Застосування рідкісних земляних матеріалів у сучасних військових технологіях

ЗастосуванняРідкісний земляний матеріалS в сучасних військових технологіях

Як спеціальний функціональний матеріал, рідкісна земля, відома як "будинок скарбів" нових матеріалів, може значно покращити якість та продуктивність інших продуктів і відомий як "вітамін" сучасної промисловості. It is not only widely used in traditional industries such as metallurgy, petrochemical industry, glass ceramics, wool spinning, leather and agriculture, but also plays an indispensable role in the fields of materials such as fluorescence, magnetism, laser, Fiber-optic communication, hydrogen storage energy, superconductivity, etc, It directly affects the speed and level of development of emerging high-tech industries such as Optical instrument, Електроніка, аерокосмічна, ядерна промисловість тощо. Ці технології успішно застосовуються у військових технологіях, значно сприяючи розвитку сучасних військових технологій.

Особлива роль, яку відіграють нові Матеріали Рідної Землі в сучасних військових технологіях, широко привернула увагу урядів та експертів з різних країн, таких як перераховані як ключовий елемент у розвитку високотехнологічних галузей та військових технологій відповідними відділами у США, Японії та інших країнах.

Короткий вступ до рідкісних земель та їхніх стосунків з військовою та національною обороною

Суворо кажучи, всеРідкісні елементи Землімати певні військові використання, але найважливішою роллю в національній обороні та військових галузях повинно бути застосування лазерного, лазерного керівництва, лазерного спілкування та інших сфер.

 Застосування рідкісної земної сталі та вузлового чавуну в сучасних військових технологіях

 1.1 Застосування рідкісної земної сталі в сучасних військових технологіях

Її функції включають очищення, модифікацію та лежать, в основному включаючи десульфуризацію, дезиксид та видалення газу, усунення впливу шкідливих домішок низької температури плавлення, вдосконалення зерна та структури, що впливає на фазову точку переходу сталі та покращення її загартовувальності та механічних властивостей. Персонал військової науки та техніки розробив багато рідкісних земельних матеріалів, придатних для використання в зброї, використовуючи цю власність рідкісної Землі.

 1.1.1 Броняний сталь

 Ще в початку 1960 -х промисловість озброєння Китаю розпочала дослідження щодо застосування рідкісних земель у бронювальній сталі та пісточній сталі та послідовно виробляла рідкісні бронетанкові сталі, такі як 601, 603 та 623, що вводили в нову епоху, де ключова сировина в виробництві танків Китаю базувалася на внутрішньому рівні.

 1.1.2 Рідкісна вуглецева сталь

У середині 1960-х Китай додав 0,05% рідкісних елементів землі до початкової високоякісної вуглецевої сталі для отримання рідкісної вуглецевої сталі землі. Бічне значення впливу цієї рідкісної земної сталі зросло на 70% до 100% порівняно з початковою вуглецевою сталь, а значення впливу на -40 ℃ збільшилось майже на двічі. Картридж з великим діаметром, виготовлений з цієї сталі, був доведений через випробування зйомки в діапазоні стрільби, щоб повністю задовольнити технічні вимоги. В даний час Китай був доопрацьований і поставлений у виробництво, досягнувши давнього бажання Китаю замінити мідь на сталь у картриджських матеріалах.

 1.1.3 Рідкісна земна висока марганцева сталь і рідкісна земляна сталь

Рідкісна земна висока марганцева сталь використовується для виготовлення взуття з резервуарами, а рідкісна мета Земля використовується для виготовлення хвостових крил, мордового гальма та артилерійських конструкційних частин високошвидкісних бережок, що відкидають сабо, що може зменшити процедури переробки, покращити швидкість використання сталі та досягти тактичних та технічних показників.

У минулому матеріали, що використовуються для об'єктів передньої камери в Китаї, були виготовлені з напівгранного чавуну з високоякісним свинячим залізом з 30% до 40% сталі. Через свою низьку міцність, високу крихкість, низьку та не різку кількість ефективних фрагментів після вибуху та слабкої сили вбивства, розвиток корпусу передньої камери колись перешкоджав. Починаючи з 1963 року, виготовляли різні калібри мінометних оболонок за допомогою рідкісного пластичного заліза, який збільшив їх механічні властивості на 1-2 рази, помножило кількість ефективних фрагментів і посилила різкість фрагментів, значно посилюючи їхню вбивство. Ефективна кількість фрагментів та інтенсивного радіусу вбивства певного типу гарматної оболонки та польової рушниці, виготовленої з цього матеріалу в Китаї, трохи кращі, ніж у сталевих снарядів.

Застосування кольорових рідкісних земних сплавів, таких як магній та алюміній у сучасних військових технологіях

 Рідкісна землямає високу хімічну активність та великий атомний радіус. Коли він додається до кольорових металів та їхніх сплавів, він може вдосконалювати зерна, запобігти сегрегації, дегазації, видаленням та очищенням домішок та поліпшенням металографічної структури, щоб досягти комплексної мети вдосконалення механічних властивостей, фізичних властивостей та обробки властивостей. Працівники матеріалів вдома та за кордоном розробили нові рідкісні сплави магнію Землі, алюмінієві сплави, титанові сплави та суперпробії, використовуючи цю властивість рідкісної Землі. Ці продукти широко використовуються в сучасних військових технологіях, таких як винищувачі, штурмові літаки, вертольоти, безпілотні транспортні засоби та ракетні супутники.

2.1 Рідкісний сплав Землі магнію

Рідкісні землі магнію сплавимати високу силу, може зменшити вагу літальних апаратів, покращити тактичні показники та мати широкі перспективи застосування. Рідкісні сплави магнію Землі, розроблені Китайською корпорацією авіаційної промисловості (далі - AVIC), включають приблизно 10 класів сплавів литі магнію та деформованих сплавів магнію, багато з яких використовувались у виробництві та мають стабільну якість. Наприклад, ZM 6 литлий магнійний сплав з рідкісним металевим неодимієм, оскільки основна добавка була розширена для використання для важливих деталей, таких як кожухи з відновленням вертольотів, винищувальні ребра та пластинки тиску ротора для генераторів 30 кВт. Рідкісна земна високоміцна магнієва сплава BM 25, спільно розроблена корпорацією AVIC, і корпорація, що не кольори, замінила деякі алюмінієві сплави середньої міцності та застосовувалася в літаках удару.

2.2 Рідкісний титановий сплав Земля

На початку 1970-х Пекінський інститут аеронавігаційних матеріалів (називаючи інститутом аеронавігаційних матеріалів) замінив деякий алюміній та кремнію з рідкісним металевим церійом (CE) в титанові сплави TI-A1-MO-MO, що обмежує осади крихкої фази та вдосконалюючи теплові стійкість сплаву, одночасно покращуючи його термічну стабільність. На цій основі було розроблено високопродуктивне, що кидає високотемпературний титановий сплав ZT3, що містить церій. Порівняно з подібними міжнародними сплавами, він має певні переваги з точки зору міцності на теплостійкість та продуктивності процесу. Корпус компресора, виготовлений з ним, використовується для двигуна W PI3 II, зі зменшенням ваги на 39 кг на літак та збільшення співвідношення тяги до ваги на 1,5%. Крім того, зменшення етапів обробки приблизно на 30% досягла значних технічних та економічних вигод, заповнивши розрив у використанні Cast Titanium Cosings для авіаційних двигунів у Китаї при 500 ℃. Дослідження показали, що в мікроструктурі ZT3 є невеликі частинки оксиду церію, що містить церій. Церій поєднує в собі частину кисню в сплаві, щоб утворити рефрактерну та високу твердістьрідкісний оксид ЗемліМатеріал, CE2O3. Ці частинки перешкоджають руху дислокацій під час процесу деформації сплаву, покращуючи високотемпературні показники сплаву. Cerium фіксує частину домішок газу (особливо на межах зерна), що може зміцнити сплав, зберігаючи хорошу термічну стійкість. Це перша спроба застосувати теорію складного зміцнення розчинених точок у литі титанових сплавів. Крім того, Інститут аеронавігаційних матеріалів розробив стабільні та дешевіОксид ітрію (III)Пісок та порошок через роки досліджень та спеціальної технології обробки мінералізації в процесі точного лиття титанового сплаву. Він досяг кращого рівня з точки зору питомої ваги, твердості та стабільності до титанової рідини, і показав більші переваги в регулюванні та контролі продуктивності суспензії оболонки. Видатна перевага використанняОксид ітрію (III)Shell для виготовлення титанового лиття полягає в тому, що за умови, що якість кастингу та рівень процесів еквівалентні процесу покриття вольфраму, кастинг з титанового сплаву тонше, ніж може вироблятися процес покриття вольфраму. В даний час цей процес широко використовується при виробництві різних літаків, двигуна та цивільних кастинг.

2.3 рідкісний алюмінієвий сплав

Теплостійкий алюмінієвий сплав HZL206, розроблений AVIC, має чудові високотемператури та механічні властивості кімнатної температури порівняно з іноземними сплавами, що містять нікель, і досяг підвищеного рівня подібних сплавів за кордоном. Зараз він використовується як стійкий до тиску клапан для вертольотів та винищувачів з робочою температурою 300 ℃, замінюючи сталь та титанові сплави. Структурна вага зменшилася і була введена у масове виробництво. Міцність на розрив рідкоземельного алюмінієвого кремнієвого гіпертектичного сплаву ZL117 на 200-300 ℃ перевищує міцність у західних німецьких сплавів KS280 та KS282. Його стійкість до зносу в 4-5 разів більша, ніж у часто використовуваних поршневих сплавів ZL108, з невеликим коефіцієнтом лінійного розширення та хорошою стабільністю розміру. Він використовувався в авіаційних аксесуарах KY-5, AIR Compressors KY-7 та поршнів двигуна авіаційної моделі. Додавання рідкісних земель до алюмінієвих сплавів значно покращує мікроструктуру та механічні властивості. Механізм дії рідкоземельних елементів в алюмінієвих сплавах полягає в: утворення дисперсного розподілу, при цьому невеликі алюмінієві сполуки відіграють значну роль у зміцненні другої фази; Додавання рідкісних елементів Землі відіграє роль дегазуючої катарсиди, тим самим зменшуючи кількість пор у сплаві та покращуючи ефективність сплаву; Рідкісні земні алюмінієві сполуки служать гетерогенними ядрами для вдосконалення зерна та евтектичних фаз, а також є модифікатором; Рідкісні елементи Землі сприяють утворенню та вишуканню фаз, багатих на залізо, зменшуючи їх шкідливий вплив. α - Кількість твердого розчину заліза в А1 зменшується зі збільшенням додавання рідкісних земель, що також корисно для підвищення міцності та пластичності.

Застосування рідкісних матеріалів спалювання в сучасних військових технологіях

3.1 Чисті рідкісні метали Землі

Чисті рідкісні метали Землі, завдяки їх активним хімічним властивостям, схильні реагувати з киснем, сіркою та азотом, утворюючи стабільні сполуки. Якщо піддатися інтенсивному тертях та впливу, іскри можуть запалити легкозаймисті речовини. Тому ще в 1908 році він був перетворений на Флінт. Було встановлено, що серед 17 рідкісних елементів Землі шість елементів, включаючи церію, лантан, неодимію, празодимію, самарій та ітрію, мають особливо хорошу ефективність підпалу. Люди зробили різні запальної зброї на основі підпалу властивостей рідкісних земних металів. Наприклад, американська ракета "Марка 82" 227 кг використовує рідкісні металеві вкладиші, які не тільки виробляють ефекти вибухонебезпечного вбивства, але й підпал. Ракетна боєголовка в США "Демпфірування" США оснащена 108 рідкісних металевих квадратних стрижнів землі в якості вкладишів, замінюючи деякі збірні фрагменти. Статичні випробування на вибух показали, що його здатність запалити авіаційне паливо на 44% вище, ніж у незмінних.

3.2 Змішані рідкісні метали Землі

Через високу ціну чистогорідкісний земляний металS, недорогі композитні рідкісні метали широко використовуються в зброї спалювання в різних країнах. Композитний рідкісний металевий агент металу завантажується в металеву оболонку під високим тиском, з щільністю спалювання (1,9 ~ 2,1) × 103 кг/м3, швидкістю згоряння 1,3-1,5 м/с, діаметром полум'я близько 500 мм та температурою полум'я до 1715-2000 ℃. Після горіння тіло розжарювання залишається гарячим більше 5 хвилин. Під час вторгнення у В'єтнам американські військові використовували пускові установки для запуску гранатометів 40 мм підпалу, яка була заповнена запалювальною підкладкою, виготовленою із змішаного рідкісного металу Землі. Після того, як снаряд вибухає, кожен фрагмент із запалювальною підкладкою може запалити ціль. У той час щомісячне виробництво бомби досягло 200000 раундів, максимум 260000 раундів.

3.3 Слави рідкісного спалювання землі

Рідкісний сплав спалювання Землі з вагою 100 г може утворювати 200 ~ 3000 Kindlings, що охоплює велику площу, що еквівалентно радіусу вбивства боєприпасів та пронизливого снаряда броні. Тому розвиток багатофункціональних боєприпасів з потужністю спалювання стало одним з головних напрямків розвитку боєприпасів вдома та за кордоном. Для боєприпасів та пронизливого снаряда бронежилетів їх тактична продуктивність вимагає, щоб після проколювання броні ворожого танка вони могли запалити своє паливо та боєприпаси, щоб повністю знищити танк. Для гранат потрібно запалити військові запаси та стратегічні засоби в межах їх вбивства. Повідомляється, що пластиковий рідкісний металевий пристрій металевого металу, виготовлений у виготовленні в США, виготовлений із армованого скловолокна нейлону із змішаним рідкісним картриджом із земного сплаву всередині, що має кращий вплив на авіаційне паливо та подібні цілі.

Застосування рідкісних земляних матеріалів у військовому захисті та ядерних технологіях

4.1 Застосування в технологіях військового захисту

Рідкісні елементи Землі мають радіаційні властивості. Національний центр нейтронного перерізу Сполучених Штатів зробив два види плит товщиною 10 мм, використовуючи полімерні матеріали як базовий матеріал, з додаванням рідкісних елементів Землі, для випробувань на радіаційне захист. Результати показують, що ефект термічного нейтронного екранування рідкісних полімерних матеріалів у 5-6 разів краще, ніж у рідкісних полімерних матеріалів, що не містять землі. Серед них рідкісні земляні матеріали з SM, EU, GD, DY та іншими елементами мають найбільший поперечний переріз поглинання нейтронів та ефект захоплення доброго нейтронів. В даний час основні застосування рідкісних матеріалів із захисту від радіації у військових технологіях включають такі аспекти.

4.1.1 Ядерне випромінювання

Сполучені Штати використовують 1% бору та 5% рідкісних елементівгадоліній, самарійілантанЩоб зробити бетон з випромінюванням товщиною 600 мм для екранування джерела нейтронного розвитку реактора басейну. Франція розробила рідкісний захист від радіаційного захисту, додавши борд, рідкісну земну сполуку або рідкісну земну сплав до графіту як основного матеріалу. Наповнювач цього композитного екрануючого матеріалу повинен бути рівномірно розподілений і виготовлений у збірні деталі, які розміщуються навколо каналу реактора відповідно до різних вимог зони екранування.

4.1.2 Термічне випромінювання резервуара

Він складається з чотирьох шарів шпону, із загальною товщиною 5-20 див. Перший шар виготовлений із армованого скловолокна пластика, з неорганічним порошком додається 2% рідкісних земляних сполук як наповнювачі для блокування швидких нейтронів і поглинання повільних нейтронів; Другий та третій шари додають графіту бору, полістиролу та рідкісних земель, що становить 10% від загального наповнювача в першому, щоб заблокувати проміжні енергетичні нейтрони та поглинають теплові нейтрони; Четвертий шар використовує графіт замість скляного волокна, і додає 25% рідкісних земних сполук для поглинання теплових нейтронів.

4.1.3 Інші

Застосування рідкісних радіаційних покриттів до резервуарів, кораблів, притулків та іншої військової техніки може мати радіаційний стійкий ефект.

4.2 Застосування в ядерних технологіях

Рідкісний оксид ітрію (III) може використовуватися як горючий поглинач уранове паливо в реакторі киплячої води (BWR). Серед усіх елементів гадоліній має найсильнішу здатність поглинати нейтрони, приблизно 4600 цілей на атом. Кожен природний атом гадолінію поглинає в середньому 4 нейтронів перед відмовою. У змішуванні з ураном, що розбивається, гадоліній може сприяти горіння, зменшити споживання урану та збільшувати вихід енергії. На відміну від вуглеводів Борона,Оксид гадолінію (III)не виробляє дейтерій, шкідливий побічний продукт. Він може відповідати як уранському паливі, так і його покриттям матеріалу в ядерній реакції. Перевага використання гадолінію замість бору полягає в тому, що гадоліній можна безпосередньо змішати з ураном для запобігання розширення ядерного палива. Відповідно до статистики, у світі планується побудувати 149 ядерних реакторів, 115 з яких піддаються тиску водних реакторів за допомогою використаннярідкісна вухаh Гадоліній (III) оксид.Рідкісна земна самарій,Європіум, а диспрозій використовувались як поглиначі нейтронів у реакторах нейтронних селекціонерів. Рідкісна земляітріуммає невеликий поперечний переріз у нейтронах і може використовуватися як матеріал труби для розплавлених сольових реакторів. Тонка фольга, додана рідкісною земною гадолінієм та диспронієм, може бути використана як детектор нейтронного поля в інженерії аерокосмічної та ядерної промисловості, невелика кількість рідкісних земних тюлію та ербію може використовуватися як цільовий матеріал генератора герметичної трубки та рідкісного заліза Європію Оксиду заліза для оксиду заліза Європію. Рідкісний земний гадоліній також може використовуватися як добавка для покриття для запобігання випромінювання нейтронної бомби, а броньовані транспортні засоби, покриті спеціальним покриттям, що містить оксид гадолінію, може запобігти випромінюванням нейтронів. Рідкісний земний іттербій використовується в обладнанні для вимірювання заземлення, спричиненого підземними ядерними вибухами. Коли рідкісна земна іттербій піддається силі, опір збільшується, а зміна опору може бути використана для обчислення застосованого тиску. Пов’язання рідкісної земної гадолінієвої фольги, осадженої та переплетеної з чутливим до напруги елементом для вимірювання високого ядерного стресу.

Застосування 5 рідкісних постійних магнітних матеріалів у сучасних військових технологіях

Рідкісна земна постійна магнітна матеріал, відомий як нове покоління магнітного царя, в даний час є найвищим відомим постійним магнітним матеріалом. Він має більш ніж у 100 разів більші магнітні властивості, ніж магнітна сталь, що використовується у військовій техніці у 1970 -х роках. В даний час він став важливим матеріалом у сучасній комунікації електронних технологій. Він використовується в трубці та циркуляторах, що подорожують, у штучних супутниках Землі, радарах та інших аспектах. Тому це має важливе військове значення.

Магніти SMCO та магніти NDFEB використовуються для фокусування електронного променя в системі ракетних настанов. Магніти - це основні фокусувальні пристрої електронного променя, які передають дані на контрольну поверхню ракети. У кожному фокусуваному пристрої ракети становить приблизно 5-10 фунтів (2,27-4,54 кг) магнітів. Крім того, рідкісні земляні магніти також використовуються для керування двигунами та обертання руля#Руддерів літаків керованих ракет. Їх переваги - це сильніший магнетизм і легша вага, ніж початкові магніти Al Ni Co.

Застосування рідкісних лазерних матеріалів у сучасних військових технологіях

Лазер - це новий тип джерела світла, який має хорошу монохроматичність, спрямованість та узгодженість, і може досягти високої яскравості. Лазерні та рідкісні земні лазерні матеріали народилися одночасно. Поки що приблизно 90% лазерних матеріалів передбачають рідкісні землі. Наприклад, кристал алюмінієвого граната Yttrium - це широко використовуваний лазер, який може отримати безперервну високу потужність при кімнатній температурі. Застосування твердотільних лазерів у сучасних військових включає такі аспекти.

6.1 лазерний

Алюмінієвий гранат з ненодимієм, легований ітрієм, розроблений у Сполучених Штатах, Британії, Франції, Німеччині та інших країнах може виміряти відстань від 4000 ~ 20000 м з точністю 5 м. Системи озброєння, такі як МІ США, Німеччина Леопард II, Франція Леклер, Японський тип 90, Мекава Ізраїлю та останній британський танк 2 Challenger 2 використовують цей тип лазерного дальня. В даний час деякі країни розробляють нове покоління твердотільних лазерних діапазонів для безпеки очей людини, з діючими довжиною хвилі від 1,5 до 2,1 мкм. Сполучені Штати та міжнародна лазерна компанія також спільно використовували лазерний лазер літію, що лежить в ERBIUM, і розробила довжину хвилі лазерного дальності 1,73 мкм та сильно обладнаних військ. Лазерна довжина хвилі військових дальників Китаю становить 1,06 мкм, коливаючись від 200 до 7000 м. Запускаючи ракети дальньої дальності, ракети та супутники тестового зв'язку, Китай отримав важливі дані в вимірюванні діапазону через теодоліт лазерного телебачення.

6.2 Лазерне керівництво

Лазерні керовані бомби використовують лазери для термінального керівництва. Ціль опромінюється та лазером YAG, який випромінює десятки імпульсів в секунду. Імпульси кодуються, а легкі імпульси можуть керувати ракетною реакцією, тим самим запобігаючи перешкоді від запуску ракет та перешкод, встановлених ворогом. Наприклад, американська військова бомба GBV-15 Glide під назвою "Smart Bomb". Аналогічно, він також може бути використаний для виготовлення лазерних керованих снарядів.

6.3 Лазерне спілкування

Крім ND · YAG, можна використовувати для лазерного зв'язку, лазерний вихід кристала фосфатів літію тетри (III) (LNP) поляризований і простий у модуляції. Він вважається одним з найбільш перспективних мікро -лазерних матеріалів, придатних для джерела світла оптичної волоконної комунікації, і, як очікується, буде застосовуватися в інтегрованій оптиці та космічній комунікації. Крім того, монокристал Yttrium Залізний гранат (Y3Fe5O12) може використовуватися як різні магнітостатичні пристрої поверхневої хвилі шляхом процесу інтеграції мікрохвильової печі, що робить пристрої інтегрованими та мініатюрованими та має спеціальні програми в радарі дистанційного керування та телеметрії, навігації та електронних контрзахистів.

Застосування 7 рідкісних суперпровідних матеріалів у сучасних військових технологіях

Коли матеріал нижчий за певну температуру, явище, що опір дорівнює нулю, тобто виникає надпровідність. Температура - це критична температура (TC). Суперпровідники - антимагніти. Коли температура нижча за критичну температуру, суперпровідники відштовхують будь -яке магнітне поле, яке намагається застосувати до них. Це так званий ефект Мейснера. Додавання рідкісних елементів землі до надпровідних матеріалів може значно підвищити критичну температуру ТС. Це значно сприяло розробці та застосуванню надпровідних матеріалів. У 1980 -х роках Сполучені Штати, Японія та інші розвинені країни послідовно додали певну кількість лантануму, ітрію, європію, ERBIUM та інших рідкісних оксидів землі до оксиду барію та міді (II) оксидних сполук, які були змішані, натиснуті та зафіксовані для формування надпровідних церамічних матеріалів, що здійснюють велике застосування суперконконструктивних технологій.

7.1 Надпровідні інтегровані схеми

В останні роки іноземні країни провели дослідження щодо застосування надпровідних технологій в електронних комп'ютерах та розробили надпровідні інтегровані схеми з використанням надпровідних керамічних матеріалів. Якщо ця інтегрована схема використовується для виготовлення суперпровідних комп'ютерів, він має не лише невеликий розмір, легку вагу і зручно використовувати, але й має обчислювальну швидкість у 10 - 100 разів швидше, ніж напівпровідникові комп'ютери