Прилагане на редки земни материали в съвременната военна технология

Прилагане наРядък материал от ЗемятаS в съвременната военна технология

Като специален функционален материал, Редната земя, известна като „Къщата на съкровищата“ на новите материали, може значително да подобри качеството и производителността на други продукти и е известна като „витамин“ на съвременната индустрия. Той не само се използва широко в традиционните индустрии като металургия, нефтохимическа индустрия, стъклена керамика, въртене на вълна, кожа и селско стопанство, но също така играе незаменима роля в областта на материалите като флуоресценция, магнетизъм, лазер, оптична комуникация, водородна енергия, свръхпроводници, така че да се отразява директно на скоростта и нивото на развитие на Emerging, магнетизъм, лазерна, оптична комуникация, енергията за съхранение на водородна енергия, свръхпроводници и т.н. Електрониката, аерокосмическата, ядрената индустрия и др. Тези технологии успешно се прилагат във военните технологии, като значително насърчават развитието на съвременните военни технологии.

Специалната роля, изиграна от новите материали на Rare Earth в съвременните военни технологии, широко привлече вниманието на правителствата и експертите от различни страни, като например да бъде посочен като ключов елемент в развитието на високотехнологичните индустрии и военните технологии от съответните отдели в Съединените щати, Япония и други страни.

Кратко въведение в редките земи и връзката им с военната и националната отбрана

Строго погледнато, всичкиРедки земни елементиимат определени военни приложения, но най -критичната роля в националната отбрана и военните области трябва да бъде прилагането на лазерно диапазон, лазерно ръководство, лазерна комуникация и други области.

 Прилагане на рядка земна стомана и нодуларна чугуна в съвременната военна технология

 1.1 Прилагане на стомана от рядка земна в съвременната военна технология

Неговите функции включват пречистване, модификация и легиране, главно включително десулфуризация, дезоксидация и отстраняване на газ, елиминирайки влиянието на вредните примеси с ниска точка на топене, усъвършенстване на зърното и структурата, влияещи върху фазовата преходна точка на стоманата и подобряване на неговата податливост и механични свойства. Персоналът на военните науки и технологии са разработили много редки материали, подходящи за използване в оръжия, като използват това свойство на рядка земя.

 1.1.1 Стомана за броня

 Още в началото на 60 -те години на миналия век, китайската оръжейна индустрия започва изследване на прилагането на редки земи в стомана от броня и пистолет и последователно произвежда рядка зелена стомана от броня като 601, 603 и 623, като се въвежда в нова ера, в която ключови суровини в производството на резервоари в Китай са базирани на местно ниво.

 1.1.2 Редната земна въглеродна стомана

В средата на 60-те години Китай добави 0,05% редки земни елементи към оригиналната висококачествена въглеродна стомана, за да произвежда рядка въглеродна стомана на земята. Стойността на страничното въздействие на тази рядка земна стомана се е увеличила със 70% до 100% в сравнение с оригиналната въглеродна стомана и стойността на удара при -40 ℃ се е увеличила с близо два пъти. Касетата с голям диаметър, изработена от тази стомана, е доказана чрез тестове за стрелба в стрелбището, за да се отговори напълно на техническите изисквания. Понастоящем Китай е финализиран и пуснат в производство, постигайки дългогодишното желание на Китай да замени медта със стомана в патрон.

 1.1.3 Стомана с рядка манганска стомана и рядка зелена стомана

Рядката манганска стомана се използва за производство на обувки за резервоари, а рядката стомана за отлив на Земята се използва за производство на опашните крила, муцуната спирачка и артилерийските структурни части на високоскоростната броня, изхвърляща сабота, което може да намали процедурите за обработка, да подобри скоростта на използване на стоманата и да постигне тактически и технически индикатори.

В миналото материалите, използвани за телата на предната камерна снаряд в Китай, са били изработени от полу твърдо чугун с висококачествена чугун, добавена с 30% до 40% скрап стомана. Поради ниската си якост, високата бритота, ниският и не острия брой ефективни фрагменти след експлозия и слаба сила на убийство, развитието на тялото на предната камера веднъж беше възпрепятствано. От 1963 г. на 1963 г. се произвеждат различни калибри от минохвъргачки с помощта на рядкоземно пластично желязо, което увеличава механичните им свойства с 1-2 пъти, умножава броя на ефективните фрагменти и изостря остротата на фрагментите, като значително засилва своята убийствена сила. Ефективният брой фрагменти и интензивния радиус на убиване на определен тип оръдия и черупка на полеви оръжия, направени от този материал в Китай, са малко по -добри от тези на стоманените черупки.

Прилагане на безобразни редки сплави като магнезий и алуминий в съвременната военна технология

 Рядка земяима висока химическа активност и голям атомен радиус. Когато се добави към цветни метали и техните сплави, той може да усъвършенства зърната, да предотврати сегрегация, дегазиране, отстраняване и пречистване на примесите и да подобри металографската структура, така че да се постигне цялостната цел за подобряване на механичните свойства, физическите свойства и обработващите свойства. Работниците на материалите у дома и в чужбина са разработили нови редки магнезиеви сплави, алуминиеви сплави, титанови сплави и супер слики, използвайки това свойство на рядка земя. Тези продукти са широко използвани в съвременни военни технологии като изтребители, нападение на самолети, хеликоптери, безпилотни летателни апарати и сателити на ракети.

2.1 Редки земни магнезиеви сплав

Редки земни магнезиеви сплавиИмайте висока специфична сила, може да намали теглото на самолета, да подобри тактическите показатели и да има широки перспективи за приложение. Редките земни магнезиеви сплави, разработени от China Aviation Industry Corporation (наричана по -долу AVIC), включват приблизително 10 степени на леглото магнезиеви сплави и деформирани магнезиеви сплави, много от които са били използвани в производството и имат стабилно качество. Например, ZM 6 Cast Magnesium Alloy с рядкоземен метален неодимов като основна добавка е разширена, за да се използва за важни части като хеликоптер задни редукционни обвивки, ребра на изтребителите и табели за налягане на олово за 30 kW. Редната земна магнезиева сплав BM 25 съвместно разработена от AVIC Corporation и Nonferrous Metals Corporation замени някои алуминиеви сплави със средна здравина и се прилага в ударни въздухоплавателни средства.

2.2 Редки земни титанови сплав

In the early 1970s, the Beijing Institute of Aeronautical Materials (referred to as the Institute of Aeronautical Materials) replaced some aluminum and silicon with rare earth metal cerium (Ce) in Ti-A1-Mo titanium alloys, limiting the precipitation of brittle phases and improving the alloy's heat resistance while also improving its thermal stability. Въз основа на тази основа е разработен високоефективен отличен високотемпературен титанов сплав ZT3, съдържащ цериум. В сравнение с подобни международни сплави, той има определени предимства по отношение на силата на устойчивост на топлина и ефективността на процеса. Корпусът на компресора, произведен с него, се използва за двигателя W PI3 II, с намаляване на теглото от 39 кг на самолет и увеличаване на съотношението на тягата към теглото от 1,5%. В допълнение, намаляването на стъпките на обработка с около 30% е постигнало значителни технически и икономически ползи, запълвайки разликата в използването на Cast Titanium Clistings за авиационни двигатели в Китай на 500 ℃. Изследванията показват, че в микроструктурата на сплав ZT3, съдържаща Cerium. Cerium комбинира част от кислород в сплавта, за да образува огнеупорна и висока твърдостРедния земен оксидМатериал, CE2O3. Тези частици пречат на движението на дислокациите по време на процеса на деформация на сплав, подобрявайки високотемпературната характеристика на сплавта. Цериум улавя част от примесите на газа (особено при границите на зърното), което може да засили сплавта, като същевременно поддържа добра топлинна стабилност. Това е първият опит за прилагане на теорията за укрепването на трудно разтворимото точка в отливки от титаниеви сплави. В допълнение, Институтът по аеронавигационни материали е разработил стабилен и евтинИтриум (III) оксидПясък и прах през години на изследвания и специална технология за лечение на минерализация в процеса на прецизно леене на сплав от титаниевата сплав. Той достигна по -добро ниво по отношение на специфична гравитация, твърдост и стабилност на титанната течност и показа по -големи предимства при регулирането и контролирането на работата на кашата на черупките. Изключителното предимство на използванетоИтриум (III) оксидЧерупката за производство на титанови отливки е, че при условие, че качеството на леене и нивото на процеса са еквивалентни на процеса на покритие от волфрамово покритие, може да се произвежда отливки от титанови сплави, по -тънки от процеса на покритие от волфрамово покритие. Понастоящем този процес е широко използван при производството на различни отливки на самолети, двигатели и цивилни.

2.3 Алуминиева сплав на рядка земя

Топлинната устойчива на отливка алуминиева сплав HZL206, разработена от AVIC, има превъзходни механични свойства на високотемпературни и стайни температури в сравнение с чужди сплави, съдържащи никел, и достигна напредналото ниво на подобни сплави в чужбина. Сега се използва като устойчив на налягане клапан за хеликоптери и изтребители с работна температура 300 ℃, заместваща стоманени и титанови сплави. Структурното тегло е намалено и е поставено в масово производство. Якостта на опън на рядкоземния алуминиев силиций хипереутектична сплав ZL117 при 200-300 ℃ надвишава тази на западногерманските сплави на буталото KS280 и KS282. Неговата устойчивост на износване е 4-5 пъти по-висока от тази на често използваните бутални сплави ZL108, с малък коефициент на линейно разширение и добра стабилност на размерите. Използван е в авиационните аксесоари KY-5, въздушните компресори KY-7 и буталата на двигателя на авиационния модел. Добавянето на редки земни елементи към алуминиевите сплави значително подобрява микроструктурата и механичните свойства. Механизмът на действие на редките земни елементи в алуминиевите сплави е: образуване на дисперсно разпределение, с малки алуминиеви съединения играят значителна роля за укрепване на втората фаза; Добавянето на редки земни елементи играе дегазна катарзисна роля, като по този начин намалява броя на порите в сплавта и подобрява работата на сплавта; Алуминиевите съединения на редките земни земи служат като хетерогенни ядра за усъвършенстване на зърна и евтектични фази, а също така са модификатор; Редките земни елементи насърчават образуването и усъвършенстването на фазите на богати на желязо, намалявайки вредните им ефекти. α - Количеството на твърдия разтвор на желязо в А1 намалява с увеличаването на рядкото добавяне на Земята, което също е полезно за подобряване на силата и пластичността.

Прилагането на рядкоземни материали за горене в съвременните военни технологии

3.1 Чисти рядкоземни метали

Чистите редки земни метали, поради техните активни химични свойства, са склонни да реагират с кислород, сяра и азот, за да образуват стабилни съединения. Когато са подложени на интензивно триене и въздействие, искрите могат да запалят запалими вещества. Следователно, още през 1908 г., той е превърнат във Флинт. Установено е, че сред 17 -те редни земни елемента, шест елемента, включително церий, лантан, неодим, праседим, самарий и итриум, имат особено добро изпълнение на палежи. Хората са направили различни запалителни оръжия, базирани на свойствата на палежите на редките земни метали. Например, ракетата от 227 кг американска "Марк 82" използва редки метални облицовки, които не само произвеждат експлозивни ефекти на убийство, но и ефекти на палежи. Ракетната бойна глава на американския въздух-наземна „амортисьор“ е оборудвана със 108 редки метални пръти като облицовки, замествайки някои сглобяеми фрагменти. Статичните тестове за експлозия показват, че способността му да запалва авиационното гориво е 44% по -висока от тази на нелинейни.

3.2 Смесени редки земни метали

Поради високата цена на чистатарядък земен металS, нискотарифни композитни рядкоземни метали се използват широко при оръжия за горене в различни страни. Композитното рядкоземно метално изгаряне се зарежда в металната обвивка при високо налягане, с плътност на изгарянето на агент (1,9 ~ 2.1) × 103 kg/m3, скорост на горене 1,3-1,5 m/s, диаметър на пламъка от около 500 mm и температура на пламъка до 1715-2000 ℃. След изгарянето тялото на нажежаема жичка остава горещо повече от 5 минути. По време на нахлуването във Виетнам американските военни използваха стартиращи, за да пуснат 40 -милиметрова граната на палежи, която беше пълна с запалителна подплата, изработена от смесен рядък земен метал. След като снарядът избухне, всеки фрагмент с запалителна подплата може да запали целта. По това време месечното производство на бомбата достигна 200000 патрона, с максимум 260000 патрона.

3.3 Редки сплави за изгаряне на Земята

Редната сплав за изгаряне на Земята с тегло 100 g може да образува 200 ~ 3000 коляда, обхващаща голяма площ, която е еквивалентна на радиуса на убийството на боеприпаси, пронизващи броня и пронизващ броня. Следователно развитието на многофункционални боеприпаси с горивна сила се превърна в една от основните посоки на развитието на боеприпасите у дома и в чужбина. За боеприпасите и бронетарните боеприпаси и пронизващият снаряд за броня, тактическото им представяне изисква след като пробият бронята на вражеския танк, те могат да запалят горивото и боеприпасите си, за да унищожат напълно резервоара. За гранатите е необходимо да се запалят военни доставки и стратегически съоръжения в рамките на техния обхват на убийство. Съобщава се, че пластмасовото запалително устройство за рядкоземен метал, направено в изработеното в САЩ, е изработено от подсилена от стъклени влакна найлон със смесен рядък касета от сплав отвътре, който има по -добър ефект срещу авиационното гориво и подобни цели.

Прилагане на редки земни материали във военна защита и ядрена технология

4.1 Приложение във военната технология за защита

Редките земни елементи имат свойства, устойчиви на лъчева. Националният център за напречно сечение на неутрон на Съединените щати направи два вида плочи с дебелина 10 mm, използвайки полимерни материали като основен материал, със или без добавяне на редки земни елементи, за тестове за радиационна защита. Резултатите показват, че ефектът на термично неутрон за екраниране на редки полимерни материали е 5-6 пъти по-добър от този на полимерните материали, свободни от рядката земя. Сред тях редките земни материали с SM, EU, GD, DY и други елементи имат най -голямото напречно сечение на неутронното абсорбция и ефектът на добрия неутрон. Понастоящем основните приложения на материалите за защита на радиацията на земята във военната технология включват следните аспекти.

4.1.1 Закриване на ядрена радиация

Съединените щати използват 1% бор и 5% редки земни елементиГадолиний, СамариумилантанумЗа да се направи бетон с дебелина от 600 мм радиация за екраниране на източника на делене на неутрон на реактора на басейна. Франция разработи рядък материал за защита от радиация на земята, като добави бор, рядкоземно съединение или рядка земна сплав към графита като основен материал. Пълнителят на този композитен екраниращ материал е необходим да бъде равномерно разпределен и направен в сглобяеми части, които се поставят около канала на реактора според различните изисквания на екраниращата зона.

4.1.2 Термично излъчване на резервоара

Състои се от четири слоя фурнир, с обща дебелина 5-20 cm. Първият слой е изработен от подсилена от стъклени влакна пластмаса, като неорганичен прах се добавя с 2% редки земни съединения като пълнители, за да блокира бързите неутрони и да абсорбира бавни неутрони; Вторият и третият слой добавят бор, графит, полистирол и редки земни елементи, представляващи 10% от общия пълнител в първия, за да блокират междинните енергийни неутрони и да абсорбират термични неутрони; Четвъртият слой използва графит вместо стъклени влакна и добавя 25% редки земни съединения за абсорбиране на термични неутрони.

4.1.3 Други

Прилагането на редки радиационни покрития на радиация върху резервоари, кораби, приюти и друго военно оборудване може да има радиационен устойчив ефект.

4.2 Приложение в ядрената технология

Оксидът на рядкотоземния итриум (III) може да се използва като горим абсорбатор на ураново гориво във вряща воден реактор (BWR). Сред всички елементи Gadolinium има най -силната способност да абсорбира неутрони, с приблизително 4600 цели на атом. Всеки естествен гадолиниев атом абсорбира средно 4 неутрона преди неуспех. Когато се смеси с делеещ се уран, гадолиниумът може да насърчи горенето, да намали консумацията на уран и да увеличи производството на енергия. За разлика от боровата карбида,Гадолиний (III) оксидне произвежда деутерий, вреден страничен продукт. Той може да съответства както на уранното гориво, така и на неговия покривен материал при ядрена реакция. Предимството на използването на гадолиний вместо бор е, че гадолиниумът може да се смеси директно с уран, за да се предотврати разширяването на ядреното гориво. Според статистиката има 149 ядрени реактора, планирани да бъдат изградени по целия свят, 115 от които са водни реактори под налягане, използващирядко ухоh Гадолиний (III) оксид.Рядък земно самарий,Европиум, и диспросийът се използва като неутронни абсорбатори в реактори на развъдчици на неутрони. Рядка земяИтриумима малко напречно сечение на заснемане в неутрони и може да се използва като тръбен материал за разтопени солни реактори. Тънкото фолио, добавено с рядкоземен гадолиний и диспросий, може да се използва като детектор на неутронно поле в аерокосмическата и ядрената индустрия, малко количество рядък земни тилия и ербий може да се използва, тъй като целевият материал на запечатания не неутронен генератор на тръбата и рядкотоземния европиден оксид на желязото може да се използва. Редкият земен гадолиний може да се използва и като добавка за покритие, за да се предотврати радиацията на неутронната бомба, а бронираните превозни средства, покрити със специално покритие, съдържащо гадолиниев оксид, могат да предотвратят неутронното излъчване. Рядкият земно итербий се използва в оборудване за измерване на наземния стрес, причинено от подземни ядрени експлозии. Когато иттербийът на рядкотозем е подложен на сила, устойчивостта се увеличава и промяната в съпротивлението може да се използва за изчисляване на приложеното налягане. Свързването на рядкоземно гадолиниево фолио, отложено и преплитано с елемент, чувствителен към напрежение, може да се използва за измерване на висок ядрен стрес.

Прилагане на 5 редки материала за магнит на рядката земя в съвременната военна технология

Постоянният магнитен материал за рядкоземен магнит, известен като новото поколение магнитен крал, понастоящем е най -високият изчерпателен магнитен материал за постоянен магнит. Той има повече от 100 пъти по -високи магнитни свойства от магнитната стомана, използвана във военното оборудване през 70 -те години. Понастоящем той се превърна в важен материал в съвременната комуникация с електронни технологии. Използва се в тръба и циркулатори на пътуващи вълни в изкуствени земни спътници, радари и други аспекти. Следователно, тя има важно военно значение.

SMCO магнити и NDFEB магнити се използват за фокусиране на електронния лъч в системата за ориентиране на ракетите. Магнитите са основните фокусиращи устройства на електронния лъч, които предават данни на контролната повърхност на ракетата. Има приблизително 5-10 паунда (2,27-4,54 кг) магнити във всяко фокусирано устройство за ориентиране на ракетата. В допълнение, магнитите на редки земни земи се използват и за задвижване на двигатели и завъртане на кормилото#самолетни кормилни ракети. Техните предимства са по -силен магнетизъм и по -леко тегло от оригиналните магнити Al Ni Co.

Прилагане на редки земни лазерни материали в съвременната военна технология

Лазерът е нов тип източник на светлина, който има добра монохроматичност, насоченост и съгласуваност и може да постигне висока яркост. Лазерни и редки земни лазерни материали се раждат едновременно. Досега приблизително 90% от лазерните материали включват редки земи. Например, Yttrium Aluminium Garnet Crystal е широко използван лазер, който може да получи непрекъснат мощност при стайна температура. Прилагането на твърди лазери в съвременните военни включва следните аспекти.

6.1 Лазерен диапазон

Алуминиевият гранат на Neodymium, който се развива в САЩ, Великобритания, Франция, Германия и други страни, може да измери разстояние от 4000 ~ 20000 м с точност 5 m. Системите за оръжие като САЩ, Германския Леопард II, Франция Леклер, Япония тип 90, Мекава на Израел и най -новият резервоар British Challenger 2 използват този тип лазерен обхват. Понастоящем някои страни разработват ново поколение твърди лазерни обхвата за безопасност на очите на човека, като оперативните дължини на вълните варират от 1,5 до 2,1 μ M. Ръчният лазерен лазер, разработен от Съединените щати и Обединеното кралство, използвайки Holmium, допиран от Holmium, допиран от Holmium Yttrium Lithium Laser, използващ обхват от 2,06 μ m, обхващащ се до 3 000 м. Съединените щати и Международната лазерна компания също така използваха съвместно лазер на Yttrium Lithium Fluoride, легиран от Erbium и развиха дължина на вълната от лазерен обсег на 1,73 μm и силно оборудвани войски. Лазерната дължина на вълната на военните нива на Китай е 1,06 μm, варираща от 200 до 7000 m. В пускането на ракети, ракети и сателити за тестови комуникации, Китай получи важни данни за измерване на обхвата чрез лазерна телевизия Теодолит.

6.2 Лазерно ръководство

Лазерните ръководени бомби използват лазери за терминални насоки. Целта се облъчва с ND · YAG лазер, който излъчва десетки импулси в секунда. Импулсите са кодирани и светлинните импулси могат да ръководят ракетното реагиране, като по този начин предотвратяват смущения от ракетно изстрелване и препятствия, определени от врага. Например американската военна бомба GBV-15 Glide, наречена „Smart Bomb“. По подобен начин може да се използва и за производство на лазерни ръководени черупки.

6.3 Лазерна комуникация

В допълнение към ND · YAG може да се използва за лазерна комуникация, лазерният изход на литиев тетра неодимов (III) фосфатен кристал (LNP) е поляризиран и лесен за модулиране. Счита се за един от най -обещаващите микро лазерни материали, подходящи за източник на светлина на комуникацията с оптични влакна и се очаква да се прилага в интегрирана оптика и космическа комуникация. В допълнение, единичен кристал на Yttrium Iron Garnet (Y3FE5O12) може да се използва като различни устройства с магнитостатична повърхностна вълна чрез микровълнов процес на интегриране, което прави устройствата интегрирани и миниатюризирани и имат специални приложения в дистанционното управление и телеметрията, навигацията и електронните противодействия.

Прилагането на 7 рядкоземни материали за свръхпроводящи материали в съвременната военна технология

Когато материалът е по -нисък от определена температура, се появява явлението, че съпротивлението е нула, тоест свръхпроводимост. Температурата е критичната температура (TC). Суперпроводниците са антимагнити. Когато температурата е по -ниска от критичната температура, свръхпроводниците отблъскват всяко магнитно поле, което се опитва да се приложи към тях. Това е така нареченият ефект на Meissner. Добавянето на редки земни елементи към свръхпроводящи материали може значително да повиши критичната температура ТС. Това значително насърчава разработването и прилагането на свръхпроводящи материали. През 80 -те години на миналия век, Съединените щати, Япония и други развити страни последователно добавят определено количество лантан, итриум, европий, ербий и други редки оксиди на барий към бариево и меден (II) оксидни съединения, които са смесени, пресовани и синирани, за да образуват свръхпроводници на керамични материали, като се прилагат широкото прилагане на суперкондирането, особено в военните приложения, по -разширени.

7.1 Свръхпроводящи интегрални схеми

През последните години чуждите страни проведоха изследвания за прилагането на свръхпроводяща технология в електронните компютри и разработиха свръхпроводящи интегрални схеми, използвайки свръхпроводящи керамични материали. Ако тази интегрална схема се използва за производство на свръхпроводящи компютри, тя има не само малък размер, леко тегло и е удобен за използване, но и има изчислителна скорост 10 до 100 пъти по -бързо от полупроводниковите компютри