軍事方面
稀土有工業(yè)“黃金”之稱,由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料,其顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術性能。而且,稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導等諸多科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事,必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制,得益于稀土科技領域的技術。
冶金工業(yè)
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中,能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用,并可以改善鋼的加工性能;稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵,由于這種球墨鑄鐵特別適用于生產有特殊要求的復雜球鐵件,被廣泛用于汽車、拖拉機、柴油機等機械制造業(yè);稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中,可以改善合金的物理化學性能,并提高合金室溫及高溫機械性能。
石油化工
用稀土制成的分子篩催化劑,具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優(yōu)點,因而取代了硅酸鋁催化劑用于石油催化裂化過程;在合成氨生產過程中,用少量的硝酸稀土為助催化劑,其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍;在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中,采用環(huán)烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑,所獲得的產品性能優(yōu)良,具有設備掛膠少,運轉穩(wěn)定,后處理工序短等優(yōu)點;復合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣凈化催化劑,環(huán)烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。
玻璃陶瓷
主要包括以下幾個方面:超導陶瓷、壓電陶瓷、導電陶瓷、介電陶瓷及敏感陶瓷等。
稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦,可作為拋光粉廣泛用于光學玻璃、眼鏡片、顯像管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光;在熔制玻璃過程中,可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用,降低玻璃中的鐵含量,以達到脫除玻璃中綠色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光學玻璃和特種玻璃,其中包括能通過吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以減少釉的碎裂性,并能使制品呈現(xiàn)不同的顏色和光澤,被廣泛用于陶瓷工業(yè)。
隨著材料科學的發(fā)展,近年來功能復合陶瓷備受關注,稀土摻雜在功能復合陶瓷的開發(fā)研究方面也取得了較大進展。浙江大學陳昂等,采用常規(guī)功能陶瓷的制備方法,YBa2Cu3O7-x和鐵電陶瓷BaTiO3復合,獲得了鐵電性與超導性共存的YBa2Cu3O7-x-BaTiO3系復合功能陶瓷,其電導特性符合三維導電行為,并當YBa2Cu3O7-x含量較高時呈超導性。華中理工大學周東祥等的研究指出,LaCoO3-SrCoO3系和LaCrO3-SrCrO3系復合功能陶瓷,可用作磁流體電機的電極材料和氣敏材料;而在NTC熱敏復合材料NiMn2O4-LaCrO3陶瓷中,新化合物LaMnO3導電相決定著陶瓷的主要性質。西安交通大學的鄒秦等通過用稀土離子Y3+、La3+對(Sr,Ca)TiO3摻雜,省去了原有的用堿金屬離子(Nb5+、Ta5+)涂覆并進行熱擴散的工藝,而且制得的陶瓷材料致密度高、工藝性能良好,并保持了電阻率低(ρ為10-2Ω/cm量級)、非線性高(非線性系數(shù)α﹥10)的介電-壓敏復合功能特性。
稀土陶瓷顏料主要是指五種色相的組合著色鋯英石基稀土陶瓷顏料。它可用作彩釉磚、外墻磚、地磚等建筑陶瓷的裝飾材料,尤其適用于衛(wèi)生潔具陶瓷制品的彩飾,還可用作瓷器釉上彩、釉中彩和釉下彩的色基。組合著色鋯英石基稀土陶瓷顏料,是以二氧化鋯、二氧化硅為基質材料,以過渡元素和稀土元素為組合著色劑,添加少量礦化劑,經高溫900~1150℃固相反應合成。其主要技術指標如下:色相有紅、黃、藍、綠和灰,穩(wěn)定性小于或等于1280℃可達1300℃),適應氣氛為氧化焰,顆粒直徑小于15μm的不少于92%,大于30μm者為零新材料
稀土鈷及釹鐵硼永磁材料,具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積,被廣泛用于電子及航天工業(yè);純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶,可用于微波與電子工業(yè);用高純氧化釹制作的釔鋁石榴石和釹玻璃,可作為固體激光材料;稀土六硼化物可用于制作電子發(fā)射的陰極材料;鑭鎳金屬是70年代新發(fā)展起來的貯氫材料;鉻酸鑭是高溫熱電材料;當前世界各國采用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物制作的超導材料,可在液氮溫區(qū)獲得超導體,使超導材料的研制取得了突破性進展。此外,稀土還廣泛用于照明光源,投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復印燈粉;在農業(yè)方面,向田間作物施用微量的硝酸稀土,可使其產量增加5~10%;在輕紡工業(yè)中,稀土氯化物還廣泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
農業(yè)方面
研究結果表明,稀土元素可以提高植物的葉綠素含量,增加光合作用,促進根系生長,增加根系對養(yǎng)分吸收。稀土還能促進種子萌發(fā),提高種子發(fā)芽率,促進幼苗生長。除了以上主要作用外,還具有使某些作物增加抗病、抗寒、抗旱的能力。
大量的研究還表明,使用適當濃度稀土元素能促進植物對養(yǎng)分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種,出苗、拔節(jié)比對照早1~2天,株高增加0.2米,早熟3~5天,而且籽粒飽滿,增產14%。大豆用稀土拌種,出苗提早1天,單株結莢數(shù)增加14.8~26.6個,3粒莢數(shù)增多,增產14.5%~20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高,促進果實著色和早熟。并可控制貯藏過程中呼吸強度,降低腐爛率。