Harvinaiset maametallit,Tunnetaan uusien materiaalien "aarteena", erityisenä funktionaalisena materiaalina, joka voi parantaa huomattavasti muiden tuotteiden laatua ja suorituskykyä, ja sitä kutsutaan modernin teollisuuden "vitamiineiksi". Niitä ei käytetä laajalti vain perinteisillä teollisuudenaloilla, kuten metallurgiassa, petrokemian teollisuudessa, lasikeramiikassa, villan kehräämisessä, nahan valmistuksessa ja maataloudessa, vaan niillä on myös korvaamaton rooli materiaaleissa, kuten fluoresenssissa, magnetismissa, laserissa, valokuituviestinnässä, vedyn varastointienergiassa, suprajohtavuudessa jne. Se vaikuttaa suoraan nousevien korkean teknologian teollisuudenalojen, kuten optisten instrumenttien, elektroniikan, ilmailu- ja avaruusteollisuuden sekä ydinvoimateollisuuden, nopeuteen ja kehitystasoon. Näitä teknologioita on sovellettu menestyksekkäästi sotilasteknologiaan, mikä on edistänyt merkittävästi modernin sotilasteknologian kehitystä.
Erityinen rooli, jotaharvinaisten maametallienUudet materiaalit modernissa sotilasteknologiassa ovat herättäneet suurta huomiota eri maiden hallituksissa ja asiantuntijoissa. Esimerkiksi Yhdysvaltojen ja Japanin kaltaisten maiden asiaankuuluvat ministeriöt ovat listanneet ne keskeiseksi tekijäksi korkean teknologian teollisuuden ja sotilasteknologian kehittämisessä.
Lyhyt johdantoHarvinaiset maametallitja niiden suhde armeijaan ja maanpuolustukseen
Tarkkaan ottaen kaikilla harvinaisilla maametalleilla on tiettyjä sotilaallisia sovelluksia, mutta niiden kriittisin rooli maanpuolustuksessa ja sotilasaloilla on esimerkiksi laseretäisyysmittauksessa, laserohjauksessa ja laserviestinnässä.
Soveltaminenharvinaisten maametallienterästä jaharvinaisten maametallienpallografiittivalurauta modernissa sotilasteknologiassa
1.1 SoveltaminenHarvinaiset maametallitTeräs modernissa sotilasteknologiassa
Toiminto sisältää kaksi osa-aluetta: puhdistuksen ja seostamisen, pääasiassa rikinpoiston, hapettumisen vähentämisen ja kaasunpoiston, alhaisen sulamispisteen omaavien haitallisten epäpuhtauksien vaikutuksen poistamisen, rakeiden ja rakenteen jalostamisen, teräksen faasimuutospisteeseen vaikuttamisen sekä sen karkenevuuden ja mekaanisten ominaisuuksien parantamisen. Sotilastiede ja -teknologian henkilöstö on kehittänyt monia harvinaisten maametallien materiaaleja, jotka soveltuvat käytettäväksi aseissa hyödyntämällä näiden ominaisuuksia.harvinaisten maametallien.
1.1.1 Panssariteräs
Jo 1960-luvun alussa Kiinan aseteollisuus alkoi tutkia harvinaisten maametallien käyttöä panssariteräksessä ja aseteräksessä ja valmisti sitä myöhemminharvinaisten maametallienpanssariteräs, kuten 601, 603 ja 623, mikä aloitti uuden aikakauden Kiinan panssarivaunutuotannon keskeisille raaka-aineille, jotka perustuvat kotimaiseen tuotantoon.
1.1.2Harvinaiset maametallithiiliteräs
1960-luvun puolivälissä Kiina lisäsi 0,05 prosenttiaharvinaisten maametallienelementtejä tiettyyn korkealaatuiseen hiiliteräkseen tuottamaanharvinaisten maametallienhiiliteräs. Tämän harvinaisen maametalliteräksen sivuttaisiskunkesto on 70–100 % suurempi kuin alkuperäisessä hiiliteräksessä, ja iskunkestävämpi -40 ℃:ssa se on lähes kaksinkertainen. Tästä teräksestä valmistettu suuriläpimittainen hylsy on ampumaradalla tehtyjen ampumakokeiden perusteella osoittautunut täysin teknisten vaatimusten mukaiseksi. Kiina on tällä hetkellä saanut sen valmiiksi ja ottanut sen tuotantoon, mikä on toteuttanut Kiinan pitkäaikaisen toiveen korvata kupari teräksellä patruunamateriaaleissa.
1.1.3 Harvinaisten maametallien runsasmangaaniteräs ja harvinaisten maametallien valuteräs
Harvinaiset maametallitkorkean mangaanipitoisuuden omaavaa terästä käytetään säiliöiden telaketjujen levyjen valmistukseen, kun taasharvinaisten maametallienValettua terästä käytetään pyrstösiipien, suujarrujen ja tykistön rakenneosien valmistukseen suurnopeuksisille kranaateille. Tämä voi lyhentää käsittelyvaiheita, parantaa teräksen käyttöä ja saavuttaa taktisia ja teknisiä indikaattoreita.
1.2 Harvinaisten maametallien valuraudan käyttö nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
Aiemmin Kiinan etukammion ammusmateriaalit valmistettiin puolijäykästä valuraudasta, joka oli valmistettu korkealaatuisesta harkkoraudasta, johon oli sekoitettu 30–40 % romuterästä. Alhaisen lujuuden, korkean haurauden, alhaisen ja epäterävän tehokkaan sirpaloitumisen räjähdyksen jälkeen sekä heikon tappovoiman vuoksi etukammion ammusrunkojen kehitys oli aiemmin rajoitettua. Vuodesta 1963 lähtien eri kaliiperisia kranaatinheittimiä on valmistettu harvinaisten maametallien pallografiittiraudasta, mikä on parantanut niiden mekaanisia ominaisuuksia 1–2-kertaisesti, moninkertaistanut tehokkaiden sirpaleiden määrän ja terävöittänyt sirpaleiden reunoja, mikä on parantanut huomattavasti niiden tappovoimaa. Tietyntyyppisten tykin- ja kenttäaseiden taistelukranaateilla, jotka on valmistettu tästä materiaalista maassamme, on hieman parempi tehokas sirpaloitumisluku ja tiheämpi tappovoima kuin teräskranaateilla.
Ei-rautametallien käyttöharvinaisten maametallien seoskuten magnesiumia ja alumiinia nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
Harvinaiset maametallitniillä on korkea kemiallinen aktiivisuus ja suuret atomisäteet. Kun niitä lisätään ei-rautametalleihin ja niiden seoksiin, ne voivat hienontaa raekokoa, estää segregaatiota, poistaa kaasua, epäpuhtauksia ja puhdistaa sekä parantaa metallografista rakennetta, saavuttaen siten kattavia tavoitteita, kuten mekaanisten ominaisuuksien, fysikaalisten ominaisuuksien ja prosessointitehon parantamista. Kotimaiset ja ulkomaiset materiaalityöntekijät ovat hyödyntäneet niiden ominaisuuksiaharvinaiset maametallitkehittää uusiaharvinaisten maametallienmagnesiumseokset, alumiiniseokset, titaaniseokset ja korkean lämpötilan seokset. Näitä tuotteita on käytetty laajalti nykyaikaisissa sotilasteknologioissa, kuten hävittäjissä, rynnäkkökoneissa, helikoptereissa, miehittämättömissä ilma-aluksissa ja ohjussatelliiteissa.
2.1Harvinaiset maametallitmagnesiumseos
Harvinaiset maametallitMagnesiumseoksilla on korkea ominaislujuus, ne voivat vähentää lentokoneen painoa, parantaa taktista suorituskykyä ja niillä on laajat sovellusmahdollisuudet.harvinaisten maametallienChina Aviation Industry Corporationin (jäljempänä AVIC) kehittämiin magnesiumseoksiin kuuluu noin 10 erilaista valettua magnesiumseosta ja deformoitua magnesiumseosta, joista monia on käytetty tuotannossa ja joilla on vakaa laatu. Esimerkiksi ZM 6 -valettua magnesiumseosta, jonka päälisäaineena on harvinaisten maametallien neodyymi, on laajennettu käytettäväksi tärkeissä osissa, kuten helikoptereiden takaosan alennuskoteloissa, hävittäjien siipien kaarissa ja 30 kW:n generaattoreiden roottorin lyijylevyissä. China Aviation Corporationin ja Nonferrous Metals Corporationin yhdessä kehittämä harvinaisten maametallien luja magnesiumseos BM25 on korvannut joitakin keskilujuita alumiiniseoksia ja sitä on käytetty iskukoneiden valmistuksessa.
2.2Harvinaiset maametallittitaaniseos
1970-luvun alussa Pekingin ilmailumateriaalien instituutti (jäljempänä instituutti) korvasi osan alumiinista ja piistäharvinainen maametalli cerium (Ce) Ti-A1-Mo-titaaniseoksissa, mikä rajoittaa hauraiden faasien saostumista ja parantaa seoksen lämmönkestävyyttä ja lämpöstabiilisuutta. Tämän perusteella kehitettiin korkean suorituskyvyn omaava valettu korkean lämpötilan titaaniseos ZT3, joka sisältää ceriumia. Verrattuna vastaaviin kansainvälisiin seoksiin sillä on tiettyjä etuja lämmönkestävyydessä, lujuudessa ja prosessitehokkuudessa. Sillä valmistettua kompressorikoteloa käytetään W PI3 II -moottorissa, mikä vähentää kunkin lentokoneen painoa 39 kg ja lisää työntövoiman ja painon suhdetta 1,5 %. Lisäksi käsittelyvaiheita lyhennetään noin 30 %, mikä saavuttaa merkittäviä teknisiä ja taloudellisia etuja ja täyttää valettujen titaanikoteloiden käytön aukon lentokoneiden moottoreissa Kiinassa 500 ℃:n olosuhteissa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että on olemassa pieniäceriumoksidiZT3-seoksen mikrorakenteessa olevia hiukkasia, jotka sisältävätcerium.Ceriumyhdistää osan seoksen hapesta muodostaen tulenkestävän ja kovan aineenharvinaisten maametallien oksidimateriaali, Ce2O3. Nämä hiukkaset estävät dislokaatioiden liikkumista seoksen muodonmuutoksen aikana, mikä parantaa seoksen suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa.Ceriumvangitsee joitakin kaasumaisia epäpuhtauksia (erityisesti raerajoilla), mikä voi vahvistaa seosta säilyttäen samalla hyvän lämpöstabiilisuuden. Tämä on ensimmäinen yritys soveltaa vaikean liukenevan aineen pistelujittamisen teoriaa titaaniseosten valussa. Lisäksi vuosien tutkimuksen jälkeen Aviation Materials Institute on kehittänyt vakaan ja edullisenyttriumoksidihiekka- ja jauhemateriaalien titaaniseosliuosvaluprosessissa käyttäen erityistä mineralisaatiokäsittelytekniikkaa. Se on saavuttanut hyvät ominaispaino-, kovuus- ja stabiilisuustasot titaaninesteeseen verrattuna. Kuoren lietteen suorituskyvyn säädön ja hallinnan kannalta se on osoittanut suurempaa ylivoimaa. Yttriumoksidikuoren käytön erinomainen etu titaanivalujen valmistuksessa on se, että olosuhteissa, joissa valujen laatu ja prosessitaso ovat verrattavissa volframipintakerrosprosessiin, on mahdollista valmistaa titaaniseosvaluja, jotka ovat ohuempia kuin volframipintakerrosprosessissa. Tällä hetkellä tätä prosessia on käytetty laajalti erilaisten lentokoneiden, moottoreiden ja siviilivalujen valmistuksessa.
2.3Harvinaiset maametallitalumiiniseos
AVICin kehittämä HZL206-lämmönkestävä valettu alumiiniseos, joka sisältää harvinaisia maametalleja, on erittäin kestävä korkeissa lämpötiloissa ja huoneenlämmössä verrattuna ulkomailla nikkeliä sisältäviin seoksiin, ja se on saavuttanut vastaavien seosten edistyneimmän tason ulkomailla. Sitä käytetään nyt paineenkestävänä venttiilinä helikoptereissa ja hävittäjissä 300 ℃:n käyttölämpötilassa, ja se korvaa teräs- ja titaaniseokset. Rakenteellinen paino on pienempi ja se on otettu massatuotantoon. Vetolujuus...harvinaisten maametallienAlumiini-pii-hypereutektinen ZL117-seos on 200–300 ℃:ssa korkeampi kuin länsisaksalaisten mäntäseosten KS280 ja KS282. Sen kulutuskestävyys on 4–5 kertaa suurempi kuin yleisesti käytettyjen mäntäseosten ZL108, ja sillä on pieni lineaarinen laajenemiskerroin ja hyvä mittapysyvyys. Sitä on käytetty ilmailutarvikkeissa KY-5- ja KY-7-ilmakompressoreissa sekä ilmailumallien moottorien männissä.harvinaisten maametallienElementtien lisääminen alumiiniseoksiin parantaa merkittävästi mikrorakennetta ja mekaanisia ominaisuuksia. Harvinaisten maametallien vaikutusmekanismi alumiiniseoksissa on hajautetun jakauman muodostaminen, ja pienillä alumiiniyhdisteillä on merkittävä rooli toisen vaiheen vahvistamisessa; Lisäämälläharvinaisten maametallienalkuaineet osallistuvat kaasunpoistoon ja puhdistukseen, mikä vähentää seoksen huokosten määrää ja parantaa sen suorituskykyä;Harvinaiset maametallitAlumiiniyhdisteet, heterogeenisinä kideytiminä jyvien ja eutektisten faasien jalostamiseksi, ovat myös eräänlainen modifiointiaine; harvinaiset maametallit edistävät rautapitoisten faasien muodostumista ja jalostumista, mikä vähentää niiden haitallisia vaikutuksia. α— Raudan määrä kiinteässä liuoksessa A1:ssä väheneeharvinaisten maametallienlisäksi, mikä on myös hyödyllistä lujuuden ja plastisuuden parantamiseksi.
Soveltaminenharvinaisten maametallienpalamismateriaalit nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
3.1 Puhdasharvinaiset maametallit
Puhdasharvinaiset maametallitaktiivisten kemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi ne reagoivat helposti hapen, rikin ja typen kanssa muodostaen stabiileja yhdisteitä. Voimakkaan kitkan ja iskun vaikutuksesta kipinät voivat sytyttää syttyviä materiaaleja. Siksi siitä tehtiin piikiveä jo vuonna 1908. On havaittu, että 17:n joukossaharvinaisten maametallienelementtejä, kuusi elementtiä, mukaan lukiencerium, lantaani, neodyymi, praseodyymi, samariumjayttriumovat erityisen hyviä tuhopolttoominaisuuksia. Ihmiset ovat kääntäneet r:n tuhopoltto-ominaisuudetovat maametallejaerityyppisiin palopommiaseisiin, kuten yhdysvaltalaiseen 227 kg:n Mark 82 -ohjukseen, joka käyttääharvinainen maametallivuoraus, joka ei ainoastaan aiheuta räjähdysmäisiä tappovaikutuksia, vaan myös tuhopolttovaikutuksia. Amerikkalainen ilmasta maahan -ohjuksen "Damping Man" -taistelukärki on varustettu 108 harvinaisten maametallien neliönmuotoisella sauvalla vuorauksina, jotka korvaavat joitakin esivalmistettuja sirpaleita. Staattiset räjäytyskokeet ovat osoittaneet, että sen kyky sytyttää lentopolttoainetta on 44 % parempi kuin vuoraamattomien.
3.2 Sekoitettuharvinainen maametallis
Puhtaan korkean hinnan vuoksiharvinaiset maametallit,eri maat käyttävät laajalti edullista komposiittiaharvinainen maametallipolttoaseissa. Komposiittiharvinainen maametalliPolttoaine syötetään metallikuoreen korkeassa paineessa. Polttoaineen tiheys on (1,9–2,1) × 103 kg/m3, palamisnopeus 1,3–1,5 m/s, liekin halkaisija noin 500 mm ja liekin lämpötila jopa 1715–2000 ℃. Palamisen jälkeen hehkuvan kappaleen kuumenemisen kesto on yli 5 minuuttia. Vietnamin sodan aikana Yhdysvaltain armeija laukaisi 40 mm:n palopommikranaatin laukaisimella, ja sen sisällä oleva sytytysvuoraus oli valmistettu harvinaisten maametallien seoksesta. Ammuksen räjähtämisen jälkeen jokainen sytytysvuorauksella varustettu sirpale voi sytyttää kohteen. Tuolloin pommin kuukausituotanto oli 200 000 laukausta ja enimmillään 260 000 laukausta.
3.3Harvinaiset maametallitpalamisseokset
Aharvinaisten maametallien100 g painava palamismetalliseos voi muodostaa 200–3000 kipinää laajalla peittoalueella, mikä vastaa panssarinläpäisy- ja panssarinläpäisykranaattien tapposädettä. Siksi monitoimisten, palamistehoisten ammusten kehittämisestä on tullut yksi ampumatarvikkeiden kehityksen pääsuunnista sekä kotimaassa että ulkomailla. Panssarinläpäisy- ja panssarinläpäisykranaattien taktinen suorituskyky edellyttää, että vihollisen panssarin läpäisyn jälkeen ne voivat myös sytyttää polttoaineensa ja ammuksensa tuhotakseen panssarivaunun kokonaan. Kranaattien osalta on sytytettävissä sotilastarvikkeet ja strategiset laitokset niiden tappoetäisyydellä. Yhdysvalloissa valmistetun muovisen harvinaisten maametallien palopommin on raportoitu olevan lasikuituvahvisteisesta nailonista valmistettu runko ja sekoitettu harvinaisten maametallien seosydin, jota käytetään parempien tehojen saavuttamiseksi lentopolttoainetta ja vastaavia materiaaleja sisältäviä kohteita vastaan.
4. kohdan soveltaminenHarvinaiset maametallitSotilassuojelun ja ydinteknologian materiaalit
4.1 Sovellus sotilassuojeluteknologiassa
Harvinaisilla maametalleilla on säteilyä kestäviä ominaisuuksia. Yhdysvaltain kansallinen neutronipoikkileikkausten keskus käytti substraattina polymeerimateriaaleja ja valmisti säteilysuojaustestausta varten kahdenlaisia 10 mm paksuisia levyjä, joihin oli tai ei ollut lisätty harvinaisia maametalleja. Tulokset osoittavat, että ... lämpöneutronisuojavaikutusharvinaisten maametallienpolymeerimateriaalit ovat 5–6 kertaa parempia kuinharvinaisten maametallienvapaat polymeerimateriaalit. Harvinaisten maametallien materiaalit, joihin on lisätty alkuaineita, kutensamarium, europium, gadolinium, dysprosiumjne. ovat tehokkaimpia neutronien absorptiokykyyn ja niillä on hyvä vaikutus neutronien sieppaamiseen. Tällä hetkellä harvinaisten maametallien säteilynvastaisten materiaalien tärkeimmät käyttökohteet sotilasteknologiassa ovat seuraavat.
4.1.1 Ydinvoiman säteilysuojaus
Yhdysvalloissa käytetään 1 % booria ja 5 % harvinaisia maametalleja.gadolinium, samariumjalantaani600 metrin paksuisen säteilynkestävän betonin valmistamiseksi uima-allasreaktoreiden fissioneutronilähteiden suojaamiseksi. Ranska on kehittänyt harvinaisten maametallien säteilysuojausmateriaalin lisäämällä borideja,harvinaisten maametallienyhdisteitä taiharvinaisten maametallien seoksetgrafiittia substraattina. Tämän komposiittisen suojausmateriaalin täyteaine on jaettava tasaisesti ja valmistettava esivalmistetuiksi osiksi, jotka sijoitetaan reaktorikanavan ympärille suojausosien erilaisten vaatimusten mukaisesti.
4.1.2 Säiliön lämpösäteilyn suojaus
Se koostuu neljästä viilukerroksesta, joiden kokonaispaksuus on 5–20 cm. Ensimmäinen kerros on lasikuituvahvisteista muovia, johon on lisätty 2 % epäorgaanista jauhetta.harvinaisten maametallientäyteaineyhdisteitä nopeiden neutronien estämiseksi ja hitaiden neutronien absorboimiseksi; Toinen ja kolmas kerros lisäävät boorigrafiittia, polystyreeniä ja harvinaisia maametalleja, jotka muodostavat 10 % täyteaineen kokonaismäärästä edelliseen estämään keskitason energian neutroneja ja absorboimaan lämpöneutroneja; Neljäs kerros käyttää grafiittia lasikuidun sijaan ja lisää 25 %harvinaisten maametallienyhdisteitä, jotka absorboivat lämpöneutroneja.
4.1.3 Muut
Hakeminenharvinaisten maametallienSäteilyä estävät pinnoitteet tankeissa, laivoissa, suojakennoissa ja muissa sotilasvälineissä voivat olla säteilyä estäviä vaikutuksia.
4.2 Sovellus ydinvoimatekniikassa
Harvinaiset maametallityttriumoksidivoidaan käyttää uraanipolttoaineen palavana absorboijana kiehuvavesireaktoreissa (BWR). Kaikista alkuaineistagadoliniumsillä on vahvin kyky absorboida neutroneja, noin 4600 kohdetta atomia kohden. Jokainen luonnollinengadoliniumatomi absorboi keskimäärin 4 neutronia ennen hajoamistaan. Kun se sekoitetaan halkeamiskelpoisen uraanin kanssa,gadoliniumvoi edistää palamista, vähentää uraanin kulutusta ja lisätä energiantuotantoa.Gadoliniumoksidiei tuota haitallista deuteriumia, kuten boorikarbidia, ja se voi olla yhteensopiva sekä uraanipolttoaineen että sen pinnoitemateriaalin kanssa ydinreaktioiden aikana. Käytön etugadoliniumboorin sijaan on se, ettägadoliniumvoidaan sekoittaa suoraan uraaniin ydinpolttoainesauvojen laajenemisen estämiseksi. Tilastojen mukaan maailmassa on tällä hetkellä suunnitteilla 149 ydinreaktoria, joista 115 painevesireaktoria käyttää harvinaisia maametalleja.gadoliniumoksidi. Harvinaiset maametallitsamarium, europiumjadysprosiumon käytetty neutronien absorboijina neutronien kasvattajissa.Harvinaiset maametallit yttriumsillä on pieni neutronien sieppausvaikutusala ja sitä voidaan käyttää putkimateriaalina suolasulareaktoreissa. Ohuet kalvot, joihin on lisättyharvinaisten maametallien gadoliniumjadysprosiumvoidaan käyttää neutronikenttäilmaisimina ilmailu- ja ydinvoimatekniikan tekniikassa, pieniä määriäharvinaisten maametallientuliumjaerbiumvoidaan käyttää kohdemateriaaleina suljetuissa putkineutronigeneraattoreissa, jaharvinaisten maametallien oksidiEuropiumrautametallikeraamia voidaan käyttää parempien reaktorin ohjauslevyjen valmistukseen.Harvinaiset maametallitgadoliniumvoidaan käyttää myös pinnoitteen lisäaineena neutronisäteilyn estämiseksi, ja panssaroidut ajoneuvot, jotka on päällystetty erityisillä pinnoitteilla, jotka sisältävätgadoliniumoksidivoi estää neutronisäteilyä.Harvinaiset maametallit ytterbiumkäytetään laitteissa, joilla mitataan maanalaisten ydinräjähdysten aiheuttamaa geojännitystä. Kunharvinainen maapähkinähytterbiumjohon kohdistuu voimaa, vastus kasvaa, ja vastuksen muutosta voidaan käyttää siihen kohdistuvan paineen laskemiseen.harvinaisten maametallien gadoliniumHöyrypinnoituksella kerrostettua ja jännitysherkällä elementillä porrastettua pinnoitusta voidaan käyttää suuren ydinjännityksen mittaamiseen.
5, SoveltaminenHarvinaiset maametallitPysyvät magneettimateriaalit nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
Theharvinaisten maametallienKestomagneettimateriaalia, jota kutsutaan uudeksi magneettisten kuninkaiden sukupolveksi, pidetään tällä hetkellä kokonaisvaltaisesti tehokkaimpana kestomagneettimateriaalina. Sen magneettiset ominaisuudet ovat yli 100 kertaa paremmat kuin 1970-luvulla sotilasvarusteissa käytetyn magneettiteräksen. Tällä hetkellä siitä on tullut tärkeä materiaali nykyaikaisessa elektroniikkaviestinnässä, ja sitä käytetään matka-aaltoputkissa ja kiertovesipumpuissa keinotekoisissa Maan satelliiteissa, tutkissa ja muilla aloilla. Siksi sillä on merkittävä sotilaallinen merkitys.
SamariumKobolttimagneetteja ja neodyymirautaboorimagneetteja käytetään elektronisuihkun fokusointiin ohjusohjausjärjestelmissä. Magneetit ovat elektronisuihkujen tärkeimmät fokusointilaitteet ja välittävät tietoa ohjuksen ohjauspinnalle. Ohjuksen jokaisessa fokusointilaitteessa on noin 5–10 paunaa (2,27–4,54 kg) magneetteja. Lisäksiharvinaisten maametallienMagneetteja käytetään myös sähkömoottoreiden käyttämiseen ja ohjattujen ohjusten peräsimen kiertämiseen. Niiden etuna on vahvemmat magneettiset ominaisuudet ja kevyempi paino verrattuna alkuperäisiin alumiini-nikkeli-kobolttimagneetteihin.
6. SoveltaminenHarvinaiset maametallitLasermateriaalit nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
Laser on uudentyyppinen valonlähde, jolla on hyvä monokromaattisuus, suunta ja koherenssi, ja jolla voidaan saavuttaa korkea kirkkaus. Laser jaharvinaisten maametallienlasermateriaalit syntyivät samanaikaisesti. Tähän mennessä noin 90 % lasermateriaaleista onharvinaiset maametallitEsimerkiksiyttriumAlumiinigranaattikide on laajalti käytetty laser, joka voi saavuttaa jatkuvan suuren tehon huoneenlämmössä. Kiinteän olomuodon lasereiden soveltaminen nykyaikaisessa armeijassa sisältää seuraavat näkökohdat.
6.1 Laser-etäisyysmittaus
TheneodyymidopattuyttriumAlumiinigranaattilaseretäisyysmittari, jonka ovat kehittäneet esimerkiksi Yhdysvallat, Iso-Britannia, Ranska ja Saksa, pystyy mittaamaan jopa 4000–20000 metrin etäisyyksiä 5 metrin tarkkuudella. Asejärjestelmät, kuten amerikkalainen MI, Saksan Leopard II, Ranskan Leclerc, Japanin Type 90, Israelin Mecca ja uusin brittiläinen Challenger 2 -panssarivaunu, käyttävät kaikki tämän tyyppistä laseretäisyysmittaria. Tällä hetkellä jotkut maat kehittävät uuden sukupolven kiinteäpolttoisia laseretäisyysmittareita ihmissilmän turvallisuuden takaamiseksi, joiden toiminta-aallonpituusalue on 1,5–2,1 μM. Kädessä pidettäviä laseretäisyysmittareita on kehitetty käyttämälläholmiumdopattuyttriumlitiumfluoridilasereita Yhdysvalloissa ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa, joiden työskentelyaallonpituus on 2,06 μM ja kantama jopa 3000 m. Yhdysvallat on myös tehnyt yhteistyötä kansainvälisten laseryritysten kanssa kehittääkseen erbiumilla seostetunyttriumlitiumfluoridilaser, jonka aallonpituus on 1,73 μM:n laseretäisyysmittari ja jota käytetään raskaasti joukkojen kanssa. Kiinan armeijan etäisyysmittarin laserin aallonpituus on 1,06 μM, ja sen kantama on 200–7000 m. Kiina saa tärkeitä tietoja lasertelevisioteodoliiteista kohteen etäisyysmittauksissa pitkän kantaman rakettien, ohjusten ja kokeellisten tietoliikennesatelliittien laukaisun aikana.
6.2 Laserohjaus
Laserohjatut pommit käyttävät lasereita päätelaitteen ohjaukseen. Nd · YAG -laseria, joka lähettää kymmeniä pulsseja sekunnissa, käytetään kohdelaserin säteilyttämiseen. Pulssit koodataan ja valopulssit voivat itse ohjata ohjuksen vastetta, estäen siten ohjuksen laukaisun ja vihollisen asettamien esteiden aiheuttamat häiriöt. Yhdysvaltain armeijan GBV-15-liitopommi, joka tunnetaan myös nimellä "näkkeläpommi". Samoin sitä voidaan käyttää myös laserohjattujen ammusten valmistukseen.
6.3 Laserkommunikaatio
Nd · YAG:n lisäksi litiumin laserin tehoneodyymiFosfaattikide (LNP) on polarisoitu ja helppo moduloida, mikä tekee siitä yhden lupaavimmista mikrolasermateriaaleista. Se soveltuu valonlähteeksi kuituoptiseen tiedonsiirtoon ja sen odotetaan soveltuvan integroituun optiikkaan ja kosmiseen tiedonsiirtoon. Lisäksi,yttriumRautagranaattia (Y3Fe5O12) voidaan käyttää erilaisina magnetostaattisina pinta-aaltolaitteina mikroaaltointegraatiotekniikkaa hyödyntäen, mikä tekee laitteista integroituja ja pienoiskokoisia ja jolla on erityissovelluksia tutkakauko-ohjauksessa, telemetriassa, navigoinnissa ja elektronisissa vastatoimissa.
7. SoveltaminenHarvinaiset maametallitSuprajohtavat materiaalit nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
Kun tietty materiaali kokee nollaresistanssin tietyn lämpötilan alapuolella, sitä kutsutaan suprajohtavuudeksi, joka on kriittinen lämpötila (Tc). Suprajohteet ovat antimagneettisia materiaaleja, jotka hylkivät kaikki yritykset kohdistaa magneettikenttä kriittisen lämpötilan alapuolella, mikä tunnetaan Meisner-ilmiönä. Harvinaisten maametallien lisääminen suprajohtaviin materiaaleihin voi nostaa kriittistä lämpötilaa Tc huomattavasti. Tämä edistää huomattavasti suprajohtavien materiaalien kehitystä ja käyttöä. 1980-luvulla kehittyneet maat, kuten Yhdysvallat ja Japani, lisäsivät tietyn määrän...harvinaisten maametallien oksidikutenlantaani, yttrium,europiumjaerbiumbariumoksidille jakuparioksidiyhdisteitä, jotka sekoitettiin, puristettiin ja sintrattiin suprajohtavien keraamisten materiaalien muodostamiseksi, mikä laajensi suprajohtavan teknologian käyttöä erityisesti sotilassovelluksissa.
7.1 Suprajohtavat integroidut piirit
Viime vuosina ulkomailla on tehty tutkimusta suprajohtavan teknologian soveltamisesta elektronisissa tietokoneissa, ja suprajohtavia integroituja piirejä on kehitetty suprajohtavien keraamisten materiaalien avulla. Jos tällaista integroitua piiriä käytetään suprajohtavien tietokoneiden valmistukseen, se on paitsi pienikokoinen, kevyt ja kätevä käyttää, myös laskentateholtaan 10–100 kertaa nopeampi kuin puolijohdetietokoneilla, ja liukulukulaskutoimitukset saavuttavat 300–1 biljoonaa kertaa sekunnissa. Siksi Yhdysvaltain armeija ennustaa, että suprajohtavien tietokoneiden käyttöönoton jälkeen niistä tulee "kerrannaisvaikutus" C1-järjestelmän taistelutehokkuudelle armeijassa.
7.2 Suprajohtava magneettinen etsintäteknologia
Suprajohtavista keraamisista materiaaleista valmistetut magneettisesti herkät komponentit ovat tilavuudeltaan pieniä, mikä helpottaa integrointia ja matriisisuunnittelua. Ne voivat muodostaa monikanavaisia ja moniparametrisia ilmaisujärjestelmiä, mikä lisää huomattavasti yksikön tiedonsiirtokapasiteettia ja parantaa huomattavasti magneettisen ilmaisimen havaitsemisetäisyyttä ja tarkkuutta. Suprajohtavien magnetometrien käyttö voi paitsi havaita liikkuvia kohteita, kuten panssarivaunuja, ajoneuvoja ja sukellusveneitä, myös mitata niiden kokoa, mikä johtaa merkittäviin muutoksiin taktiikassa ja teknologioissa, kuten panssarintorjunta- ja sukellusveneiden vastaisessa sodankäynnissä.
Yhdysvaltain laivaston kerrotaan päättäneen kehittää kaukokartoitussatelliitin tätä hyödyntäen.harvinaisten maametalliensuprajohtavaa materiaalia perinteisen kaukokartoitustekniikan demonstroimiseksi ja parantamiseksi. Tämä satelliitti nimeltä Naval Earth Image Observatory laukaistiin vuonna 2000.
8. SoveltaminenHarvinaiset maametallitJättimäiset magnetostriktiiviset materiaalit nykyaikaisessa sotilasteknologiassa
Harvinaiset maametallitJättimäiset magnetostriktiiviset materiaalit ovat uudentyyppisiä toiminnallisia materiaaleja, jotka kehitettiin 1980-luvun lopulla ulkomailla. Ne viittaavat pääasiassa harvinaisten maametallien rautayhdisteisiin. Tämän tyyppisellä materiaalilla on paljon suurempi magnetostriktiivinen arvo kuin raudalla, nikkelillä ja muilla materiaaleilla, ja sen magnetostriktiivinen kerroin on noin 102–103 kertaa suurempi kuin yleisillä magnetostriktiivisillä materiaaleilla, joten sitä kutsutaan suuriksi tai jättimäisiksi magnetostriktiivisiksi materiaaleiksi. Kaikista kaupallisista materiaaleista harvinaisten maametallien jättimäisillä magnetostriktiivisillä materiaaleilla on suurin venymäarvo ja energia fyysisessä vaikutuksessa. Erityisesti Terfenol-D-magnetostriktiivisen seoksen onnistuneen kehityksen myötä on avautunut uusi aikakausi magnetostriktiivisille materiaaleille. Kun Terfenol-D asetetaan magneettikenttään, sen kokovaihtelu on suurempi kuin tavallisilla magneettisilla materiaaleilla, mikä mahdollistaa tarkkojen mekaanisten liikkeiden saavuttamisen. Tällä hetkellä sitä käytetään laajalti eri aloilla polttoainejärjestelmistä, nesteventtiilien ohjauksesta, mikropaikannuksesta avaruusteleskooppien mekaanisiin toimilaitteisiin ja lentokoneiden siipien säätimiin. Terfenol-D-materiaaliteknologian kehitys on tehnyt läpimurron sähkömekaanisessa muunnostekniikassa. Ja sillä on ollut tärkeä rooli huipputeknologian, sotilasteknologian kehittämisessä ja perinteisten teollisuudenalojen modernisoinnissa. Harvinaisten maametallien magnetostriktiivisten materiaalien käyttö nykyaikaisessa armeijassa sisältää pääasiassa seuraavat näkökohdat:
8.1 Kaikuluotain
Kaikuluotaimen yleinen emissiotaajuus on yli 2 kHz, mutta tätä taajuutta alemmilla matalataajuisilla kaikuluotaimilla on erityisiä etuja: mitä matalampi taajuus, sitä pienempi vaimennus, sitä kauemmas ääniaalto etenee ja sitä vähemmän se vaikuttaa vedenalaiseen kaiunsuojaukseen. Terfenol-D-materiaalista valmistetut kaikuluotaimet täyttävät suuren tehon, pienen tilavuuden ja matalataajuisen järjestelmän vaatimukset, joten ne ovat kehittyneet nopeasti.
8.2 Sähkömekaaniset muuntimet
Käytetään pääasiassa pienissä ohjatuissa laitteissa - toimilaitteissa. Mukana nanometritason tarkkuus, sekä servopumpuissa, polttoaineen ruiskutusjärjestelmissä, jarruissa jne. Käytetään sotilasautoissa, sotilaslentokoneissa ja -avaruusaluksissa, sotilasroboteissa jne.
8.3 Anturit ja elektroniset laitteet
Kuten taskumagnetometrit, siirtymän, voiman ja kiihtyvyyden mittaamiseen tarkoitetut anturit sekä viritettävät pinta-akustiset aaltolaitteet. Jälkimmäisiä käytetään vaiheantureina kaivoksissa, kaikuluotaimissa ja tietokoneiden varastokomponenteissa.
9. Muut materiaalit
Muita materiaaleja, kutenharvinaisten maametallienluminoivat materiaalit,harvinaisten maametallienvedyn varastointimateriaalit, harvinaisten maametallien jättimäiset magnetoresistiiviset materiaalit,harvinaisten maametallienmagneettiset jäähdytysmateriaalit jaharvinaisten maametallienMagneto-optisia tallennusmateriaaleja on kaikki käytetty menestyksekkäästi nykyaikaisessa armeijassa, ja ne ovat parantaneet huomattavasti nykyaikaisten aseiden taistelutehokkuutta. Esimerkiksiharvinaisten maametallienLuminoivia materiaaleja on käytetty menestyksekkäästi yönäkölaitteissa. Yönäköpeileissä harvinaisten maametallien fosforit muuntavat fotoneja (valoenergiaa) elektroneiksi, jotka vahvistuvat miljoonien pienten reikien läpi kuituoptisen mikroskoopin tasossa. Ne heijastuvat edestakaisin seinämästä vapauttaen lisää elektroneja. Jotkut harvinaisten maametallien fosforit peilin päässä muuntavat elektroneja takaisin fotoneiksi, joten kuva voidaan nähdä okulaarilla. Tämä prosessi on samanlainen kuin televisioruudulla, jossaharvinaisten maametallienfluoresoiva jauhe lähettää tietyn värikuvan näytölle. Amerikkalainen teollisuus käyttää tyypillisesti niobiumpentoksidia, mutta pimeänäköjärjestelmien menestymiseksi tarvitaan harvinaista maametallialantaanion ratkaiseva osa. Persianlahden sodassa monikansalliset joukot käyttivät näitä pimeänäkölaseja Irakin armeijan kohteiden tarkkailuun yhä uudelleen ja uudelleen vastineeksi pienestä voitosta.
10. Johtopäätös
Kehitysharvinaisten maametallienteollisuus on tehokkaasti edistänyt modernin sotilasteknologian kokonaisvaltaista kehitystä, ja sotilasteknologian parantaminen on myös vauhdittanut sen vaurasta kehitystäharvinaisten maametallienteollisuudelle. Uskon, että maailman tieteen ja teknologian nopean kehityksen myötäharvinaisten maametallientuotteilla on erityistoimintojensa ansiosta suurempi rooli modernin sotilasteknologian kehittämisessä ja ne tuovat valtavia taloudellisia ja erinomaisia sosiaalisia hyötyjäharvinaisten maametallienitse teollisuus.
Julkaisun aika: 29.11.2023