Применение редкоземельных материалов в современных военных технологиях

ПрименениеРедкоземельный материалв современных военных технологиях

В качестве специального функционального материала редкоземельная земля, известная как «Дом сокровищ» новых материалов, может значительно улучшить качество и производительность других продуктов и известен как «витамин» современной промышленности. Он широко используется не только в традиционных отраслях, таких как металлургия, нефтехимическая промышленность, стеклянная керамика, шерсть, кожа и сельское хозяйство, но также играет незаменимую роль в областях таких материалов, как флуоресценция, магнетизм, лазер, волокнисты Инструмент, электроника, аэрокосмическая промышленность, ядерная промышленность и т. Д. Эти технологии были успешно применяются в военных технологиях, что значительно способствует развитию современных военных технологий.

Специальная роль, которую сыграли новые новые материалы в современных военных технологиях, широко привлекла внимание правительств и экспертов из разных стран, таких как указание в качестве ключевого элемента в развитии высокотехнологичных отраслей и военных технологий соответствующими департаментами в Соединенных Штатах, Японии и других странах.

Краткое введение в редкоземельные Земли и их отношения с военной и национальной обороной

Строго говоря, всередкоземельные элементыИметь определенное военное использование, но наиболее важной ролью в национальной обороне и военных областях должно быть применение лазерного диапазона, лазерного руководства, лазерного общения и других областей.

 Применение редкоземельной стали и узлового чугуна в современных военных технологиях

 1.1 Применение редкоземельной стали в современных военных технологиях

Его функции включают очистку, модификацию и легирование, в основном включая десульфуризацию, окисление и удаление газа, что устраняет влияние низкой точки плавления, вредные примеси, уточнение зерна и структуры, влияя на точку фазового перехода и улучшение его жесткости и механических свойств. Военно -научно -технический персонал разработал много редкоземельных материалов, подходящих для использования в оружии, используя эту собственность редкоземельной Земли.

 1.1.1 Armor Steel

 Еще в начале 1960 -х годов индустрия вооружений Китая начала исследование применения редкоземельных элементов в стали Armor и оружейной стали, а также последовательно производила сталь из редкоземельной армии, такую ​​как 601, 603 и 623, открывая новую эру, где ключевое сырье в производстве резервуаров Китая основывалось внутри страны.

 1.1.2 Редко -земная углеродистая сталь

В середине 1960-х годов Китай добавил 0,05% редкоземельных элементов к оригинальной высококачественной углеродистой стали для получения редкоземельной углеродистой стали. Боковое воздействие этой редкоземельной стали увеличилось на 70% до 100% по сравнению с исходной углеродной сталью, а значение воздействия при -40 ℃ увеличилось почти на два раза. Картридж с большим диаметром, изготовленный из этой стали, был доказан с помощью испытаний на стрельбу в стрельбище, чтобы полностью соответствовать техническим требованиям. В настоящее время Китай был завершен и введен в производство, достигнув давнего желания Китая заменить медь сталью в материалах картриджа.

 1.1.3 Сталь с редкоземельными марганцами и редкоземельная литая сталь

Сталь с редкоземельными марганцевыми марганцами используется для изготовления туфель с треками, а редкоземельная литая сталь используется для изготовления хвостовых крыльев, дульного тормоза и артиллерийских конструкционных частей высокоскоростного сброса с бросками, которые могут уменьшить процедуры обработки, улучшать скорость использования стали и достигать тактических и технических показателей.

В прошлом материалы, используемые для тел снаряда передней камеры в Китае, были изготовлены из полу жесткого чугуна с высококачественным свиноводством, добавленным с от 30% до 40% стали лома. Из -за своей низкой прочности, высокой хрупкости, низкого и не резкого количества эффективных фрагментов после взрыва и слабой силы убийства, развитие тела передней камеры когда -то было затруднено. С 1963 года различные калибры растворов растворов были изготовлены с использованием редкоземельного протокового железа, что увеличило их механические свойства в 1-2 раза, умножило количество эффективных фрагментов и обостряла резкость фрагментов, значительно усиливая их силу убийства. Эффективное количество фрагментов и радиус интенсивного убийства определенного типа пушечной оболочки и полевого пистолета, изготовленного из этого материала в Китае, немного лучше, чем у стальных оболочек.

Применение нерухозных редкоземельных сплавов, таких как магний и алюминий в современных военных технологиях

 Редко -земляимеет высокую химическую активность и большой атомный радиус. Когда он добавляется в непредвиденные металлы и их сплавы, он может уточнить зерна, предотвратить сегрегацию, дегустацию, удаление и очистку примесей, а также улучшать металлографическую структуру, чтобы достичь полной цели улучшения механических свойств, физических свойств и свойств обработки. Работники материалов дома и за рубежом разработали новые сплавы редкоземельного магния, алюминиевые сплавы, титановые сплавы и суперсплавы, используя это свойство редкоземелью. Эти продукты широко использовались в современных военных технологиях, таких как истребительные самолеты, штурмовые самолеты, вертолеты, беспилотные воздушные транспортные средства и ракетные спутники.

2.1 Сплав редкоземельного магния

Сплавы редкоземельного магнияиметь высокую специфическую прочность, может снизить вес самолета, улучшить тактические характеристики и иметь широкие перспективы применения. Сплавы редкоземельного магния, разработанные China Aviation Industry Corporation (в дальнейшем, называемом AVIC), включают приблизительно 10 сортов литых сплавов магния и деформированных сплавов магния, многие из которых использовались в производстве и имеют стабильное качество. Например, ZM 6 лишенный магниевый сплав с редкоземельным металлом неодимием, поскольку основная добавка была расширена для использования для важных деталей, таких как кожухи для заднего восстановления вертолета, истребительные ребра и пластины свинца ротора для генераторов 30 кВт. Высокопрочный магниевый сплав с редкоземелью BM 25, совместно разработанный Avic Corporation, и Contround Metals Corporation заменила некоторые алюминиевые сплавы средней прочности и применяется в ударе.

2.2 Редко -земного титанового сплава

В начале 1970-х годов Пекинский институт авиационных материалов (называемый Институтом авиационных материалов) заменил некоторый алюминий и кремний на серо-серийный металлический серий (CE) в титановых сплавах Ti-A1-MO, ограничивая предварительную стабильность хребтов и улучшая сопротивление нагреваемости., А также улучшая ее термическую стабильность. Исходя из этого, был разработан высокопроизводительный высокотемпературный титановый сплав ZT3, содержащий Cerium. По сравнению с аналогичными международными сплавами, он обладает определенными преимуществами с точки зрения прочности теплостойкости и производительности процесса. Компрессор, изготовленный с ним, используется для двигателя W PI3 II, снижение веса на 39 кг на самолет и увеличение соотношения тяги к весам на 1,5%. Кроме того, сокращение этапов обработки примерно на 30% достигло значительных технических и экономических выгод, заполнив разрыв в использовании литых титановых оболочек для авиационных двигателей в Китае в 500 ℃. Исследования показали, что в микроструктуре сплавов ZT3, содержащего сплав с сплавом ZT3, имеются небольшие частицы оксида церия. Cerium объединяет часть кислорода в сплаве, образуя рефрактерную и высокую твердостьредкоземельный оксидМатериал, CE2O3. Эти частицы препятствуют движению дислокаций во время процесса деформации сплава, улучшая высокотемпературные характеристики сплава. Cerium захватывает часть газовых примесей (особенно на границах зерна), которая может укрепить сплав при сохранении хорошей тепловой стабильности. Это первая попытка применить теорию сложного укрепления точек растворения в литых титановых сплавах. Кроме того, Институт авиационных материалов разработал стабильный и дешевыйИттрий (III) оксидПесок и порошок через многолетние исследования и технологии специальной минерализации в процессе литья титанового сплава. Он достиг лучшего уровня с точки зрения удельной тяжести, твердости и стабильности к титановой жидкости и показал большие преимущества в регулировании и контроле производительности суспензии раковины. Выдающееся преимущество использованияИттрий (III) оксидОболочка для изготовления титановых отливок заключается в том, что при условии, что качество литья и уровень процесса эквивалентны процессу покрытия вольфрамового вольфрама, литья титановых сплавов более тонких, чем может быть изготовлен процесс покрытия вольфрама. В настоящее время этот процесс широко использовался при производстве различных самолетов, двигателей и гражданских отливок.

2.3 Алюминиевый сплав редкоземелью

Теплостойкий литой алюминиевый сплав HZL206, разработанный AVIC, обладает превосходными механическими свойствами высокой температуры и комнатной температуры по сравнению с иностранными сплавами, содержащими никель, и достиг повышенного уровня аналогичных сплавов за рубежом. В настоящее время он используется в качестве устойчивого давления клапана для вертолетов и истребителей с рабочей температурой 300 ℃, заменяя стальные и титановые сплавы. Структурный вес был уменьшен и был помещен в массовое производство. Прочность на растяжение экологически чистого алюминиевого сплава кремния кремния ZL117 на 200-300 ℃ превышает прочность на сплавах-поршневых поршнях западно немецких сплавов KS280 и KS282. Его износостойкость в 4-5 раз выше, чем у обычно используемых поршневых сплавов ZL108, с небольшим коэффициентом линейного расширения и хорошей стабильности. Он использовался в авиационных аксессуарах KY-5, воздушных компрессорах KY-7 и поршнях двигателя авиации. Добавление редкоземельных элементов к алюминиевым сплавам значительно улучшает микроструктуру и механические свойства. Механизм действия редкоземельных элементов в алюминиевых сплавах состоит в следующем: образование диспергированного распределения, с небольшими алюминиевыми соединениями, играющими значительную роль в укреплении второго этапа; Добавление редкоземельных элементов играет дегустающую роль катарсиса, тем самым уменьшая количество пор в сплаве и улучшая производительность сплава; Алюминиевые соединения редкоземелью служат гетерогенными ядрами для уточнения зерен и эвтектических фаз, а также являются модификатором; Редко -земные элементы способствуют образованию и уточнению фаз, богатых железом, уменьшая их вредное воздействие. α. Сплошное количество раствора железа в A1 уменьшается с увеличением редкоземельного добавления, что также полезно для повышения прочности и пластичности.

Применение материалов редкоземельного сгорания в современных военных технологиях

3.1 Чистые редкоземельные металлы

Чистые редкоземельные металлы, благодаря их активным химическим свойствам, подвержены реагированию с кислородом, серной и азотом с образованием стабильных соединений. При подверженности интенсивного трения и воздействия искры могут зажигать легковоспламеняющиеся вещества. Следовательно, еще в 1908 году он был превращен в кремневую. Было обнаружено, что среди 17 редкоземельных элементов шесть элементов, в том числе Cerium, Lanthanum, Neodymium, Praseodymium, Samarium и Yttrium, имеют особенно хорошие результаты поджога. Люди сделали различное зажигательное оружие, основанное на поджогах редкоземельных металлов. Например, в американской ракету «Марка 82» 227 кг «Марка 82» используется редкоземельные металлические вкладыши, которые не только дают взрывные эффекты убийства, но и поджоги. Ракетная боеголовка с воздухом на воздухе в американском воздухе «демпфирующего человека» оснащена 108 металлическими стержнями редкоземелью в качестве вкладыша, заменяя некоторые сборные фрагменты. Статические тесты на взрыв показали, что его способность воспламенить авиационное топливо на 44% выше, чем у неопределенных.

3.2 Смешанные редкоземельные металлы

Из -за высокой цены на чисторедкоземельный металлS, недорогие композитные редкоземельные металлы широко используются в оружии сгорания в различных странах. Композитный агент сгорания редкоземельных металлов загружается в металлическую оболочку под высоким давлением, с плотностью агента сгорания (1,9 ~ 2,1) × 103 кг/м3, скоростью сгорания 1,3-1,5 м/с, диаметром пламени около 500 мм и температурой пламени до 1715-2000 ℃. После сжигания тело накаливания остается горячим в течение более 5 минут. Во время вторжения во Вьетнам американские военные использовали пусковые установки для запуска 40 -миллиметровой поджоги, которая была заполнена зажигающей подкладкой из смешанного редкоземельного металла. После взрыва снаряда каждый фрагмент с зажигающей подкладкой может зажечь цель. В то время ежемесячное производство бомбы достигло 200000 раундов, максимум 260000 раундов.

3.3 Сплавы редкоземельного сгорания

Сплав редкоземельного сгорания с весом 100 г может образовывать 200 ~ 3000 Kindlings, покрывая большую площадь, что эквивалентно радиусу убийства боеприпасов и пронзительного снаряда брони. Следовательно, разработка многофункциональных боеприпасов с силой сжигания стала одним из основных направлений развития боеприпасов в домашних условиях и за рубежом. Для пропитанных боеприпасов и доспехи, их тактические результаты требуют, чтобы после проникновения доспехи вражеского танка они могли зажечь свое топливо и боеприпасы, чтобы полностью уничтожить резервуар. Для гранат необходимо зажечь военные принадлежности и стратегические объекты в пределах их диапазона убийств. Сообщается, что пластиковое зажигательное устройство редкоземельного металла, сделанное в изготовленном в США, изготовлено из нейлона, усиленного стеклянным волокном, со смешанным картриджем из редкоземельного сплава внутри, который лучше влияет на авиационное топливо и аналогичные цели.

Применение редкоземельных материалов в военной защите и ядерных технологиях

4.1 Применение в технологии военной защиты

Редко -земные элементы обладают радиационными свойствами. Национальный центр сечения нейтронов Соединенных Штатов сделал два вида пластин с толщиной 10 мм, используя полимерные материалы в качестве базового материала, с или без добавления редкоземельных элементов для испытаний на защиту радиации. Результаты показывают, что экранирующий эффект теплового нейтрона материалов из редкоземельных полимерных материалов в 5-6 раз лучше, чем у полимерных материалов, свободных от редкозема. Среди них редкоземельные материалы с SM, EU, GD, DY и другими элементами имеют наибольший сечение поглощения нейтронов и хороший эффект захвата нейтронов. В настоящее время основные применения материалов для защиты от редкоземельной радиации в военных технологиях включают следующие аспекты.

4.1.1 Экранирование ядерного излучения

Соединенные Штаты используют 1% бора и 5% редкоземельных элементовГадолиний, самарийилантанЧтобы сделать бетон с радиацией толщиной 600 мм для защиты деления нейтронного источника реактора бассейна. Франция разработала материал защиты от редкоземельного излучения, добавив борид, редкоземельное соединение или редкоземельный сплав в графит в качестве основного материала. Наполнитель этого составного экранирующего материала должен быть равномерно распределен и превращен в сборные части, которые расположены вокруг канала реактора в соответствии с различными требованиями области защиты.

4.1.2 Экранирование термического излучения резервуара

Он состоит из четырех слоев шпона, с общей толщиной 5-20 см. Первый слой изготовлен из пластика с армированным стеклянным волокном, с неорганическим порошком, добавленным с 2% редкоземельными соединениями в качестве наполнителей, чтобы блокировать быстрые нейтроны и поглощать медленные нейтроны; Второй и третий слои добавляют графит бора, полистирол и редкоземельные элементы, составляющие 10% от общего наполнителя в первом, чтобы блокировать промежуточные энергетические нейтроны и поглощать тепловые нейтроны; Четвертый слой использует графит вместо стекловолокна и добавляет 25% редкоземельных соединений для поглощения тепловых нейтронов.

4.1.3 Другие

Нанесение устойчивых к редкоземелям покрытия на резервуары, корабли, укрытия и другое военное снаряжение может иметь радиационный эффект.

4.2 Применение в ядерной технологии

Оксид редкоземельного иттрия (III) может использоваться в качестве горючий поглотитель уранового топлива в реакторе кипящей воды (BWR). Среди всех элементов гадолиний обладает самой сильной способностью поглощать нейтроны, примерно 4600 мишеней на атом. Каждый натуральный атом гадолиния поглощает в среднем 4 нейтрона перед неудачей. При смешивании с уборным ураном гадолиний может способствовать сгоранию, снижать потребление урана и увеличивать выработку энергии. В отличие от карбида Boron,Гадолиний (III) оксидне производит дейтерий, вредный побочный продукт. Он может соответствовать как ураново -топливному топливу, так и его покрытительному материалу в ядерной реакции. Преимущество использования гадолиния вместо бора состоит в том, что гадолиний может быть непосредственно смешан с ураном для предотвращения расширения ядерных топливных стержней. Согласно статистике, по всему миру планируется построить 149 ядерных реакторов, 115 из которых представляют собой реакторы с под давлением воды, использующиеРедкий Earth Гадолиний (III) оксид.Редкоземельный самарий,Европийи диспрозий использовались в качестве нейтронных поглотителей в реакторах нейтронов. Редко -земляиттрийимеет небольшой поперечный сечение в нейтронах и может использоваться в качестве материала трубы для реакторов расплавленной соли. Тонкая фольга, добавленная с помощью редкоземельного гадолиния и диспрозиума, может быть использована в качестве детектора нейтронного поля в аэрокосмической и ядерной инженерии, небольшое количество редкоземельного тулия и эрбия может использоваться в качестве целевого материала для улучшения генеронного генеронного генеронного генератора, и Cercide Europium Oxide Europium Cermet может быть использован для улучшения контрольного контрольного пластина. Редко -заземляющий гадолиний также может использоваться в качестве добавки для покрытия для предотвращения излучения нейтронной бомбы, а бронированные транспортные средства, покрытые специальным покрытием, содержащим оксид гадолиния, могут предотвратить нейтронное излучение. Редко -земля иттербия используется в оборудовании для измерения наземного напряжения, вызванного подземными ядерными взрывами. Когда иттербий редкоземеля подвергается силу, сопротивление увеличивается, и изменение сопротивления может использоваться для расчета приложенного давления. Связывание редкоземельной гадолинии фольги, нанесенной и чередующейся с помощью чувствительного к напряжению элемента, может использоваться для измерения высокого ядерного стресса.

Применение 5 материалов для перманентных магнитов редкоземелью в современных военных технологиях

Материал для постоянного магнита редкоземелью, известный как новое поколение магнитного короля, в настоящее время является самым высоким известным материалом для постоянного магнита. Он имеет более чем 100 раз выше магнитных свойств, чем магнитная сталь, используемая в военной технике в 1970 -х годах. В настоящее время он стал важным материалом в современной электронном технологическом коммуникации. Он используется в трубах и циркуляторах в путешествиях и циркуляторах в искусственных спутниках Земли, радарах и других аспектах. Следовательно, это имеет важное военное значение.

Магниты SMCO и NDFEB магниты используются для фокусировки электронного луча в системе наведения ракет. Магниты являются основными фокусирующими устройствами электронного луча, которые передают данные на контрольную поверхность ракеты. В каждом устройстве с фокусировки на ракете состоится около 5-10 фунтов (2,27-4,54 кг) магнитов. Кроме того, редкоземельные магниты также используются для управления двигателями и вращением самолетов Rudder#Rudders из управляемых ракет. Их преимущества - более сильный магнетизм и более легкий вес, чем оригинальные магниты Al Ni CO.

Применение редкоземельных лазерных материалов в современных военных технологиях

Лазер - это новый тип источника света, который обладает хорошей монохроматичностью, направленностью и когерентностью, и может достичь высокой яркости. Лазерные и редкоземельные лазерные материалы родились одновременно. До настоящего времени приблизительно 90% лазерных материалов связаны с редкоземелью. Например, кристалл алюминия иттрия алюминия является широко используемым лазером, который может получить непрерывную высокую мощность при комнатной температуре. Применение твердотельных лазеров в современных военных включает в себя следующие аспекты.

6.1 Лазерное давление

Neodymium, легированный алюминиевым гранатом иттрия, разработанный в Соединенных Штатах, Великобритании, Франции, Германии и других странах, может измерить расстояние 4000 ~ 20000 м с точностью 5 м. Системы вооружения, такие как американский MI, Германия Leopard II, Франс -Леклер, Японский тип 90, израильский мекава и последний британский танк Challenger 2, все используют этот тип лазерного дальномеха. В настоящее время в некоторых странах разрабатываются новое поколение твердотельных лазерных диапазонов для безопасности человеческих глаз, с рабочими длинами волн в диапазоне от 1,5 до 2,1 мк. Соединенные Штаты и Международная лазерная компания также совместно использовали легированный эрбий, легированный эрбий, литий-фторийный фторийный лазер и разработал длину волны 1,73 мкм лазерного дальности и сильно оборудованных войск. Лазерная длина волны военных дальнозионных средств Китая составляет 1,06 мкм, в диапазоне от 200 до 7000 м. При запуске ракет, ракет, ракет и спутников тестовой связи, Китай получил важные данные в измерении диапазона с помощью лазерного телевидения теодолита.

6.2 Лазерное руководство

Лазерные бомбы используют лазеры для терминальных руководств. Цель облучается лазером ND · YAG, который излучает десятки импульсов в секунду. Импульсы кодируются, и легкие импульсы могут направлять ракетную реакцию, тем самым предотвращая вмешательство от запуска ракет и препятствия, установленные врагом. Например, военная бомба GBV-15 США под названием «Умная бомба». Точно так же его также можно использовать для производства лазерных оболочек.

6.3 Лазерная связь

В дополнение к ND · YAG может использоваться для лазерной связи, лазерный вывод литий -тетра неодимий (III) фосфатный кристалл (LNP) поляризован и прост в модулировании. Это считается одним из наиболее перспективных микро -лазерных материалов, подходящих для источника света оптической связи, и, как ожидается, будет применен в интегрированной оптике и космической коммуникации. Кроме того, монокруганат иттрия железа (Y3FE5O12) может использоваться в качестве различных магнитостатических поверхностных волновых устройств в процессе микроволновой интеграции, что делает устройства интегрированными и миниатюрными, а также имеет специальные применения в радарном дистанционном управлении и телеметрии, навигации и электронных противоречиях.

Применение 7 редкоземельных сверхпроводящих материалов в современных военных технологиях

Когда материал ниже определенной температуры, возникает явление о том, что сопротивление равно нулю, то есть сверхпроводимости. Температура является критической температурой (TC). Сверхпроводники являются антимагнитами. Когда температура ниже критической температуры, сверхпроводники отталкивают любое магнитное поле, которое пытается применить к ним. Это так называемый эффект Мейснера. Добавление редкоземельных элементов к сверхпроводящим материалам может значительно увеличить критическую температуру TC. Это значительно способствовало разработке и применению сверхпроводящих материалов. В 1980 -х годах Соединенные Штаты, Япония и другие разработанные страны последовательно добавили определенное количество LANTHANUM, иттрия, европия, эрбия и других оксидов редкоземелью к оксидам бария и оксидных (II), которые были смешаны, прессованы и спечены для формирования суперпроводящих к церамических материалах, что прилагалось к значительному нанесению суперконфессиональных технологий, особенно в области военных.

7.1 Сверхпроводящие интегрированные цепи

В последние годы зарубежные страны провели исследование применения сверхпроводящей технологии на электронных компьютерах и разработали сверхпроводящие интегрированные схемы с использованием сверхпроводящих керамических материалов. Если эта интегрированная схема используется для изготовления сверхпроводящих компьютеров, она не только имеет небольшой размер, легкий вес и удобен в использовании, но также имеет скорость вычисления в 10-100 раз быстрее, чем полупроводниковые компьютеры