稀土元素的电子层结构特殊，具有独特的物理和化学性质，这就决定了它们有许多特殊的用途。
(1)冶金工业。稀土金属可作为钢铁的添加剂，起到脱硫脱氧作用，也可作为钢的变质剂，改善钢铁的性能。稀土在钢铁冷却过程中形成结晶核心，使钢组织细化;作为铸铁的球化剂，可提高铸铁的抗拉强度和加工性能。此外，稀土金属加入钢中可改善钢铁的塑性、冲击韧性、热加工性、耐热性、抗氧化性及增加耐磨性等。
有色金属与稀土组成合金，大都有特殊的功能。稀土镁合金，提高了镁的高温强度及抗蠕变强度，可用于飞机制造。稀土铝合金用作汽车发动机活塞，其热膨胀系数较小，耐热性良好。加入0.4%铈的钛合金可提高抗蠕变断裂的强度等。镍合金中加入铈、镧，电阻丝的寿命可增加2倍。总之，有色金属中加稀土，可使晶粒细化，改善加工性能和增加强度及耐磨性等。
(2)玻璃、陶瓷工业。二氧化铈用于各种玻璃的抛光，使用范围广，效果好，是因为其硬度与玻璃相同或稍高，达5.5~6.5。而且还能进行调整，再加上CeO,属于球状立方晶系的晶体。二氧化铈还能作为玻璃的脱色剂、紫外线和电子射线的吸收剂，应用于电视机显像管的制造。也可用作玻璃着色剂，作为运输信号设备，使玻璃成像清晰、光泽好。含纯氧化钕的玻璃为鲜红色，含纯氧化镨的玻璃为绿色，并能随光源不同而显示不同颜色。
在陶瓷中，CeO₂有高效的失透作用，在失透性能方面1.2% CeO₂可与6%SnO,相当。CeO₂加入低火度釉或搪瓷釉中效果最佳。镨黄是上等黄色原料，可在陶瓷上着色，使陶瓷制品鲜艳。
(3)石油化工。由于稀土离子能稳定X型和Y型沸石(分子筛)结构，因而广泛应用于石油催化裂化。例如在烷基化反应中：甲醇或CO加氢合成碳氢化合物的反应、烯烃加氢反应、石油的重油裂解等，用稀土离子交换的沸石显示出高活性。稀土氧化物不仅热稳定性和化学稳定性好，而且机械强度高，故可用作催化剂载体。许多试验及工业生产表明，稀土催化剂可提高石油裂化的汽油收率和降低生产成本，已在石油炼油厂广泛应用。
稀土化合物在合成橡胶、人造纤维及其他有机合成和合成氨过程中也用作催化剂。为将汽车尾气一氧化二氮转变为无公害的氮气，稀土催化剂成为首选催化剂。
(4)核工业。稀土用作热中子吸收体和热中子反应堆的控制材料，俘获截面积可分别高达4.6×10-24m²、5.6×10-25m²和4.3×10-25m²。
(5)光学材料。稀土光学玻璃可用于制作各种光学器件，例如照相机、显微镜、望远镜等的透镜和棱镜等，种类繁多。镧玻璃可提高玻璃的折射率和降低色散。此外，镧还能提高玻璃的化学稳定性，防止玻璃表面因水和酸而引起的表面变质，延长玻璃寿命，增大玻璃的硬度和提高玻璃的软化温度等。
稀土对激光也有振荡作用，因此可在以玻璃为基质的激光器中掺入Nd³*,振荡波长为1.06μm,属于脉冲振荡，从而可廉价地生产光学性质均匀的大块料，适宜制作大功率振荡器。
由于稀土的荧光色调及衰减特性多种多样，可供不同的用途选择，且在高温300℃时，多数的发光效率都很高，稀土荧光粉可用作显像管中的红色和绿色荧光、照明用三基色节能灯和医疗用X射线传感器等。
(6)电子工业。由于PTC热敏电阻是用La³+、Y³+、Gd³*、Dy³+和Nd³+等三价元素部分置换强电介质BaTiO₃中的Ba²+,具有半导体性质，因此稀土PTC热敏电阻具有高效的控制过电流的作用，是良好的热电敏电阻。
(7)高温超导材料。由稀土钇和铜及钡合成的氧化物YBa₂Cu₃O₉,可在90K的温度下实现超导，是很有应用前景的超导材料。此外，在电子工业中稀土还能作为变阻材料、固体电解质材料、光电子器件材料等。
(8)磁性材料。稀土金属具有较高的磁矩和特殊的磁学性质，它们与过渡金属制成的合金是极好的磁性材料，例如Sm-Co磁体和Nd-Fe-B磁体，现已得到广泛应用。稀土石榴子石型铁氧体(Y₃Fe₅O₂)也是一类重要的磁性材料，可用作制备磁泡和记忆元件，储存密度大，已用于信息储存。近年来稀土磁体已广泛用于计算机外围设备，例如在打字机送纸传送磁头的步进电机、点式打字机的打印头以及软盘驱动磁头装置上都有应用，它具有存取速度快的高性能，可缩短存取时间。
(9)储氢材料。人们很早就发现，稀土金属与氢气反应生成稀土氢化物REH₂,这种氢化物加热到1000℃完全分解，但加入某些第二金属形成合金后，在较低温度下即可吸收和释放出氢气，可作为一种储氢材料。LaNis合金其氢化物LaNisH₆中的氢密度等于氢气的1000倍，可见LaNis合金储氢能力很大，可望作为氢的载体，实现使用无污染的氢能源。储氢材料还能用于蓄热和热泵、蓄电池和燃料电池、氢气纯化等。
(10)医疗方面。稀土配合物可作为火烧伤药，具有收敛愈合作用。170Tm则可用作X射线放射源。某些稀土可用作X射线透视的增感材料，例如铽就可做成增感玻璃，提高诊断效率。
(11)农业应用。稀土硝酸盐对许多农作物都具有促进生长发育和明显增产的效果，特别是能使旱田作物像油料、瓜果、糖料、蔬菜和烟叶及粮食作物的品质得到改善，从而提高有效成分达到增产的效果。稀土微肥在我国东北的小麦生产区已大规模推广。
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