，地球化学行为相似，在矿物中总是与镧系元素共生，分离困难，因此被习惯性地归入稀土家族，并被视为典型的重稀土组元。

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二、一个瑞典小村，四种元素的名字

钇的发现史，是稀土化学史的开篇。1787年，瑞典业余矿物学家、陆军中尉阿累尼乌斯（C. A. Arrhenius）在斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比（Ytterby）的小村矿坑中，捡到一块从未见过的黑色沥青状矿石。他以村名将其命名为“Ytterbite”，即硅铍钇矿。

1794年，芬兰化学家加多林（Johan Gadolin）对这块矿石进行了系统分析，从中分离出一种约占矿石重量38%的未知氧化物，称之为“Yttria”——氧化钇。这是人类历史上从矿物中识别出一种新的“土”（不溶于水的氧化物），钇也因此成为人类发现的稀土元素。1797年，瑞典化学家埃克伯格（A. G. Ekeberg）确认了这一结果；1828年，德国化学家维勒（F. Wöhler）用钾还原氯化钇，制出了不纯的金属钇。

伊特比村因此成为元素命名史上的传奇之地：钇（Y）、铽（Tb）、铥（Tm）、镱（Yb）四种元素的名字，都源自这个仅有数百人的滨海小村。需要说明的是，加多林当年分离出的“钇土”并不是纯的氧化钇，而是后来被证明包含钇、钬、铒、铥、镱等多种重稀土的混合物；真正把纯钇从这堆复杂氧化物中分离出来，又经历了近一个世纪的化学接力。

三、钇在哪里发光：四类不可替代的应用

金属钇本身用量并不大，真正支撑起钇产业的，是它的几类化合物。它们在现代工业中扮演着低调但难以替代的角色。

1、类是激光晶体。钇铝石榴石（Y₃Al₅O₁₂，简称YAG）是一种透明的立方晶系氧化物晶体，当它掺进钕离子后，大名鼎鼎的Nd:YAG激光晶体，发射波长1064纳米。这是目前工业切割与焊接、医疗外科、激光测距与定向能领域应用广的固体激光增益介质之一。除掺钕外，掺铒、掺镱的YAG晶体也分别在医疗和高功率激光中占有一席之地。

2、类是结构陶瓷与热障涂层。在氧化锆中加入3%–8%（摩尔分数）的氧化钇，可以在室温下稳定氧化锆的立方晶型，氧化钇稳定氧化锆（YSZ）。它既是航空发动机与燃气轮机叶片表面热障涂层的标准材料，也是固体氧化物燃料电池（SOFC）的核心电解质，同时还用于齿科全瓷冠、氧传感器和耐磨陶瓷刀具。

第三类是微波与磁学材料。钇铁石榴石（Y₃Fe₅O₁₂，简称YIG）是一种亚铁磁性绝缘体，具有极低的磁共振损耗，是雷达和通信系统中微波滤波器、环行器的关键铁氧体材料；近年来它在自旋波与量子信息研究中也重新受到关注。

第四类是高温超导与医学。1987年发现的钇钡铜氧（YBCO）体系，是种临界温度进入液氮温区（77K以上）的高温超导体，至今仍是超导带材研究的核心体系之一。在医学领域，人工放射性同位素钇-90（半衰期约64小时，纯β衰变）被用于某些肿瘤的放射免疫治疗。

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图2：掺钕YAG激光晶体发出1064纳米激光束

四、白云鄂博：轻稀土为主，重稀土藏量不容小觑

说到中国的钇资源，绕不开内蒙古包头的白云鄂博。这座矿是目前全球已探明的稀土矿床，稀土工业储量占全国的80%以上、占世界约36%，同时伴生铁、铌、钍等多种有用组分。

从元素配分看，白云鄂博以轻稀土为主：镧、铈、镨、钕合计约占稀土总量的98%，钐、铕、钆以及钇等中重稀土约占2%。单看比例，重稀土并不起眼。但白云鄂博的稀土总基数极大，2%的中重稀土折算后，达到百万吨级，并不亚于南方离子型稀土矿的总量。

一个值得记录的进展是：2024年，中国地质大学（北京）李国武教授团队在白云鄂博发现了一种全新结构的重稀土矿物，并将其命名为“白云钇钡矿”。这一发现不仅揭示了白云鄂博深部重稀土的新赋存状态，也为认识这座超大型矿床的成矿规律提供了新的矿物学证据。

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图3：大型露天稀土矿山航拍示意

五、理性看待：钇的价值不在“稀缺”，而在“不可替代”

在一些传播中，稀土常被描述成“稀缺到卡脖子”的战略资源。具体到钇，更准确的说法是：它在地壳中的丰度并不低（约百万分之30左右），远高于金、银、铂等贵金属；它之所以重要，不是因为“少”，而是因为它在激光、高温陶瓷、微波铁氧体和超导等关键体系中的性能，目前还难以被其他元素简单替代。

对从业者而言，这意味着两件事：一是要尊重它的物理化学边界，不夸大、不神化；二是要重视综合利用与绿色冶金——把钇连同铽、镝、铒等重稀土从矿中高效、低污染地提取出来，才是资源价值真正落地的方式。

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科瑞思（内蒙古）科技有限公司依托白云鄂博稀土资源，专注稀土金属的真空熔炼与精密深加工。目前公司可提供钇靶材、金属钇、钇片及钇箔等稀土深加工产品，主要服务于真空镀膜、电子材料、科研实验及特种合金添加等领域。生产环节采用真空熔炼控制杂质与气体含量，并经轧制、精密切割等工序，将铸态金属加工为片、箔与靶材形态，以适配不同下游设备对尺寸与表面状态的要求。公司按订单组织生产，规格与纯度可根据客户实际用途协商确定，并随货提供材质检测报告。

 


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