Ứng dụng của vật liệu đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Trái đất hiếm,Được biết đến như là "kho báu" của các vật liệu mới, như một vật liệu chức năng đặc biệt, có thể cải thiện đáng kể chất lượng và hiệu suất của các sản phẩm khác, và được gọi là "vitamin" của ngành công nghiệp hiện đại. Không chỉ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp truyền thống như luyện kim, hóa dầu, gốm thủy tinh, kéo sợi len, da và nông nghiệp, mà còn đóng vai trò không thể thiếu trong các vật liệu như huỳnh quang, từ tính, laser Không gian vũ trụ, và ngành công nghiệp hạt nhân. Những công nghệ này đã được áp dụng thành công trong công nghệ quân sự, thúc đẩy rất nhiều sự phát triển của công nghệ quân sự hiện đại.

Vai trò đặc biệt được đóng bởiTrái đất hiếmCác vật liệu mới trong công nghệ quân sự hiện đại đã thu hút sự chú ý cao từ các chính phủ và chuyên gia của các quốc gia khác nhau, chẳng hạn như được liệt kê là yếu tố chính trong sự phát triển của các ngành công nghệ công nghệ cao và công nghệ quân sự của các bộ phận liên quan của các quốc gia như Hoa Kỳ và Nhật Bản.

Giới thiệu ngắn gọn vềTrái đất hiếms và mối quan hệ của họ với quân sự và quốc gia
Nói đúng ra, tất cả các yếu tố trái đất hiếm có một số ứng dụng quân sự, nhưng vai trò quan trọng nhất của họ trong các lĩnh vực quốc phòng và quân sự nên có trong các ứng dụng như laser, hướng dẫn laser và truyền thông laser.

Ứng dụng củaTrái đất hiếmThép vàTrái đất hiếmsắt dẻo trong công nghệ quân sự hiện đại

1.1 Ứng dụng củaTrái đất hiếmThép trong công nghệ quân sự hiện đại

Chức năng bao gồm hai khía cạnh: tinh chế và hợp kim, chủ yếu khử lưu huỳnh, khử oxy và loại bỏ khí, loại bỏ ảnh hưởng của các tạp chất có hại của điểm nóng chảy, tinh chế hạt và cấu trúc, ảnh hưởng đến điểm chuyển pha của thép và cải thiện tính chất cứng và tính chất cơ học. Nhân viên khoa học và công nghệ quân sự đã phát triển nhiều vật liệu đất hiếm phù hợp để sử dụng vũ khí bằng cách sử dụng các thuộc tính củaTrái đất hiếm.

1.1.1 Thép áo giáp

Ngay từ đầu những năm 1960, ngành công nghiệp vũ khí của Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng của đất hiếm trong thép và thép súng, và được sản xuất liên tiếpTrái đất hiếmThép áo giáp như 601, 603 và 623, mở ra một kỷ nguyên mới của các nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất bể ở Trung Quốc dựa trên sản xuất trong nước.

1.1.2Trái đất hiếmThép carbon

Vào giữa những năm 1960, Trung Quốc đã thêm 0,05%Trái đất hiếmcác yếu tố cho một loại thép carbon chất lượng cao nhất định để sản xuấtTrái đất hiếmThép carbon. Giá trị tác động bên của thép đất hiếm này được tăng 70% đến 100% so với thép carbon ban đầu và giá trị tác động ở -40 ℃ gần gấp đôi. Vỏ hộp mực có đường kính lớn làm bằng thép này đã được chứng minh thông qua các thử nghiệm chụp trong phạm vi bắn để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật. Hiện tại, Trung Quốc đã hoàn thiện và đưa nó vào sản xuất, nhận ra mong muốn lâu dài của Trung Quốc là thay thế đồng bằng thép trong vật liệu hộp mực.

1.1.3 Thép mangan cao và thép hiếm có đất đất hiếm

Trái đất hiếmThép mangan cao được sử dụng để sản xuất các tấm theo dõi xe tăng, trong khiTrái đất hiếmThép đúc được sử dụng để sản xuất cánh đuôi, phanh mõm và các thành phần cấu trúc pháo cho vỏ xỏ vỏ tốc độ cao. Điều này có thể làm giảm các bước xử lý, cải thiện việc sử dụng thép và đạt được các chỉ số chiến thuật và kỹ thuật.

1.2 Ứng dụng gang Nodular đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Trước đây, các vật liệu đạn của buồng phía trước của Trung Quốc được làm bằng gang bán cứng làm từ sắt lợn chất lượng cao được trộn với thép phế liệu 30% đến 40%. Do sức mạnh thấp, độ giòn cao, sự phân mảnh hiệu quả thấp và không sắc nét sau vụ nổ và sức mạnh tiêu diệt yếu, sự phát triển của các cơ thể đạn của buồng phía trước đã từng bị hạn chế. Kể từ năm 1963, nhiều calibers của vỏ vữa đã được sản xuất bằng cách sử dụng sắt dẻo đất hiếm, đã làm tăng tính chất cơ học của chúng lên 1-2 lần, nhân lên số lượng các mảnh hiệu quả và làm sắc nét các cạnh của các mảnh, tăng cường sức mạnh tiêu diệt của chúng. Vỏ chiến đấu của một loại vỏ đại bác và vỏ súng trường được làm từ vật liệu này ở nước ta có một số lượng phân mảnh hiệu quả tốt hơn một chút và bán kính tiêu diệt dày đặc so với vỏ thép.

Ứng dụng của màu sắc màuHợp kim đất hiếmS như magiê và nhôm trong công nghệ quân sự hiện đại

Trái đất hiếmCó hoạt động hóa học cao và bán kính nguyên tử lớn. Khi được thêm vào kim loại màu và hợp kim của chúng, chúng có thể tinh chỉnh kích thước hạt, ngăn chặn sự phân tách, loại bỏ khí, tạp chất và tinh chế và cải thiện cấu trúc kim loại, từ đó đạt được các mục tiêu toàn diện như cải thiện tính chất cơ học, tính chất vật lý và hiệu suất xử lý. Công nhân vật chất trong nước và nước ngoài đã sử dụng các tài sản củaTrái đất hiếmđể phát triển mớiTrái đất hiếmHợp kim magiê, hợp kim nhôm, hợp kim titan và hợp kim nhiệt độ cao. Những sản phẩm này đã được sử dụng rộng rãi trong các công nghệ quân sự hiện đại như máy bay chiến đấu, máy bay tấn công, máy bay trực thăng, xe máy không người lái và vệ tinh tên lửa.

2.1Trái đất hiếmHợp kim magiê

Trái đất hiếmHợp kim magiê có cường độ cụ thể cao, có thể giảm trọng lượng máy bay, cải thiện hiệu suất chiến thuật và có triển vọng ứng dụng rộng rãi. CácTrái đất hiếmHợp kim magiê được phát triển bởi Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (sau đây gọi là AVIC) bao gồm khoảng 10 loại hợp kim magiê đúc và hợp kim magiê bị biến dạng, nhiều trong số đó đã được sử dụng trong sản xuất và có chất lượng ổn định. Ví dụ, hợp kim magiê đúc ZM 6 với Neodymium kim loại đất hiếm vì phụ gia chính đã được mở rộng để được sử dụng trong các bộ phận quan trọng như vỏ giảm phía sau của máy bay trực thăng, sườn cánh máy bay chiến đấu và tấm áp suất chì rôto cho máy phát 30 kW. BM25 hợp kim Magiê có độ bền cao của Trái đất được phát triển cùng với Tập đoàn Hàng không Trung Quốc và Tập đoàn kim loại không có nước đã thay thế một số hợp kim nhôm cường độ trung bình và đã được áp dụng trong máy bay tác động.

2.2Trái đất hiếmHợp kim Titan

Đầu những năm 1970, Viện Vật liệu Hàng không Bắc Kinh (được gọi là Viện) đã thay thế một số nhôm và silicon bằngkim loại đất hiếm Cerium (Ce) Trong các hợp kim titan Ti-A1-MO, hạn chế sự kết tủa của các pha giòn và cải thiện khả năng chống nhiệt và ổn định nhiệt của hợp kim. Trên cơ sở này, một cerium có chứa hợp kim Titan có nhiệt độ cao ZT3 được phát triển. So với các hợp kim quốc tế tương tự, nó có một số ưu điểm nhất định trong khả năng chống nhiệt, sức mạnh và hiệu suất quá trình. Vỏ máy nén được sản xuất với nó được sử dụng cho động cơ W PI3 II, giảm trọng lượng của mỗi máy bay 39 kg và tăng tỷ lệ lực đẩy lên 1,5%. Ngoài ra, các bước xử lý giảm khoảng 30%, đạt được lợi ích kinh tế và kỹ thuật đáng kể, lấp đầy khoảng cách sử dụng vỏ titan đúc cho động cơ hàng không ở Trung Quốc trong điều kiện 500. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có nhữngoxit ceriumCác hạt trong cấu trúc vi mô của hợp kim ZT3 có chứaCerium.CeriumKết hợp một phần oxy trong hợp kim để tạo thành vật liệu chịu lửa và độ cứng caooxit đất hiếmVật liệu, CE2O3. Những hạt này cản trở sự chuyển động của trật khớp trong biến dạng hợp kim, cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao của hợp kim.Ceriumnắm bắt một số tạp chất khí (đặc biệt là tại các ranh giới hạt), có thể tăng cường hợp kim trong khi vẫn duy trì sự ổn định nhiệt tốt. Đây là nỗ lực đầu tiên để áp dụng lý thuyết về tăng cường điểm chất tan khó khăn trong việc đúc hợp kim titan. Ngoài ra, sau nhiều năm nghiên cứu, Viện Vật liệu Hàng không đã phát triển ổn định và không tốn kémoxit yttriVật liệu cát và bột trong quy trình đúc chính xác của giải pháp hợp kim Titan, sử dụng công nghệ xử lý khoáng hóa đặc biệt. Nó đã đạt được mức độ tốt trong trọng lực, độ cứng và độ ổn định cụ thể đối với chất lỏng titan. Về mặt điều chỉnh và kiểm soát hiệu suất của bùn vỏ, nó đã cho thấy sự vượt trội hơn. Ưu điểm nổi bật của việc sử dụng vỏ oxit yttri để sản xuất các vật đúc titan là, trong điều kiện chất lượng và mức độ của các vật đúc có thể so sánh với quy trình lớp bề mặt vonfram, có thể sản xuất đúc hợp kim titan mỏng hơn so với quy trình lớp bề mặt vonfram. Hiện tại, quá trình này đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các máy bay, động cơ và đúc dân sự khác nhau.

2.3Trái đất hiếmHợp kim nhôm

Hợp kim nhôm đúc nhiệt HZL206 có chứa đất hiếm được phát triển bởi AVIC có đặc tính cơ học nhiệt độ cao và nhiệt độ phòng so với niken có chứa hợp kim ở nước ngoài, và đã đạt đến mức độ cao của các hợp kim tương tự ở nước ngoài. Bây giờ nó được sử dụng như một van chịu áp suất cho máy bay trực thăng và máy bay chiến đấu với nhiệt độ làm việc là 300, thay thế hợp kim thép và titan. Giảm trọng lượng cấu trúc và đã được đưa vào sản xuất hàng loạt. Độ bền kéo củaTrái đất hiếmHợp kim ZL117 nhôm silicon ở 200-300 cao hơn so với hợp kim piston Tây Đức KS280 và KS282 của Tây Đức. Điện trở hao mòn của nó cao hơn 4-5 lần so với hợp kim piston thường được sử dụng ZL108, với hệ số mở rộng tuyến tính nhỏ và độ ổn định kích thước tốt. Nó đã được sử dụng trong các phụ kiện hàng không KY-5, máy nén khí KY-7 và pít-tông mô hình hàng không. Việc bổ sungTrái đất hiếmCác yếu tố hợp kim nhôm cải thiện đáng kể các tính chất vi cấu trúc và cơ học. Cơ chế hoạt động của các nguyên tố đất hiếm trong hợp kim nhôm là tạo thành một phân phối phân tán, và các hợp chất nhôm nhỏ đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng cường giai đoạn thứ hai; Việc bổ sungTrái đất hiếmCác yếu tố đóng một vai trò trong việc khử khí và thanh lọc, do đó giảm số lượng lỗ chân lông trong hợp kim và cải thiện hiệu suất của nó;Trái đất hiếmCác hợp chất nhôm, như các hạt nhân tinh thể không đồng nhất để tinh chỉnh các hạt và pha eutectic, cũng là một loại biến đổi; Các yếu tố đất hiếm thúc đẩy sự hình thành và tinh chỉnh các pha giàu sắt, làm giảm tác động có hại của chúng. α, lượng dung dịch rắn trong A1 giảm khi tăngTrái đất hiếmNgoài ra, cũng có lợi cho việc cải thiện sức mạnh và độ dẻo.

Ứng dụng củaTrái đất hiếmVật liệu đốt trong công nghệ quân sự hiện đại

3.1 thuần khiếtkim loại đất hiếm

Nguyên chấtkim loại đất hiếm, do tính chất hóa học hoạt động của chúng, có xu hướng phản ứng với oxy, lưu huỳnh và nitơ để tạo thành các hợp chất ổn định. Khi bị ma sát và tác động dữ dội, tia lửa có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy. Do đó, ngay từ năm 1908, nó đã được làm thành Flint. Nó đã được tìm thấy rằng trong số 17Trái đất hiếmcác yếu tố, sáu yếu tố bao gồmCerium, lanthanum, Neodymium, Praseodymium, Samarium, VàyttriCó hiệu suất đốt cháy đặc biệt tốt. Mọi người đã biến các thuộc tính đốt phá của rlà kim loại trái đấtthành nhiều loại vũ khí gây cháy, chẳng hạn như tên lửa của Hoa Kỳ 82 227 kg, sử dụngkim loại đất hiếmLớp lót, không chỉ tạo ra hiệu ứng tiêu diệt nổ mà còn là hiệu ứng đốt cháy. Đầu đạn tên lửa "Người đàn ông giảm xóc" của Mỹ được trang bị 108 thanh vuông kim loại trái đất hiếm làm lớp lót, thay thế một số mảnh vỡ được đúc sẵn. Các xét nghiệm nổ thuốc tĩnh đã chỉ ra rằng khả năng đốt cháy nhiên liệu hàng không của nó cao hơn 44% so với các loại không có dây.

3.2 Hỗn hợpkim loại đất hiếms

Do giá cao của tinh khiếtkim loại đất hiếm,Các quốc gia khác nhau sử dụng rộng rãi compositekim loại đất hiếms trong vũ khí đốt. Tổng hợpkim loại đất hiếmTác nhân đốt được nạp vào vỏ kim loại dưới áp suất cao, với mật độ tác nhân đốt là (1.9 ~ 2.1) × 103 kg/m3, tốc độ đốt cháy 1.3-1,5 m/s, đường kính ngọn lửa khoảng 500 mm, nhiệt độ ngọn lửa cao tới 1715-2000. Sau khi đốt cháy, thời gian sưởi ấm cơ thể sợi đốt dài hơn 5 phút. Trong Chiến tranh Việt Nam, quân đội Hoa Kỳ đã phóng một quả lựu đạn phát sinh 40mm bằng cách sử dụng một bệ phóng và lớp lót đánh lửa bên trong được làm bằng kim loại trái đất hiếm hỗn hợp. Sau khi đạn nổ, mỗi mảnh với một lớp lót đốt cháy có thể đốt cháy mục tiêu. Vào thời điểm đó, việc sản xuất bom hàng tháng đạt vòng 2000, với tối đa 260000 vòng.

3.3Trái đất hiếmHợp kim đốt

ATrái đất hiếmHợp kim đốt trọng lượng 100 g có thể tạo thành 200-3000 tia lửa với diện tích bao phủ lớn, tương đương với bán kính giết người của áo giáp và vỏ giáp. Do đó, sự phát triển của đạn dược đa chức năng với sức mạnh đốt đã trở thành một trong những hướng chính của phát triển đạn dược trong và ngoài nước. Đối với vỏ bọc áo giáp và áo giáp xỏ vỏ, hiệu suất chiến thuật của chúng đòi hỏi sau khi xâm nhập áo giáp xe tăng của kẻ thù, chúng cũng có thể đốt cháy nhiên liệu và đạn dược của chúng để phá hủy hoàn toàn xe tăng. Đối với lựu đạn, cần phải đốt cháy các nguồn cung cấp quân sự và các cơ sở chiến lược trong phạm vi giết người của chúng. Được biết, một quả bom phát sinh kim loại đất hiếm ở Hoa Kỳ có thân hình được làm từ nylon gia cố sợi thủy tinh và lõi hợp kim đất hiếm hỗn hợp, được sử dụng để có tác dụng tốt hơn đối với các mục tiêu có chứa nhiên liệu hàng không và các vật liệu tương tự.

Áp dụng 4Trái đất hiếmVật liệu bảo vệ quân sự và công nghệ hạt nhân

4.1 Ứng dụng trong công nghệ bảo vệ quân sự

Các yếu tố đất hiếm có tính chất kháng bức xạ. Trung tâm quốc gia về mặt cắt ngang neutron ở Hoa Kỳ đã sử dụng các vật liệu polymer làm chất nền và tạo ra hai loại tấm có độ dày 10 mm có hoặc không có thêm các yếu tố đất hiếm để thử nghiệm bảo vệ bức xạ. Kết quả cho thấy hiệu ứng che chắn neutron nhiệt củaTrái đất hiếmVật liệu polymer tốt hơn 5-6 lần so vớiTrái đất hiếmVật liệu polymer miễn phí. Các vật liệu đất hiếm với các yếu tố được thêm vào nhưSamarium, Europium, Gadolinium, Dysprosium, vv có tiết diện hấp thụ neutron cao nhất và có tác dụng tốt trong việc thu thập neutron. Hiện tại, các ứng dụng chính của vật liệu chống bức xạ đất hiếm trong công nghệ quân sự bao gồm các khía cạnh sau.

4.1.1 Che chắn bức xạ hạt nhân

Hoa Kỳ sử dụng 1% boron và 5% các yếu tố đất hiếmGadolinium, Samarium, VàlanthanumĐể tạo bê tông chống bức xạ dày 600m để che chắn các nguồn neutron phân hạch trong các lò phản ứng bể bơi. Pháp đã phát triển một vật liệu bảo vệ bức xạ trái đất quý hiếm bằng cách thêm borides,Trái đất hiếmcác hợp chất, hoặcHợp kim đất hiếmĐể than chì làm chất nền. Chất độn của vật liệu che chắn tổng hợp này được yêu cầu phân phối đều và được tạo thành các bộ phận đúc sẵn, được đặt xung quanh kênh lò phản ứng theo các yêu cầu khác nhau của các bộ phận che chắn.

4.1.2 Phân che bức xạ nhiệt bể chứa

Nó bao gồm bốn lớp veneer, với tổng độ dày 5-20 cm. Lớp đầu tiên được làm bằng nhựa cốt sợi thủy tinh, với bột vô cơ được thêm vào với 2%Trái đất hiếmcác hợp chất như chất độn để chặn neutron nhanh và hấp thụ neutron chậm; Các lớp thứ hai và thứ ba thêm than chì boron, polystyrene và các nguyên tố đất hiếm chiếm 10% tổng số lượng chất độn vào trước để chặn neutron năng lượng trung gian và hấp thụ neutron nhiệt; Lớp thứ tư sử dụng than chì thay vì sợi thủy tinh và thêm 25%Trái đất hiếmCác hợp chất để hấp thụ neutron nhiệt.

4.1.3 Những người khác

Áp dụngTrái đất hiếmLớp phủ chống bức xạ với xe tăng, tàu, nơi trú ẩn và các thiết bị quân sự khác có thể có hiệu ứng chống bức xạ.

4.2 Ứng dụng trong công nghệ hạt nhân

Trái đất hiếmoxit yttriCó thể được sử dụng như một chất hấp thụ dễ cháy cho nhiên liệu uranium trong các lò phản ứng nước sôi (BWRS). Trong số tất cả các yếu tố,GadoliniumCó khả năng hấp thụ neutron mạnh nhất, với khoảng 4600 mục tiêu mỗi nguyên tử. Mỗi tự nhiênGadoliniumNguyên tử hấp thụ trung bình 4 neutron trước khi thất bại. Khi trộn với uranium có thể phân hạch,GadoliniumCó thể thúc đẩy đốt cháy, giảm mức tiêu thụ uranium và tăng sản lượng năng lượng.Oxit gadoliniumkhông tạo ra các sản phẩm phụ có hại như deuterium như boron cacbua và có thể tương thích với cả nhiên liệu uranium và vật liệu phủ của nó trong các phản ứng hạt nhân. Lợi thế của việc sử dụngGadoliniumthay vì boron làGadoliniumCó thể được trộn trực tiếp với uranium để ngăn chặn sự mở rộng thanh nhiên liệu hạt nhân. Theo thống kê, hiện có 149 lò phản ứng hạt nhân theo kế hoạch trên toàn thế giới, trong đó 115 lò phản ứng nước áp lực sử dụng đất hiếmoxit gadolinium. Trái đất hiếmSamarium, Europium, VàDysprosiumđã được sử dụng làm chất hấp thụ neutron trong các nhà lai tạo neutron.Trái đất hiếm yttriCó một mặt cắt nhỏ trong neutron và có thể được sử dụng làm vật liệu ống cho các lò phản ứng muối nóng chảy. Lá mỏng với thêmTrái đất hiếm GadoliniumVàDysprosiumcó thể được sử dụng làm máy dò trường neutron trong kỹ thuật hàng không vũ trụ và công nghiệp hạt nhân, một lượng nhỏTrái đất hiếmThuliumVàErbiumcó thể được sử dụng làm vật liệu đích cho máy phát điện neutron ống kín vàoxit đất hiếmGốm kim loại sắt Europium có thể được sử dụng để làm cho các tấm hỗ trợ kiểm soát lò phản ứng được cải thiện.Trái đất hiếmGadoliniumCũng có thể được sử dụng làm phụ gia lớp phủ để ngăn chặn bức xạ neutron và xe bọc thép được phủ các lớp phủ đặc biệt có chứaoxit gadoliniumcó thể ngăn chặn bức xạ neutron.Trái đất hiếm Ytterbiumđược sử dụng trong thiết bị để đo địa chất gây ra bởi vụ nổ hạt nhân dưới lòng đất. KhiEart hiếmhYtterbiumchịu lực lượng, điện trở tăng và sự thay đổi điện trở có thể được sử dụng để tính toán áp lực mà nó phải chịu. Liên kếtTrái đất hiếm GadoliniumLá lắng đọng bởi sự lắng đọng hơi và lớp phủ so le với một yếu tố nhạy cảm ứng suất có thể được sử dụng để đo căng thẳng hạt nhân cao.

5, ứng dụng củaTrái đất hiếmVật liệu nam châm vĩnh cửu trong công nghệ quân sự hiện đại

CácTrái đất hiếmVật liệu nam châm vĩnh cửu, được ca ngợi là thế hệ mới của các vị vua từ tính, hiện được gọi là vật liệu nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao nhất. Nó có tính chất từ ​​tính cao hơn 100 lần so với thép từ tính được sử dụng trong các thiết bị quân sự vào những năm 1970. Hiện tại, nó đã trở thành một vật liệu quan trọng trong giao tiếp công nghệ điện tử hiện đại, được sử dụng trong các ống sóng và các bộ tuần hoàn trong các vệ tinh đất nhân tạo, radar và các trường khác. Do đó, nó có ý nghĩa quân sự đáng kể.

SamariumNam châm coban và nam châm Boron sắt Neodymium được sử dụng để tập trung chùm tia điện tử trong các hệ thống hướng dẫn tên lửa. Nam châm là các thiết bị lấy nét chính cho dầm electron và truyền dữ liệu đến bề mặt điều khiển của tên lửa. Có khoảng 5-10 pounds (2,27-4,54 kg) nam châm trong mỗi thiết bị hướng dẫn tập trung của tên lửa. Ngoài ra,Trái đất hiếmNam châm cũng được sử dụng để điều khiển động cơ điện và xoay bánh lái của tên lửa có hướng dẫn. Ưu điểm của chúng nằm ở tính chất từ ​​tính mạnh hơn và trọng lượng nhẹ hơn so với nam châm coban niken nhôm ban đầu.

6. Áp dụng củaTrái đất hiếmVật liệu laser trong công nghệ quân sự hiện đại

Laser là một loại nguồn sáng mới có tính đơn sắc, định hướng và sự gắn kết tốt, và có thể đạt được độ sáng cao. Laser vàTrái đất hiếmVật liệu laser được sinh ra đồng thời. Cho đến nay, khoảng 90% vật liệu laser liên quan đếnTrái đất hiếm. Ví dụ,yttriTinh thể garnet nhôm là một laser được sử dụng rộng rãi có thể đạt được sản lượng cao liên tục ở nhiệt độ phòng. Việc áp dụng laser trạng thái rắn trong quân đội hiện đại bao gồm các khía cạnh sau.

6.1 Phạm vi laser

CácNeodymiumpha tạpyttriMáy đo laser bằng nhôm garnet được phát triển bởi các quốc gia như Hoa Kỳ, Anh, Pháp và Đức có thể đo khoảng cách lên tới 4000 đến 20000 mét với độ chính xác 5 mét. Các hệ thống vũ khí như MI của Mỹ, Leopard II, Leclerc của Pháp, loại 90 của Nhật Bản, Mecca của Israel, và xe tăng Challenger 2 phát triển mới nhất của Anh đều sử dụng loại máy đo laser này. Hiện tại, một số quốc gia đang phát triển một thế hệ máy bay laser rắn mới cho an toàn mắt người, với phạm vi bước sóng hoạt động là 1,5-2,1 μ M.Holmiumpha tạpyttriLaser lithium fluoride ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, với bước sóng hoạt động là 2,06 m, dao động lên tới 3000 m. Hoa Kỳ cũng đã hợp tác với các công ty laser quốc tế để phát triển một pha tạp erbiumyttriLaser lithium fluoride với bước sóng 1,73 μ m's laser rangefinder và được trang bị rất nhiều với quân đội. Bước sóng laser của máy đo tốc độ quân sự của Trung Quốc là 1,06 μ m, dao động từ 200 đến 7000 m. Trung Quốc có được dữ liệu quan trọng từ các loại thuốc lá truyền hình laser trong các phép đo phạm vi mục tiêu trong quá trình phóng tên lửa, tên lửa và các vệ tinh truyền thông thử nghiệm tầm xa.

6.2 Hướng dẫn laser

Bom dẫn đường laser sử dụng laser cho hướng dẫn thiết bị đầu cuối. Laser ND · YAG, phát ra hàng chục xung mỗi giây, được sử dụng để chiếu xạ laser đích. Các xung được mã hóa và các xung ánh sáng có thể tự hướng dẫn phản ứng tên lửa, do đó ngăn chặn sự can thiệp từ việc phóng tên lửa và các chướng ngại vật do kẻ thù đặt ra. Quả bom tàu ​​lượn GBV-15 của quân đội Hoa Kỳ, còn được gọi là "Bom sành". Tương tự, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất vỏ có hướng dẫn laser.

6.3 Truyền thông laser

Ngoài ND · yag, sản lượng laser của lithiumNeodymiumTinh thể phốt phát (LNP) được phân cực và dễ điều chỉnh, làm cho nó trở thành một trong những vật liệu laser vi mô hứa hẹn nhất. Nó phù hợp như một nguồn sáng cho giao tiếp sợi quang và dự kiến ​​sẽ được áp dụng trong quang học tích hợp và giao tiếp vũ trụ. Ngoài ra,yttriCó thể sử dụng tinh thể đơn Garnet (Y3Fe5O12) như các thiết bị sóng bề mặt từ tính khác nhau bằng công nghệ tích hợp vi sóng, làm cho các thiết bị được tích hợp và thu nhỏ, và có các ứng dụng đặc biệt trong điều khiển từ xa radar, từ xa, điều hướng và các biện pháp đối phó điện tử.

7. Ứng dụng củaTrái đất hiếmVật liệu siêu dẫn trong công nghệ quân sự hiện đại

Khi một vật liệu nhất định trải nghiệm điện trở bằng không dưới một nhiệt độ nhất định, nó được gọi là siêu dẫn, đó là nhiệt độ tới hạn (TC). Chất siêu dẫn là một loại vật liệu chống vi trùng đẩy lùi mọi nỗ lực áp dụng từ trường dưới nhiệt độ tới hạn, được gọi là hiệu ứng Meisner. Thêm các yếu tố đất hiếm vào các vật liệu siêu dẫn có thể làm tăng đáng kể TC nhiệt độ tới hạn. Điều này thúc đẩy rất nhiều sự phát triển và ứng dụng của các vật liệu siêu dẫn. Trong những năm 1980, các nước phát triển như Hoa Kỳ và Nhật Bản đã thêm một số lượng nhất địnhoxit đất hiếms chẳng hạn nhưlanthanum, yttri,Europium, VàErbiumđến bari oxit vàoxit đồngCác hợp chất, được trộn, ép và thiêu kết để tạo thành các vật liệu gốm siêu dẫn, làm cho ứng dụng rộng rãi của công nghệ siêu dẫn, đặc biệt là trong các ứng dụng quân sự, rộng hơn.

7.1 Mạch tích hợp siêu dẫn

Trong những năm gần đây, nghiên cứu về ứng dụng công nghệ siêu dẫn trong máy tính điện tử đã được thực hiện ở nước ngoài và các mạch tích hợp siêu dẫn đã được phát triển bằng cách sử dụng vật liệu gốm siêu dẫn. Nếu loại mạch tích hợp này được sử dụng để sản xuất các máy tính siêu dẫn, nó sẽ không chỉ có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và thuận tiện để sử dụng mà còn có tốc độ tính toán nhanh hơn 10 đến 100 lần so với máy tính bán dẫn, với các hoạt động điểm nổi đạt 300 đến 1 tỷ lần mỗi giây. Do đó, quân đội Hoa Kỳ dự đoán rằng một khi các máy tính siêu dẫn được giới thiệu, chúng sẽ trở thành một "số nhân" cho hiệu quả chiến đấu của hệ thống C1 trong quân đội.

7.2 Công nghệ thăm dò từ tính siêu dẫn

Các thành phần nhạy cảm từ được làm từ vật liệu gốm siêu dẫn có một khối lượng nhỏ, giúp dễ dàng đạt được sự tích hợp và mảng. Chúng có thể hình thành các hệ thống phát hiện đa kênh và đa kênh, làm tăng đáng kể dung lượng thông tin đơn vị và cải thiện đáng kể khoảng cách phát hiện và độ chính xác của máy dò từ tính. Việc sử dụng từ kế siêu dẫn không chỉ có thể phát hiện các mục tiêu di chuyển như xe tăng, xe và tàu ngầm, mà còn đo kích thước của chúng, dẫn đến những thay đổi đáng kể về chiến thuật và công nghệ như chống xe tăng và chiến tranh chống tàu ngầm.

Có báo cáo rằng Hải quân Hoa Kỳ đã quyết định phát triển một vệ tinh viễn thám bằng cách sử dụng cái nàyTrái đất hiếmVật liệu siêu dẫn để thể hiện và cải thiện công nghệ viễn thám truyền thống. Vệ tinh này được gọi là Đài quan sát hình ảnh Trái đất hải quân đã được ra mắt vào năm 2000.

8. Ứng dụng củaTrái đất hiếmVật liệu từ tính khổng lồ trong công nghệ quân sự hiện đại

Trái đất hiếmCác vật liệu từ tính khổng lồ là một loại vật liệu chức năng mới mới được phát triển vào cuối những năm 1980 ở nước ngoài. Chủ yếu đề cập đến các hợp chất sắt đất hiếm. Loại vật liệu này có giá trị từ tính lớn hơn nhiều so với sắt, niken và các vật liệu khác, và hệ số từ tính của nó cao hơn khoảng 102-103 lần so với vật liệu từ tính nói chung, do đó, nó được gọi là vật liệu từ tính lớn hoặc khổng lồ. Trong số tất cả các vật liệu thương mại, các vật liệu từ tính khổng lồ của Trái đất hiếm có giá trị biến dạng và năng lượng cao nhất theo hành động vật lý. Đặc biệt với sự phát triển thành công của hợp kim từ tính terfenol-D, một kỷ nguyên mới của vật liệu từ tính đã được mở ra. Khi terfenol-D được đặt trong từ trường, sự thay đổi kích thước của nó lớn hơn vật liệu từ tính thông thường, cho phép đạt được một số chuyển động cơ học chính xác. Hiện tại, nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau, từ hệ thống nhiên liệu, điều khiển van chất lỏng, định vị vi mô đến bộ truyền động cơ học cho kính thiên văn không gian và bộ điều chỉnh cánh máy bay. Sự phát triển của công nghệ vật liệu Terfenol-D đã đạt được tiến bộ đột phá trong công nghệ chuyển đổi cơ điện. Và nó đã đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ tiên tiến, công nghệ quân sự và hiện đại hóa các ngành công nghiệp truyền thống. Việc áp dụng các vật liệu từ tính trái đất hiếm trong quân đội hiện đại chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:

8.1 Sonar

Tần số phát xạ chung của sonar là trên 2 kHz, nhưng sonar tần số thấp dưới tần số này có những ưu điểm đặc biệt của nó: tần số càng thấp, sự suy giảm càng nhỏ, sóng âm thanh càng xa và càng ít ảnh hưởng đến việc che chắn tiếng vang dưới nước. Các sonar làm từ vật liệu terfenol-D có thể đáp ứng các yêu cầu của công suất cao, khối lượng nhỏ và tần số thấp, vì vậy chúng đã phát triển nhanh chóng.

8.2 Đầu dò cơ học điện

Chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị hành động được kiểm soát nhỏ - bộ truyền động. Bao gồm độ chính xác kiểm soát đạt đến cấp độ nanomet, cũng như máy bơm servo, hệ thống phun nhiên liệu, phanh, vv được sử dụng cho xe hơi quân sự, máy bay quân sự và tàu vũ trụ, robot quân sự, v.v.

8.3 Cảm biến và thiết bị điện tử

Chẳng hạn như từ kế bỏ túi, cảm biến để phát hiện sự dịch chuyển, lực và gia tốc và các thiết bị sóng âm bề mặt có thể điều chỉnh. Loại thứ hai được sử dụng cho các cảm biến pha trong các thành phần mỏ, sonar và lưu trữ trong máy tính.

9. Các vật liệu khác

Các vật liệu khác nhưTrái đất hiếmvật liệu phát quang,Trái đất hiếmVật liệu lưu trữ hydro, vật liệu từ tính khổng lồ đất hiếm,Trái đất hiếmvật liệu làm lạnh từ tính vàTrái đất hiếmTất cả các vật liệu lưu trữ quang học đã được áp dụng thành công trong quân đội hiện đại, cải thiện đáng kể hiệu quả chiến đấu của vũ khí hiện đại. Ví dụ,Trái đất hiếmVật liệu phát quang đã được áp dụng thành công cho các thiết bị tầm nhìn ban đêm. Trong gương tầm nhìn ban đêm, phốt pho đất hiếm chuyển đổi photpho (năng lượng ánh sáng) thành các electron, được tăng cường thông qua hàng triệu lỗ nhỏ trong mặt phẳng kính hiển vi sợi quang, phản chiếu qua lại từ tường, giải phóng nhiều electron hơn. Một số phốt pho đất hiếm ở đầu đuôi chuyển đổi các electron trở lại thành photon, vì vậy hình ảnh có thể được nhìn thấy bằng thị kính. Quá trình này tương tự như màn hình tivi, trong đóTrái đất hiếmBột huỳnh quang phát ra một hình ảnh màu nhất định lên màn hình. Ngành công nghiệp Mỹ thường sử dụng Niobium Pentoxide, nhưng đối với các hệ thống tầm nhìn ban đêm để thành công, yếu tố đất hiếmlanthanumlà một thành phần quan trọng. Trong Chiến tranh vùng Vịnh, các lực lượng đa quốc gia đã sử dụng những kính nhìn tầm nhìn ban đêm này để quan sát các mục tiêu của quân đội Iraq hết lần này đến lần khác, để đổi lấy một chiến thắng nhỏ.

10 .clusion

Sự phát triển củaTrái đất hiếmCông nghiệp đã thúc đẩy một cách hiệu quả sự tiến bộ toàn diện của công nghệ quân sự hiện đại, và việc cải thiện công nghệ quân sự cũng đã thúc đẩy sự phát triển thịnh vượng củaTrái đất hiếmngành công nghiệp. Tôi tin rằng với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học và công nghệ thế giới,Trái đất hiếmCác sản phẩm sẽ đóng một vai trò lớn hơn trong việc phát triển công nghệ quân sự hiện đại với các chức năng đặc biệt của chúng và mang lại những lợi ích xã hội kinh tế và nổi bật rất lớn choTrái đất hiếmchính ngành công nghiệp.