硝酸铥作为稀土添加剂，通过细化合金晶粒、净化晶界、形成稳定金属间化合物等作用，提升合金的高温抗蠕变性能、耐腐蚀性和力学强度，主要用于对性能要求严苛的特种合金。

• 高温合金改性在镍基、钴基高温合金中添加微量硝酸铥，经熔炼后形成的 Tm₂O₃颗粒可钉扎晶界，抑制晶界蠕变和高温腐蚀，使合金在 1100℃以上高温环境下的使用寿命延长 25% 以上，适用于航空发动机涡轮叶片、火箭发动机燃烧室等关键部件。

• 轻合金优化在镁合金、铝合金中添加硝酸铥，可形成 Tm-Mg、Tm-Al 等稳定的金属间化合物，使镁合金室温抗拉强度提升 22%，高温抗蠕变性能提高 35%，同时改善其耐腐蚀性，适配航空航天轻量化零部件和高端汽车结构件；在铝合金中，铥的掺杂可减少焊接缺陷，提升合金的疲劳强度。