稀土元素和一种或几种其他元素是金属物质，也称为中间合金。一般包括混合稀土金属、硅基稀土复合铁合金和基于稀土或钇的二元稀土中间合金。
稀土中间合金的基本用途是作为稀土添加剂。其生产方法取决于原料和应用要求，主要有熔炼法、熔盐电解法、金属热还原法和粉末冶金法(见稀土合金的制备)。
简史
1908年，含铁30%的火石问世，这是稀土合金的首次应用。1922年，美国矿务局首次将稀土加入钢中。自20世纪50年代以来，含铁5%的铈组混合稀土金属被广泛用于钢铁冶金，生产汽车用球墨铸铁和高强度低合金钢。20世纪60年代，美国钒公司和钼公司在欧美等一些国家成功地研制出稀土硅铁合金，称为稀土硅化物。从1968年到1974年，稀土硅化物的价格比电解生产的混合稀土金属低58%，导致混合稀土金属在钢铁冶金中的应用地位逐渐被稀土硅化物取代。1972年，美国冶金用稀土硅化物的用量占该领域稀土用量的90%。1974年，稀土硅化物的消耗量相当于6000吨混合稀土金属。从20世纪70年代中期开始，由于世界钢铁市场和炼钢新技术的影响，以及稀土硅化物在炼钢中的熔化能力差，特别是合金生产成本增加，导致价格上涨，到80年代初，钢中稀土硅化物的用量下降到15%。到20世纪80年代末，稀土硅化物占高强度低合金钢中使用的稀土的不到10%。
1948年，英国研究人员首先用燧石合金和硅铁处理生铁，得到球墨铸铁。1952年，联合碳化物公司通过在镁硅铁球化剂中加入铈成功地处理了铁水，这导致了稀土镁硅铁合金的诞生。
前苏联最先在钢铁冶金中应用混合稀土金属和铈铁。70年代，稀土硅铁合金和含镁、钙、锶、钡、稀土的复合铁合金被广泛试制。
1956年，中国科学院上海陶瓷冶金研究所成功地开发了从包钢高炉渣中冶炼稀土硅铁合金的方法，高炉渣中含有34% ~ 6%的Re2O。这是世界上首次在电弧炉中用硅铁还原稀土氧化物生产稀土硅铁合金，并于1958年在内蒙古包头开始工业化生产。70年代发展了碳热法生产抗球化能力强的稀土硅铁合金和钇族稀土硅铁合金。经过20多年的改进和发展，80年代初，稀土硅铁合金和稀土镁硅铁合金产量成为当时中国最大的稀土产品，极大地促进了中国球墨铸铁工业的发展。1988年，上述两种产品的产量以稀土氧化物计达到4500吨。80年代中期，稀土复合铁合金产品作为球化剂、蠕化剂和孕育剂开始系列化、标准化和商品化。20世纪80年代后期，我国通过熔盐电解和金属热还原的方法，研制出稀土铝、稀土镁、钕铁硼、钇铁、钇镁、钇铝等二元合金，用于稀土功能材料的研发。
二。混合稀土金属
天然由几种或十几种稀土金属组成的具有金属特性的物质。常用的有铈组混合稀土金属、富铈混合稀土金属和富镧混合稀土金属。
铈组混合稀土金属
根据国外音译又称为米什金属，是最早也是最常用的稀土金属合金。基本稀土元素是镧、铈、镨和钕。由不同矿物原料制备的混合稀土金属铈组，稀土元素范围为Ce45% ~ 48%，La17% ~ 30%，Pr4% ~ 8%，Nd10% ~ 18%，其它稀土元素范围为1% ~ 6%。产品工业纯度一般含RE 96% ~ 99.5%，Fe 0.5% ~ 5%，其他杂质元素为硅、钙、镁、铝。铈混合稀土金属的密度、熔点和沸点分别为6300 ~ 6600 kg/m3、1089 ~ 1163 K和3673 ~ 3973 K。铈混合稀土金属主要用于火石、钢和有色金属合金的变质和微合金化。在20世纪80年代，它们的新用途是制造廉价的稀土永磁体和钐生产的还原剂。铈混合稀土金属一般采用熔盐电解法生产。
富铈混合稀土金属
高铈含量的稀土混合金属一般占稀土总量的50% ~ 60%，其中La18% ~ 28%，Pr4% ~ 6%，Nd12% ~ 20%，稀土品位为97% ~ 99.7%。一些特殊的富铈混合稀土金属含有90%的铈、La3%%、Pr3%%和Nd4~6。富铈混合稀土金属主要用作冶炼钢铁和有色金属以及生产储氢合金的稀土添加剂。一般也是熔盐电解法生产。
富镧混合稀土金属
高镧含量的稀土混合金属一般占稀土总量的40% ~ 45%，Ce、Pr、nd含量分别低于5%、11% ~ 13%、33% ~ 37%，稀土品位为98%。一些特殊的富镧混合稀土金属占稀土总量的80% ~ 90%，包括CEO% ~ 3%，Pr 3% ~ 6%，Nd 6% ~ 11%。富镧混合稀土金属通常用作合金添加剂，其新用途是生产储氢合金和制造无污染、大容量的新型稀土镍氢电池。一般也是熔盐电解法生产。
三。硅基稀土复合铁合金
以硅和铁为基本成分并含有多种金属的铁合金。常用的有铈稀土硅铁合金、钇稀土硅铁合金、含镁稀土硅铁合金、碱土稀土硅铁合金和高铝稀土硅铁合金。
铈稀土硅铁合金
以铈组混合稀土金属和硅铁为主要成分的复合铁合金。一些欧美国家钢中常用的稀土硅铁合金的典型成分为RE 30% ~ 35%，Si 30% ~ 35%，Fe 30% ~ 35%，熔点1477K，密度5700kg/m3。中国稀土硅铁合金产品按稀土含量可分为10个等级。其成分范围为稀土22% ~ 41%，硅37% ~ 44%，铁14% ~ 2L%。还含有8% ~ 11%的锰、钙、钛等元素。其熔点为1353 ~ 1523K，密度为4700 ~ 5400kg/ma。前苏联生产的克利姆山稀土硅铁合金，含稀土15% ~ 30%，硅55% ~ 60%，铝5% ~ 10%，钙0.5% ~ 9.0%，其余为铁。另一种有代表性的合金是Foote Mineral Co生产的CSF-10高铈稀土硅铁合金，它含有10.5% ~ 15%的re(包括9% ~ 11%的Ce)，36% ~ 40%的Si，0.5%的al，0.5%的Ca，其余为Fe。铈稀土硅铁合金主要用于钢、蠕墨铸铁和灰铸铁孕育剂的变质处理。
钇稀土硅铁合金
以钇和重稀土元素及硅铁为主要成分的复合铁合金。由于钇族重稀土数量少、价格高，这类铁合金的消费极为有限。稀×常用产品为前苏联生产的系列产品，含RE 15% ~ 28%，Al ≤ 10%，Ca 0.5% ~ 6.0%，Si 55% ~ 60%，其余为铁；日本三德金属工业公司生产的产品含20% ~ 30%的RE，30% ~ 50%的Si，Ca < 3%，其余为铁；中国生产的产品含稀土25% ~ 43%，硅40% ~ 45%，钙6% ~ 10%，铁12% ~ 18%。含RE 30%以上的产品密度为4400 ~ 5000 kg/m3，熔点为1523~1683K K，钇稀土硅铁合金主要用于钢和钇球墨铸铁件中脱氧、脱硫、变质和合金化，用电硅热还原法生产。
含镁稀土硅铁合金
主要由镁和稀土组成的中间合金。虽然合金中稀土含量很低，但它是铸造行业广泛使用的球化剂，专门用于生产高强度球墨铸铁，是用量最大的稀土中间合金。各国使用的产品品牌很多，表1列出了几种含镁稀土硅铁合金的化学成分范围。通常，金属、稀土硅铁合金和硅铁在中频感应炉或合金槽中熔化。
含碱土金属的稀土硅铁合金
包括高钙含量和钡、锶的复合合金，用于钢的深度脱硫、脱氧和变质。一般采用硅热法和碳热法生产。几种含碱土金属的稀土硅铁合金的成分列于表2。
铝稀土硅铁合金
采用高铝高钙复合合金作为变质剂，对钢进行脱氧，提高钢液脱硫效果。通常，铝和硅铁用作复合还原剂。前苏联的两种产品的化学成分列于表3。
四。二元稀土中间合金
混合稀土金属或单一稀土金属和基于有色金属或铁的二元中间合金，常用的有铝基稀土中间合金、镁基稀土中间合金和铁基稀土中间合金。
铝基稀土中间合金
包括由铈组混合稀土金属和钇组混合稀土金属和铝组成的稀土铝合金和钇铝合金。稀土合金用于提高工业纯铝的机械强度、导电性和耐腐蚀性，制造高张力铝合金线和高性能铝合金。传统的生产方法是熔融法或铝热还原法，新方法是在氧化铝-冰晶石熔体中加入稀土化合物进行熔盐电解(见熔盐电解生产铝基中间合金)。钇铝合金主要用于生产电热合金，一般采用铝热还原法生产。表4列出了一些常用的稀土铝和钇铝合金的化学成分。
镁基稀土中间合金
包括金属钕或金属钇，镁基钕镁合金和钇镁合金，是铸造镁合金和变形热强镁合金的合金添加剂，这些合金用作制造飞机发动机和航空航天结构的材料。采用熔融法和熔盐电解法制备。常用的钕镁合金和钇镁合金成分列于表5。
铁基稀土中间合金
包括金属钕、金属钇或钇族混合稀土金属和铈族混合稀土金属，以及铁基钕铁合金、钇铁合金和铈铁合金。钕铁硼合金主要用于制造钕铁硼永磁体；钇铁合金是一种合金添加剂，用于制造高强度耐热合金和高欧姆电阻合金。铈铁合金用于钢的变质。这些铁基合金都是用熔盐电解法生产的。几种常用的钕铁硼、钇铁和铈铁合金的化学成分列于表6。
动词 （verb的缩写）观点
80年代以前，钢铁冶金曾是稀土中间合金的主要应用领域。虽然从70年代中期开始，西方国家钢中稀土的消耗比例明显下降，但从90年代开始，我国稀土处理钢的产量逐年增加，年均增长42%。我国稀土铸铁的产量也在逐年增加，年均增长20%左右。可以预计，随着中国钢产量的增加和稀土在钢中应用的进一步推广，钢中稀土消费的增长将持续到2000年。
近年来，随着稀土功能材料的不断发展，开辟了稀土中间合金新的消费市场。
无污染、高容量稀土镍氢电池的产业化正在日本和欧美一些国家兴起。这种电池的储氢合金含有约33%的富镧或富铈混合稀土金属。稀土镍氢电池不仅将取代数以亿计的镍镉电池，还将取代机动车上污染环境的铅酸电池。预计20000辆小型电动车每更换一次铅酸电池需要3000t，混合稀土金属。据资源报道，目前日本已建成年产数干吨储氢合金的设备能力。
1985年，热浸镀锌合金Ga/fan开始推广。这种合金含有0.05%的稀土金属，5%的铝，其余为锌。在一些欧美国家、日本、南非、印度等国家广泛用于薄板、线材、管材的表面处理，钢材的使用寿命比一般镀锌钢材提高2 ~ 3倍。在西方国家推广的嘎鲁凡合金钢，两年内产量超过10万t。
美国研制的Fecr合金钢含15% ~ 22%的cr，4% ~ 5%的Al，0.5% ~ 4%的Y，是一种抗高温氧化和腐蚀的不锈钢。常被用作汽车尾气净化器的基板，替代传统的陶瓷基板。到80年代末，美国稀土中间合金的年消费量已达8000吨，这也是一个不可忽视的新消费市场。
总之，随着新型稀土材料的发展，稀土中间合金的应用领域将不断扩大，产品结构也将根据市场需求不断变化。
