Dysprosium is synthesized in stars mainly through the 慢速中子俘获过程（s-过程） (slow neutron capture) occurring in low- to medium-mass AGB stars (asymptotic giant branch), with a significant contribution from the r-process (rapid neutron capture) during explosive events such as supernovae. Current nucleosynthesis models estimate that about 60-70% of solar dysprosium comes from the s-process, and 30-40% from the r-process. This mixed origin makes it an interesting tracer of both nucleosynthesis processes.
镝在宇宙中的丰度（按原子数计）约为氢的1.9×10⁻¹²倍，略高于铽。由于其原子序数为偶数（Z=66），根据奥多-哈金斯规则，其丰度高于相邻的奇数原子序数元素（铽-65和钬-67）。在镧系元素中，镝属于"重稀土"元素，其丰度随原子序数增加而逐渐降低，但存在钆异常（Z=64），该元素表现出特殊的稳定性。
恒星中镝/铕（Dy/Eu）比值被用作银河系历史中s-过程与r-过程平衡的指示器。由于铕几乎完全由r-过程产生，恒星中较高的Dy/Eu比值表明s-过程贡献显著。年轻、富含金属的恒星通常比年老、贫金属的恒星具有更高的Dy/Eu比值，这反映了银河系演化过程中s-过程产物的逐步积累。
镝已在许多恒星的光谱中被探测到，包括银河系晕中的贫金属恒星。其谱线（主要为Dy II）在天文光谱学中相对易于观测。在球粒陨石中，镝的丰度与太阳相似，证实了其恒星起源。对原始陨石难熔包体中镝同位素的研究，为太阳系形成条件及异常恒星物质（同位素异常）的可能存在提供了关键信息。
Dysprosium takes its name from the ancient Greek 难以接近的 (dysprositos), meaning "difficult to reach" or "difficult to access". This name was chosen by its discoverer to reflect the difficulties he encountered in isolating this element from other rare earths. Unlike other lanthanides named after places or people, the name of dysprosium directly describes the complexity of its chemical separation.
Dysprosium was discovered in 1886 by the French chemist 保罗-埃米尔·勒科克·德布瓦博德朗 (1838-1912), famous for also discovering gallium (1875) and samarium (1879). Lecoq de Boisbaudran was working on holmia samples (holmium oxide) and, after more than 30 fractional crystallization attempts, succeeded in separating a new oxide which he identified as belonging to an unknown element. He observed distinct spectral lines and named the new element "dysprosium" due to the extreme difficulties in its purification.
镝的纯化分离在其发现后的数十年间一直是重大的技术挑战。直到20世纪初，随着离子交换和溶剂萃取技术的发展，才获得了足够纯度的镝以进行完整表征。镝金属本身最早于1906年通过金属钙还原氟化镝制得，但直到20世纪50年代才开发出可靠的工业化生产工艺。
镝在地壳中的平均浓度约为5.2 ppm（百万分之一），其丰度高于铽但低于钆。在重稀土元素中，镝的丰度相对较高。
含有镝的主要矿石是氟碳铈矿（(Ce,La,Nd,Dy)CO₃F）和独居石（(Ce,La,Nd,Dy,Th)PO₄），其中镝通常占总稀土含量的0.5%至1%，而在磷钇矿（YPO₄）中，其浓度可能更高。
全球氧化镝（Dy₂O₃）年产量约为100至200吨，虽具一定规模，但与铈、钕等轻稀土相比仍显偏低。由于其在永磁材料中的战略重要性，镝成为最昂贵的稀土之一，氧化镝典型价格为每千克300至600美元（供应紧张时期曾突破2000美元/千克）。中国主导全球生产，约占世界总产量的85%-90%。
金属镝主要通过金属钙在惰性氩气气氛中还原氟化镝（DyF₃）进行生产。全球金属镝的年产量约为50至100吨。从废旧永磁体中回收镝已成为战略重点，并处于密集研发阶段，首批工业化工艺现已投入运行。
镝（符号Dy，原子序数66）是镧系元素中的第十个元素，属于元素周期表中f区稀土元素。其原子含有66个质子、98个中子（以最丰富的同位素\(\,^{164}\mathrm{Dy}\)计）以及66个电子，电子排布为[Xe] 4f¹⁰ 6s²。这种排布赋予了镝卓越的磁性。
镝是一种银白色、有光泽且在空气中相对稳定的金属。在室温下，它具有六方密排（HCP）晶体结构。镝具有卓越的磁性：它是强顺磁性的，并表现出多种磁性转变。在178 K（-95 °C）以下变为反铁磁性，然后在85 K（-188 °C）以下变为铁磁性。尽管这些温度非常低，但镝在诸如Terfenol-D（与铽和铁形成的合金）等合金中至关重要，这些合金在室温下表现出巨大的磁致伸缩特性。
Dysprosium melts at 1412°C (1685 K) and boils at 2567 °C (2840 K). Like most lanthanides, it has high melting and boiling points. Dysprosium undergoes an allotropic transformation at 1381 °C where its crystal structure changes from hexagonal close-packed (HCP) to body-centered cubic (BCC). Its electrical conductivity is poor, about 25 times lower than that of copper. Dysprosium also exhibits electrical resistivity that varies strongly with the magnetic field (magnetoresistance).
镝在室温干燥空气中相对稳定，但会缓慢氧化生成Dy₂O₃。受热时氧化加速，燃烧生成氧化物：4Dy + 3O₂ → 2Dy₂O₃。镝与冷水反应缓慢，与热水反应较快，生成氢氧化镝Dy(OH)₃并释放氢气。它易溶于稀无机酸。该金属必须储存在矿物油或惰性气氛中。
Melting point of dysprosium: 1685 K (1412 °C).
Boiling point of dysprosium: 2840 K (2567 °C).
Néel temperature (antiferromagnetic transition): 178 K (-95 °C).
Curie temperature (ferromagnetic transition): 85 K (-188 °C).
Crystal structure at room temperature: Hexagonal close-packed (HCP).
| 同位素 / 符号 | 质子（Z） | 中子（N） | 原子质量（u） | 天然丰度 | 半衰期 / 稳定性 | 衰变 / 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 镝-156 — \(\,^{156}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 90 | 155.924283 u | ≈ 0.06% | 稳定 | 最轻的稳定同位素，在自然界中极为罕见。 |
| 镝-158 — \(\,^{158}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 92 | 157.924409 u | ≈ 0.10% | 稳定的 | 极低丰度稳定同位素。 |
| 镝-160 — \(\,^{160}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 94 | 159.925197 u | ≈ 2.34% | 稳定 | 天然同位素中重要的稳定同位素。 |
| 镝-161 — \(\,^{161}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 95 | 160.926933 u | ≈ 18.91% | 稳定 | 重要的稳定同位素，最丰富的同位素之一。 |
| 镝-162 — \(\,^{162}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 96 | 161.926798 u | ≈ 25.51% | 稳定的 | 稳定同位素，是天然混合物中含量最丰富的同位素之一。 |
| 镝-163 — \(\,^{163}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 97 | 162.928731 u | ≈ 24.90% | 稳定 | Major stable isotope, with abundance similar to 162Dy. |
| 镝-164 — \(\,^{164}\mathrm{Dy}\,\) | 66 | 98 | 163.929175 u | ≈ 28.18% | 稳定 | 自然界中最丰富的稳定同位素（约28%）。 |
注意：:
Electron shells: 电子如何围绕原子核组织.
镝有66个电子，分布在六个电子壳层中。其电子构型[Xe] 4f¹⁰ 6s²在4f亚层中有十个电子。该构型也可写作：K(2) L(8) M(18) N(18) O(28) P(2)，或完整形式：1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁰ 5s² 5p⁶ 6s²。
K壳层 (n=1): contains 2 electrons in the 1s subshell. This inner shell is complete and very stable.
L壳层（n=2）: contains 8 electrons distributed as 2s² 2p⁶. This shell is complete, forming a noble gas configuration (neon).
M层（n=3）: contains 18 electrons distributed as 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. This complete shell contributes to electronic shielding.
N壳层（n=4）: contains 18 electrons distributed as 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. This shell forms a stable structure.
O壳层（n=5）: contains 28 electrons distributed as 5s² 5p⁶ 4f¹⁰ 5d⁰. The ten 4f electrons give dysprosium its exceptional magnetic properties.
P壳层 (n=6): contains 2 electrons in the 6s² subshell. These electrons are the outer valence electrons of dysprosium.
Dysprosium effectively has 12 价电子: ten 4f¹⁰ electrons and two 6s² electrons. Dysprosium exclusively exhibits the +3 oxidation state in its stable compounds. In this state, dysprosium loses its two 6s electrons and one 4f electron to form the Dy³⁺ ion with the electronic configuration [Xe] 4f⁹. This ion has nine electrons in the 4f subshell and exhibits a strong magnetic moment (10.6 μB) due to its unpaired electrons.
与铕或镱等某些镧系元素不同，镝在正常条件下不会形成稳定的+2或+4氧化态。少数镝(II)和(IV)化合物已在极端条件下合成，但非常不稳定，仅具有实验室研究价值。因此，+3氧化态是唯一具有化学和技术意义的价态。
镝的化学性质以+3价态为主。Dy³⁺离子的离子半径为105.2 pm（配位数为8时），在水溶液中通常形成淡黄色配合物。其磁性被应用于磁热材料和磁记忆玻璃中。镝盐具有顺磁性，但与铕或铽等其他镧系元素相比，其发光性能较弱。
镝金属在室温干燥空气中相对稳定，会形成一层薄薄的Dy₂O₃保护层。在高温（超过200°C）下，它会迅速氧化并燃烧生成氧化物：4Dy + 3O₂ → 2Dy₂O₃。氧化镝(III)是一种白色至淡黄色固体，具有立方C型稀土结构。细粉状的镝具有自燃性，可在空气中自发燃烧。
镝在冷水中反应缓慢，在热水中反应较快，生成氢氧化镝Dy(OH)₃并释放氢气：2Dy + 6H₂O → 2Dy(OH)₃ + 3H₂↑。该氢氧化物以胶状白色固体形式沉淀，溶解度较低。与其他镧系元素类似，该反应并不剧烈，但随时间推移可观察到。
镝与所有卤素反应生成相应的三卤化物：2Dy + 3F₂ → 2DyF₃（白色氟化物）；2Dy + 3Cl₂ → 2DyCl₃（淡黄色氯化物）。镝易溶于稀无机酸（盐酸、硫酸、硝酸），释放氢气并生成相应的Dy³⁺盐：2Dy + 6HCl → 2DyCl₃ + 3H₂↑。
镝在中等温度（300-400°C）下与氢反应生成DyH₂氢化物，在更高温度下则生成DyH₃。与硫反应形成Dy₂S₃硫化物。在高温（>1000°C）下与氮反应生成DyN氮化物，与碳反应生成DyC₂碳化物。镝还能与有机配体形成多种配位络合物，尽管其配位化学的发展程度不及某些其他镧系元素。
镝最显著的特性是其强大的磁矩。由于4f亚层中有九个未配对电子，Dy³⁺离子在所有稀土离子中具有最高的理论磁矩（10.6 μB，玻尔磁子）。尽管镝金属仅在极低温度下才表现出铁磁性，但这种强磁性离子在掺入钕铁硼磁体或Terfenol-D合金等材料时至关重要。镝能显著提升这些材料的矫顽力（抗退磁能力）和热稳定性。
镝最重要且最具战略性的应用是作为添加剂用于钕铁硼（Nd-Fe-B）基永磁体。这些商用最强磁体在高温（超过100-150°C）下会失去磁性（尤其是矫顽力）。添加少量镝（通常占重量2-10%，部分替代钕）可显著提高最高工作温度，使其能够用于电动汽车电机和风力发电机等关键领域。
镝通过取代四方晶系Nd₂Fe₁₄B晶体结构中的钕发挥作用。Dy³⁺离子比Nd³⁺离子具有更高的磁各向异性，这增加了反转材料磁化所需的能量（矫顽力）。这种改善在高温下尤为重要，因为热扰动容易使磁矩发生错位。镝优先富集于晶界处，抑制磁畴壁的传播，从而增强抗退磁能力。
镝掺杂钕铁硼磁体对于以下方面至关重要：
对镝的需求日益增长，加之其产量有限且地理分布高度集中（中国），使其成为一种关键原材料。密集的研究旨在减少磁体中镝的含量（例如通过微观结构优化，如细晶磁体），开发高效的回收工艺，并寻找部分替代品（如同样稀有且昂贵的铽）或技术替代方案（无稀土磁体如铁氧体，或新型电机概念）。然而，在短期和中期内，镝在高温应用中仍不可替代。
Terfenol-D is an alloy based on terbium, dysprosium, and iron with an approximate composition of Tb0.3Dy0.7Fe₂. Dysprosium, in combination with terbium, allows the adjustment of magnetic properties to achieve giant magnetostriction (change in dimension under magnetic field) at room temperature while minimizing magnetic anisotropy. Dysprosium also helps reduce the cost of the material compared to a purely terbium-based alloy.
应用包括精密执行器（定位系统、喷射器）、传感器（力传感器、水听器）、超声换能器（医学成像、工业清洗）以及振动控制系统。尽管Terfenol-D的市场规模小于钕铁硼磁体，但它代表了一种高附加值应用，合金的独特性能使其高成本物有所值。
镝具有相对较高的热中子吸收截面（天然同位素混合物约为940靶恩）。其某些同位素，特别是镝-164（2700靶恩）和镝-161（600靶恩），具有更高的截面。这一特性使得镝（以Dy₂O₃氧化物或金属形式）可用于核反应堆控制棒和中子屏蔽。
与钆类似，镝可作为核燃料中的"可燃毒物"，用于补偿反应堆运行初期的过剩反应性。它通过吸收中子控制链式反应，并逐渐嬗变为其他元素。但由于成本较高，其应用不如钆普遍。
镝及其化合物的化学毒性为低至中等，与其他镧系元素相当。可溶性盐类可能引起刺激。目前尚未发现严重的急性毒性或致癌效应。镝氯化物对大鼠的半数致死剂量（LD50）约为300-500毫克/千克（静脉注射）。与其他镧系元素一样，镝尚无已知的生物学作用。
接触情况下，镝主要蓄积在肝脏和骨骼中，清除速度极慢（骨骼部分的生物半衰期长达数年）。普通人群的暴露水平极低，仅局限于相关行业的从业人员。
主要的环境影响与稀土开采普遍相关：废物产生、酸性水体、放射性残留物（独居石中的钍、铀）。提取一公斤镝需要处理数吨矿石。
从废旧永磁体中回收镝是战略优先事项，原因如下：
回收技术包括湿法冶金（酸溶解后溶剂萃取）和火法冶金（真空熔炼）。主要挑战在于含磁体报废产品的收集与分拣。日本和欧洲等地已建立试点项目及首批工业规模回收工厂。当前回收率仍较低（不足1%），但随着法规与经济激励措施的推行，预计将快速提升。
职业暴露发生在矿山、分离厂、磁铁制造厂和回收场所。镝化合物的粉尘必须通过通风和防护设备加以控制。目前尚无与镝相关的特定职业病，但适用于金属粉尘的一般预防措施仍然适用。
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