Ⅲ.稀土元素的用途

在钢和合金中加入稀土元素对其性能的改善具有独特的效果。

稀土金属相当活泼(与金属镁相当)，与氢、氮、氧和硫等的化学亲和力很大，所以在冶金上，稀土金属可以作为合金的脱氧剂、脱硫剂，以除去合金中的有害杂质。例如，在钢中加入质量分数约 0.2％～0.3％的稀土，就可使钢中含氧的质量分数比原来的要降低 40％～50％。

在合金中加入稀土元素一般可以细化晶粒，改善组织结构，因而可以增加其机械强度，改善其加工性能。例如，在不锈钢中加入少量的铈，能使其耐腐蚀性能显著增强；在铸铁中加入适量的铈，可使其强度提高一倍以上， 耐磨性能和耐疲劳性能都可提高，韧性也高；在防锈耐热钢中加入少量稀土后，能显著提高其热加工塑性，同时在高温下的抗氧化性也增强了；铈被认为是铝的最好合金元素，它能提高铝的机械强度。

稀土元素具有特殊的催化作用。稀土催化剂已广泛应用于化学工业和石

油化学工业中。稀土分子筛催化剂可使石油裂化反应的催化效率和寿命大为提高；我国首创用稀土催化剂合成橡胶。铈的化合物能促进新陈代谢作用， 而用以制造某些含稀土的药物；稀土作为酶的组成部分而用来制造微量元素化肥和农药，在农业上的应用有着广阔的前景。

稀土合金具有良好的吸氢和析氢性能，可以用于制作贮氢材料(见 1.3.3 节)。

铈、镨和钕为不良导体，可作为介电材料。稀土的硫化物、硒化物和碲化物都是半导体。含稀土的陶瓷电容器具有耐高压、高温以及介电常数大、绝缘性能优良等特点，氧化钕是陶瓷电容器的重要成分。

由于稀土元素价电子大多分布在 4f 亚层上，未成对的 4f 电子能被可见光激发而发生跃迁，使稀土具有优异的光学性能。用稀土的卤化物作发光物质做成的新型气体放电光源－－镝钬灯，具有功率大、发光效率高、体积小等优点。用稀土化合物制作的荧光粉比传统的荧光材料亮度更大，色彩更鲜艳，且寿命更长，掺铕的氧化钇或硫氧化钇(Y2O3-Eu 或 Y2O2S-Eu)是理想的彩色电视荧光材料。铈、镨、铕和钕等的氧化物是陶瓷和玻璃的着色剂，加入稀土的陶瓷和玻璃颜色十分鲜艳。

稀土元素属于第Ⅲ副族，其氧化物的熔点较高(大多在 2000℃以上)、硬度较大。加入铈、镧等氧化物的耐火材料可有效地增加高温稳定性。二氧化铈是一种广泛使用的新型抛光材料，它比传统的氧化铁(又称为红粉)具有抛光效率高、抛光质量高的优点。

一些稀土元素的原子核对中子的吸收性质有很大差别，稀土金属本身的熔点也较高(一般在 800℃以上)，所以稀土金属是原子能工业的重要材料。钇吸收中子的能力小，可作为原子反应堆中的核燃料容器；钐和钆等对中子的吸收能力较强，它们的合金可用来制造核反应堆中的控制棒和屏蔽材料。