稀土在工業上被稱為“黃金”。由於其優異的光磁學等物理性質,可以與其他材料結合形成各種不同性質的新材料。它最顯著的作用是大大提高其他產品的質量和性能。比如用於制造坦克、飛機、導彈的鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性能都會有很大提高。
而且稀土還是電子、激光、核工業、超導等許多高科技的潤滑劑。稀土技術壹旦用於軍事,必然帶來軍事技術的飛躍。從某種意義上說,冷戰後美軍在幾場局部戰爭中的壓倒性控制,正是源於其在稀土科技領域的優勢。
2.冶金工業
在鋼中加入稀土金屬或氟化物、矽化物,可以起到精煉、脫硫和中和低熔點有害雜質的作用,可以改善鋼的切削性能;稀土矽鐵合金和稀土矽鐵鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵,因其特別適合生產有特殊要求的復雜球墨鑄鐵而廣泛應用於汽車、拖拉機、柴油機等機械制造行業。在鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中加入稀土金屬,可以改善合金的理化性能,提高合金的室溫和高溫力學性能。
3.石化工業
稀土分子篩催化劑具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強等優點,在石油催化裂化過程中替代矽酸鋁催化劑。
在合成氨生產過程中,使用少量硝酸稀土作為助催化劑,其氣體處理量是鎳鋁催化劑的1.5倍;在合成順丁橡膠和異戊橡膠的過程中,使用稀土環烷酸鹽-三異丁基鋁催化劑,所得產品具有性能優異、設備粘著少、運行穩定、後處理流程短等優點。復合稀土氧化物還可用作凈化內燃機尾氣的催化劑,環烷酸鈰還可用作油漆催幹劑。
4.微晶玻璃
主要包括以下幾個方面:超導陶瓷、壓電陶瓷、導電陶瓷、介電陶瓷、敏感陶瓷。
稀土氧化物或加工後的稀土精礦可廣泛用作拋光光學玻璃、眼鏡片、顯像管、示波管、平板玻璃、塑料和金屬餐具的拋光粉;在熔化玻璃的過程中,可以利用二氧化鈰對鐵的強烈氧化作用,降低玻璃中的鐵含量,從而達到玻璃除綠的目的;
添加稀土氧化物可以制作不同用途的光學玻璃和特種玻璃,包括可以通過紅外線和吸收紫外線的玻璃,耐酸耐熱的玻璃,防X射線的玻璃。在陶瓷釉料和瓷釉中加入稀土,可以減少釉料的碎裂,使產品呈現不同的色澤,在陶瓷工業中應用廣泛。
隨著材料科學的發展,功能復合陶瓷近年來備受關註,稀土摻雜在功能復合陶瓷的開發和研究中也取得了很大進展。浙江大學陳昂等人采用功能陶瓷的常規制備方法,將YBa2Cu3O7-x與鐵電陶瓷BaTiO3進行復合,得到了具有鐵電和超導性能的YBa2Cu3O7-x-BaTiO3體系復合功能陶瓷。其導電特性符合三維導電行為,YBa2Cu3O7-x含量高時具有超導性。
華中科技大學周東祥指出,LaCoO3-SrCoO3系和Lacro 3-SrCoO 3系復合功能陶瓷可用作磁流體動力馬達的電極材料和氣敏材料。在NTC熱敏復合材料NiMn2O4-LaCrO3陶瓷中,新化合物LaMnO3的導電相決定了陶瓷的主要性能。
智能陶瓷是指壹種具有自診斷、自調節、自恢復、自轉換特性的功能陶瓷。在鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷中添加稀土鑭得到的鋯鈦酸鑭鉛(PLZT)陶瓷,不僅是壹種優異的電光陶瓷,而且由於其形狀記憶功能,即形狀恢復的自調諧機制,成為智能陶瓷。
智能陶瓷材料的概念倡導了壹種開發設計陶瓷材料的新概念,對拓寬稀土在現代功能陶瓷中的應用極為有利。最近的研究還表明,稀土在生物陶瓷、抗菌陶瓷等新型陶瓷材料中也發揮著獨特的作用。由於稀土元素能與銀、鋅、銅等過渡元素協同作用,研制的稀土復合磷酸鹽能在陶瓷表面產生大量羥基自由基,從而增強陶瓷的抗菌性能。
稀土陶瓷顏料主要是指五種色調的鋯英石基稀土陶瓷顏料的組合著色。
可用作釉面磚、外墻磚、地磚等建築陶瓷的裝飾材料。,特別適用於衛生潔具陶瓷制品的色彩裝飾,也可作為瓷器釉上彩、釉上彩、釉下彩的色基。以氧化鋯和二氧化矽為基質材料,以過渡元素和稀土元素為復合著色劑,添加少量礦化劑,在900 ~ 1150℃固相反應合成鋯基稀土復合彩色陶瓷顏料。其主要技術指標如下:色相為紅、黃、藍、綠、灰,穩定性≤1280℃,最大可達1300℃),適應氣氛為氧化焰,粒徑小於15μm,不低於92%,為零新料。
稀土鈷和釹鐵硼永磁材料具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積,廣泛應用於電子和航空航天工業。由純稀土氧化物和氧化鐵組成的石榴石型鐵氧體單晶和多晶可用於微波和電子工業。釔鋁石榴石和高純氧化釹制成的釹玻璃可用作固體激光材料;稀土六硼化物可用於制造電子發射的陰極材料;鑭鎳金屬是70年代新開發的儲氫材料。
鉻酸鑭是壹種高溫熱電材料;目前世界各國都可以在液氮溫區獲得由鋇、釔、銅、氧改進的鋇基氧化物制成的超導體,使超導材料的發展取得突破。此外,稀土還廣泛用於照明光源、投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉和復印燈粉;農業上,大田作物施用少量硝酸稀土可增產5 ~ 10%;在紡織工業中,氯化稀土還廣泛用於鞣制毛皮、毛皮染色、羊毛染色和地毯染色。
5.農業
結果表明,稀土元素能增加植物葉綠素含量,增強光合作用,促進根系發育,增加根系對養分的吸收。稀土還能促進種子發芽,提高種子發芽率,促進幼苗生長。除上述主要功能外,還具有增強某些作物抗病、抗寒、抗旱的能力。
大量研究也表明,使用適當濃度的稀土元素可以促進植物對養分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種,出苗和拔節期比對照提前1 ~ 2天,株高增加0.2米,提前3 ~ 5天,籽粒飽滿,增產14%。大豆種子用稀土拌種,出苗提前1天,單株莢數增加14.8 ~ 26.6,三莢數增加,產量增加14.5% ~ 20.0%。噴施稀土可以提高蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量和糖酸比,促進果實著色和早熟。還能抑制貯藏期間的呼吸強度,降低腐爛率。