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

Đất hiếm,được gọi là "kho báu" của vật liệu mới, là vật liệu chức năng đặc biệt, có thể cải thiện đáng kể chất lượng và hiệu suất của các sản phẩm khác, được gọi là "vitamin" của ngành công nghiệp hiện đại. Chúng 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, truyền thông sợi quang, năng lượng lưu trữ hydro, siêu dẫn, v.v., Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và mức độ phát triển của các ngành công nghệ cao mới nổi như dụng cụ quang học, điện tử, hàng không vũ trụ và công nghiệp hạt nhân. Những công nghệ này đã được ứng dụng thành công trong công nghệ quân sự, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của công nghệ quân sự hiện đại.

Vai trò đặc biệt được đóng bởiđất hiếmVật liệu mới trong công nghệ quân sự hiện đại đã thu hút sự quan tâm cao từ chính phủ và chuyên gia nhiều nước, được các bộ ngành liên quan của nhiều nước như Hoa Kỳ, Nhật Bản coi là yếu tố then chốt trong phát triển công nghệ cao và công nghệ quân sự.

Giới thiệu tóm tắt vềĐất hiếmvà Mối quan hệ của họ với Quân đội và Quốc phòng
Nói một cách chính xác, tất cả các nguyên tố đất hiếm đều có những ứng dụng quân sự nhất định, nhưng vai trò quan trọng nhất của chúng trong lĩnh vực quốc phòng và quân sự phải là các ứng dụng như đo khoảng cách bằng laser, dẫn đường bằng laser và liên lạc bằng laser.

Ứng dụng củađất hiếmthép vàđất hiếmgang dẻo trong công nghệ quân sự hiện đại

1.1 Ứng dụng củaĐất hiếmThép trong công nghệ quân sự hiện đại

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

1.1.1 Thép giáp

Ngay từ đầu những năm 1960, ngành công nghiệp vũ khí của Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng đất hiếm trong thép áo giáp và thép súng, và liên tiếp sản xuấtđất hiếmthép giáp như 601, 603 và 623, mở ra kỷ nguyên mới về nguyên liệu thô quan trọng cho sản xuất xe tăng tại Trung Quốc dựa trên sản xuất trong nước.

1.1.2Đất hiếmthép cacbon

Vào giữa những năm 1960, Trung Quốc đã tăng thêm 0,05%đất hiếmcác yếu tố để tạo ra một loại thép cacbon chất lượng cao nhất địnhđất hiếmthép cacbon. Giá trị tác động ngang của loại thép đất hiếm này tăng từ 70% đến 100% so với thép cacbon ban đầu, giá trị tác động ở nhiệt độ -40 ℃ gần như tăng gấp đôi. Vỏ đạn đường kính lớn làm bằng loại thép này đã được chứng minh qua các cuộc thử nghiệm bắn trong trường bắn là đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật. Hiện tại, Trung Quốc đã hoàn thiện và đưa vào sản xuất, hiện thực hóa mong muốn lâu dài của Trung Quốc là thay thế đồng bằng thép trong vật liệu vỏ đạn.

1.1.3 Thép đất hiếm mangan cao và thép đúc đất hiếm

Đất hiếmthép mangan cao được sử dụng để sản xuất tấm ray xe tăng, trong khiđất hiếmthép đúc được sử dụng để chế tạo cánh đuôi, phanh mõm và các thành phần kết cấu pháo binh cho đạn xuyên phá tốc độ cao. Điều này có thể 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 của gang cầu đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Trước đây, vật liệu đạn buồng trước của Trung Quốc được làm bằng gang bán cứng làm từ gang thỏi chất lượng cao trộn với 30% đến 40% thép phế liệu. Do độ bền thấp, độ giòn cao, độ phân mảnh hiệu quả thấp và không sắc sau khi nổ và sức sát thương yếu nên việc phát triển thân đạn buồng trước đã từng bị hạn chế. Từ năm 1963, nhiều cỡ đạn cối đã được sản xuất bằng gang dẻo đất hiếm, làm tăng tính chất cơ học của chúng lên 1-2 lần, tăng số lượng mảnh hiệu quả và làm sắc cạnh của các mảnh, tăng đáng kể sức sát thương của chúng. Đạn chiến đấu của một số loại đạn pháo và đạn pháo dã chiến được làm bằng vật liệu này ở nước ta có số lượng mảnh hiệu quả và bán kính sát thương dày đặc tốt hơn một chút so với đạn thép.

Ứng dụng của kim loại màuhợp kim đất hiếms như magiê và nhôm trong công nghệ quân sự hiện đại

Đất hiếmcó hoạt tính 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 ngừa sự phân tách, loại bỏ khí, tạp chất và tinh chế, cải thiện cấu trúc kim loại, do đó đạt được các mục tiêu toàn diện như cải thiện tính chất cơ học, tính chất vật lý và hiệu suất gia công. Công nhân vật liệu trong và ngoài nước đã sử dụng các tính chất củađất hiếmđể phát triển mớiđất hiếmhợp kim magiê, hợp kim nhôm, hợp kim titan và hợp kim chịu nhiệt độ cao. Các 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, trực thăng, máy bay không người lái và vệ tinh tên lửa.

2.1Đất hiếmhợp kim magiê

Đất hiếmhợp kim magiê có độ bền riêng cao, có thể giảm trọng lượng máy bay, cải thiện hiệu suất chiến thuật và có triển vọng ứng dụng rộng rãi.đất hiếmHợp kim magiê do Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (sau đây gọi tắt là AVIC) phát triển bao gồm khoảng 10 loại hợp kim magiê đúc và hợp kim magiê biến dạng, nhiều loại 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 kim loại đất hiếm neodymium làm phụ gia chính đã được mở rộng để sử dụng trong các bộ phận quan trọng như vỏ giảm tốc phía sau trực thăng, sườn cánh máy bay chiến đấu và tấm áp suất dẫn rotor cho máy phát điện 30 kW. Hợp kim magiê đất hiếm cường độ cao BM25 do Tập đoàn Hàng không Trung Quốc và Tập đoàn Kim loại màu cùng phát triển đã thay thế một số hợp kim nhôm cường độ trung bình và đã được ứng dụng trong máy bay tác chiến.

2.2Đất hiếmhợp kim titan

Vào đầu những năm 1970, Viện Vật liệu Hàng không Bắc Kinh (gọi tắt là Viện) đã thay thế một số nhôm và silic bằngkim loại đất hiếm xeri (Ce) trong hợp kim titan Ti-A1-Mo, hạn chế sự kết tủa của các pha giòn và cải thiện khả năng chịu nhiệt và độ ổn định nhiệt của hợp kim. Trên cơ sở này, hợp kim titan đúc nhiệt độ cao hiệu suất cao ZT3 chứa xeri đã được phát triển. So với các hợp kim quốc tế tương tự, nó có một số ưu điểm nhất định về khả năng chịu nhiệt, độ bền và hiệu suất quy trình. Vỏ máy nén được sản xuất bằng nó được sử dụng cho động cơ W PI3 II, giảm trọng lượng của mỗi máy bay xuống 39 kg và tăng tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng lên 1,5%. Ngoài ra, các bước xử lý được giảm khoảng 30%, đạt được lợi ích kỹ thuật và kinh tế 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 cóoxit xericác hạt trong cấu trúc vi mô của hợp kim ZT3 chứaxeri.Xerikết hợp một phần oxy trong hợp kim để tạo thành vật liệu chịu lửa và có độ cứng caooxit đất hiếmvật liệu, Ce2O3. Các hạt này cản trở chuyển động của các vị trí sai lệch trong quá trình biến dạng hợp kim, cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao của hợp kim.Xerithu giữ một số tạp chất khí (đặc biệt là ở ranh giới hạt), có thể làm tăng cường hợp kim trong khi vẫn duy trì độ ổn định nhiệt tốt. Đây là nỗ lực đầu tiên áp dụng lý thuyết về điểm tan khó tăng cường trong hợp kim titan đúc. Ngoài ra, sau nhiều năm nghiên cứu, Viện Vật liệu Hàng không đã phát triển ổn định và không tốn kémytri oxitvật liệu cát và bột trong quá trình đúc chính xác dung dịch hợp kim titan, sử dụng công nghệ xử lý khoáng hóa đặc biệt. Nó đã đạt được mức độ tốt về trọng lượng riêng, độ cứng và độ ổn định 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 đúc titan là trong điều kiện chất lượng và mức độ quy trình của vật đúc tương đương 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 nay, quy trình này đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhiều loại máy bay, động cơ và đúc dân dụng.

2.3Đất hiếmhợp kim nhôm

Hợp kim nhôm đúc chịu nhiệt HZL206 chứa đất hiếm do AVIC phát triển có tính chất cơ học ở nhiệt độ cao và nhiệt độ phòng vượt trội so với hợp kim chứa niken ở nước ngoài và đã đạt đến trình độ tiên tiến của hợp kim tương tự ở nước ngoài. Hiện nay được sử dụng làm van chịu áp suất cho máy bay trực thăng và máy bay chiến đấu có nhiệt độ làm việc là 300 ℃, thay thế hợp kim thép và titan. Giảm trọng lượng kết cấu và đã được đưa vào sản xuất hàng loạt. Độ bền kéo củađất hiếmHợp kim nhôm silicon hypereutectic ZL117 ở 200-300 ℃ cao hơn hợp kim piston Tây Đức KS280 và KS282. Khả năng chống mài mòn của nó cao hơn 4-5 lần so với hợp kim piston thường dùng ZL108, với hệ số giãn nở tuyến tính nhỏ và độ ổn định kích thước tốt. Nó đã được sử dụng trong phụ kiện hàng không máy nén khí KY-5, KY-7 và piston động cơ mô hình hàng không. Việc bổ sungđất hiếmcác nguyên tố vào hợp kim nhôm cải thiện đáng kể cấu trúc vi mô và tính chất cơ học. Cơ chế hoạt động của các nguyên tố đất hiếm trong hợp kim nhôm là tạo thành phân bố phân tán, và các hợp chất nhôm nhỏ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường pha thứ hai; Việc bổ sungđất hiếmcác nguyên tố đóng vai trò trong việc khử khí và làm sạch, do đó làm giảm số lượng lỗ rỗng trong hợp kim và cải thiện hiệu suất của nó;Đất hiếmhợp chất nhôm, như hạt nhân tinh thể không đồng nhất để tinh chế các hạt và pha eutectic, cũng là một loại chất điều chỉnh; Các nguyên tố đất hiếm thúc đẩy sự hình thành và tinh chế các pha giàu sắt, làm giảm tác hại của chúng. α— Lượng dung dịch rắn của sắt trong A1 giảm khi tăngđất hiếmNgoài ra, điều này cũng có lợi cho việc cải thiện độ bền và độ dẻo.

Ứng dụng củađất hiếmvật liệu đốt trong công nghệ quân sự hiện đại

3.1 Tinh khiếtkim loại đất hiếm

Nguyên chấtkim loại đất hiếm, do tính chất hóa học hoạt động của chúng, dễ phản ứng với oxy, lưu huỳnh và nitơ để tạo thành các hợp chất ổn định. Khi chịu ma sát và va chạm mạnh, tia lửa có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy. Do đó, ngay từ năm 1908, nó đã được chế tạo thành đá lửa. Người ta đã phát hiện ra rằng trong số 17đất hiếmcác yếu tố, sáu yếu tố bao gồmxeri, lanthanum, neodymium, praseodymium, samari, Vàytricó hiệu suất đốt phá đặc biệt tốt. Mọi người đã biến các đặc tính đốt phá của rlà kim loại đấtthành nhiều loại vũ khí gây cháy khác nhau, chẳng hạn như tên lửa Mark 82 227 kg của Hoa Kỳ, sử dụngkim loại đất hiếmlót, không chỉ tạo ra hiệu ứng nổ giết người mà còn tạo ra hiệu ứng đốt phá. Đầu đạn tên lửa không đối đất "Damping Man" của Mỹ được trang bị 108 thanh vuông kim loại đất hiếm làm lớp lót, thay thế một số mảnh vỡ chế tạo sẵn. Các thử nghiệm nổ tĩnh đã chỉ ra rằng khả năng đốt cháy nhiên liệu hàng không của nó cao hơn 44% so với loại không lót.

3.2 Hỗn hợpkim loại đất hiếms

Do giá thành tinh khiết caokim loại đất hiếm,nhiều nước sử dụng rộng rãi vật liệu composite giá rẻkim loại đất hiếms trong vũ khí đốt cháy. Hợp chấtkim loại đất hiếmChất đốt được nạp vào vỏ kim loại dưới áp suất cao, với mật độ chất 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 làm nóng cơ thể bằng sợi đốt dài hơn 5 phút. Trong Chiến tranh Việt Nam, quân đội Hoa Kỳ đã phóng một quả lựu đạn gây cháy 40mm bằng bệ phóng và lớp lót đánh lửa bên trong được làm bằng kim loại đất hiếm hỗn hợp. Sau khi đạn nổ, mỗi mảnh có lớp lót đánh lửa có thể đốt cháy mục tiêu. Vào thời điểm đó, sản lượng bom hàng tháng đạt 200.000 viên, với tối đa là 260.000 viên.

3.3Đất hiếmhợp kim cháy

Ađất hiếmhợp kim cháy nặng 100g có thể tạo ra 200-3000 tia lửa có diện tích phủ sóng lớn, tương đương với bán kính sát thương của đạn xuyên giáp và đạn xuyên giáp. Do đó, việc phát triển đạn đa chức năng có sức mạnh đốt cháy đã trở thành một trong những hướng phát triển đạn dược chính trong và ngoài nước. Đối với đạn xuyên giáp và đạn xuyên giáp, hiệu suất chiến thuật của chúng đòi hỏi sau khi xuyên thủng giáp xe tăng của đối phương, 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 vật tư quân sự và các cơ sở chiến lược trong phạm vi sát thương của chúng. Có thông tin cho biết, một quả bom cháy bằng kim loại đất hiếm bằng nhựa do Hoa Kỳ sản xuất có thân làm bằng nylon gia cố sợi thủy tinh và lõi hợp kim đất hiếm hỗn hợp, được sử dụng để có hiệu quả tốt hơn đối với các mục tiêu chứa nhiên liệu hàng không và các vật liệu tương tự.

Ứng dụng của 4Đất hiếmVật liệu trong Bảo vệ Quân sự và Công nghệ Hạt nhân

4.1 Ứng dụng trong công nghệ bảo vệ quân sự

Các nguyên tố đất hiếm có đặc tính chống bức xạ. Trung tâm quốc gia về tiết diện neutron tại Hoa Kỳ đã sử dụng vật liệu polyme làm chất nền và chế tạo hai loại tấm có độ dày 10 mm có hoặc không có thêm các nguyên tố đất hiếm để thử nghiệm bảo vệ bức xạ. Kết quả cho thấy hiệu ứng che chắn neutron nhiệt củađất hiếmvật liệu polyme tốt hơn vật liệu củađất hiếmvật liệu polymer miễn phí. Các vật liệu đất hiếm có thêm các nguyên tố nhưsamari, europium, gadolini, loạn dưỡngv.v. có tiết diện hấp thụ neutron cao nhất và có tác dụng tốt trong việc bắt giữ neutron. Hiện nay, 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% bo và 5% nguyên tố đất hiếmgadolini, samari, Vàlanthanumđể tạo ra bê tông chống bức xạ dày 600m để che chắn các nguồn neutron phân hạch trong lò phản ứng hồ bơi. Pháp đã phát triển một vật liệu bảo vệ bức xạ đất hiếm bằng cách thêm boride,đất hiếmhợp chất, hoặchợp kim đất hiếmvới than chì làm chất nền. Chất độn của vật liệu che chắn tổng hợp này cần được phân bổ đều và chế 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 Tấm chắn bức xạ nhiệt của bể chứa

Gồm 4 lớp veneer, tổng độ dày từ 5-20 cm. Lớp thứ nhất làm bằng nhựa gia cường sợi thủy tinh, có thêm bột vô cơ 2%đất hiếmhợp chất làm chất độn để chặn các neutron nhanh và hấp thụ các neutron chậm; Lớp thứ hai và thứ ba bổ sung thêm bo graphite, polystyrene và các nguyên tố đất hiếm chiếm 10% tổng lượng chất độn vào lớp trước để chặn các neutron năng lượng trung gian và hấp thụ các neutron nhiệt; Lớp thứ tư sử dụng graphite thay vì sợi thủy tinh và bổ sung thêm 25%đất hiếmhợp chất hấp thụ neutron nhiệt.

4.1.3 Những cái khác

Áp dụngđất hiếmLớp phủ chống bức xạ cho xe tăng, tàu, hầm trú ẩn và các thiết bị quân sự khác có thể có tác dụng chống bức xạ.

4.2 Ứng dụng trong công nghệ hạt nhân

Đất hiếmytri oxitcó thể được sử dụng như một chất hấp thụ dễ cháy cho nhiên liệu urani trong lò phản ứng nước sôi (BWR). Trong số tất cả các nguyên tố,gadolinicó khả năng hấp thụ neutron mạnh nhất, với khoảng 4600 mục tiêu trên mỗi nguyên tử. Mỗi nguyên tử tự nhiêngadolininguyên tử hấp thụ trung bình 4 neutron trước khi hỏng. Khi trộn với urani phân hạch,gadolinicó thể thúc đẩy quá trình đốt cháy, giảm tiêu thụ uranium và tăng sản lượng năng lượng.Gadolini oxitkhông tạo ra sản phẩm phụ có hại là deuterium như boron carbide, và có thể tương thích với cả nhiên liệu uranium và vật liệu phủ của nó trong các phản ứng hạt nhân. Ưu điểm của việc sử dụnggadolinithay vì boron làgadolinicó thể trộn trực tiếp với urani để ngăn chặn sự giãn nở của thanh nhiên liệu hạt nhân. Theo thống kê, hiện nay trên thế giới có 149 lò phản ứng hạt nhân được quy hoạch, trong đó có 115 lò phản ứng nước áp suất sử dụng đất hiếmoxit gadolinium. Đất hiếmsamari, europium, Vàloạn dưỡngđã được sử dụng làm chất hấp thụ neutron trong lò sinh neutron.Đất hiếm ytricó mặt cắt bắt giữ nhỏ trong neutron và có thể được sử dụng làm vật liệu ống cho lò phản ứng muối nóng chảy. Lá mỏng có thêmđất hiếm gadoliniVàloạn dưỡngcó thể được sử dụng như máy dò trường neutron trong kỹ thuật hàng không vũ trụ và công nghiệp hạt nhân, một lượng nhỏđất hiếmchất thuliVàerbicó thể được sử dụng làm vật liệu mục tiêu cho máy phát neutron ống kín vàoxit đất hiếmGốm kim loại sắt europium có thể được sử dụng để chế tạo tấm đỡ điều khiển lò phản ứng cải tiến.Đất hiếmgadolinicũng có thể được sử dụng như một chất phụ gia phủ để ngăn chặn bức xạ neutron và xe bọc thép được phủ lớp phủ đặc biệt có chứaoxit gadoliniumcó thể ngăn chặn bức xạ neutron.Đất hiếm ytterbiđược sử dụng trong thiết bị đo ứng suất địa chất do các vụ nổ hạt nhân dưới lòng đất gây ra. Khitai hiếmhytterbichịu tác dụng của lực, sức cản tăng lên và sự thay đổi sức cản có thể được sử dụng để tính áp suất mà nó phải chịu. Liên kếtđất hiếm gadolinilá kim loại được lắng đọng bằng phương pháp lắng đọng hơi và phủ so le với một phần tử nhạy cảm với ứng suất có thể được sử dụng để đo ứng suất hạt nhân cao.

5, Ứng dụng củaĐất hiếmVật liệu nam châm vĩnh cửu trong công nghệ quân sự hiện đại

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

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

6. Ứng dụng củaĐất hiếmVật liệu Laser trong Công nghệ Quân sự Hiện đại

Laser là một loại nguồn sáng mới có tính đơn sắc, tính định hướng và tính kết hợp tốt, có thể đạt được độ sáng cao. Laser vàđất hiếmvật liệu laser được sinh ra cùng lúc. Cho đến nay, khoảng 90% vật liệu laser liên quan đếnđất hiếm. Ví dụ,ytritinh thể nhôm garnet là loại laser được sử dụng rộng rãi có thể đạt được công suất cao liên tục ở nhiệt độ phòng. Ứng dụng của laser thể rắn trong quân sự hiện đại bao gồm các khía cạnh sau.

6.1 Đo khoảng cách bằng tia laser

Cácneodymiumpha tạpytrimáy đo khoảng cách laser nhôm garnet do các quốc gia như Hoa Kỳ, Anh, Pháp và Đức phát triển có thể đo khoảng cách lên đến 4000 đến 20000 mét với độ chính xác là 5 mét. Các hệ thống vũ khí như MI của Mỹ, Leopard II của Đức, Leclerc của Pháp, Type 90 của Nhật Bản, Mecca của Israel và xe tăng Challenger 2 mới nhất do Anh phát triển đều sử dụng loại máy đo khoảng cách laser này. Hiện nay, một số quốc gia đang phát triển thế hệ máy đo khoảng cách laser rắn mới để đảm bảo an toàn cho mắt người, với phạm vi bước sóng hoạt động là 1,5-2,1 μ M. Máy đo khoảng cách laser cầm tay đã được phát triển bằng cách sử dụngholmiumpha tạpytrilaser lithium fluoride tại Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, với bước sóng hoạt động là 2,06 μ M, phạm vi lên đến 3000 m. Hoa Kỳ cũng đã hợp tác với các công ty laser quốc tế để phát triển một laser pha tạp erbiumytrilaser lithium fluoride có bước sóng 1,73 μ M và được trang bị mạnh mẽ cho quân đội. Bước sóng laser của máy đo khoảng cách quân sự của Trung Quốc là 1,06 μ M, phạm vi từ 200 đến 7000 m. Trung Quốc thu được dữ liệu quan trọng từ máy kinh vĩ truyền hình laser trong các phép đo phạm vi mục tiêu trong quá trình phóng tên lửa tầm xa, tên lửa đạn đạo và vệ tinh liên lạc thử nghiệm.

6.2 Hướng dẫn bằng laser

Bom dẫn đường bằng laser sử dụng tia laser để dẫn đường đầu cuối. Tia laser Nd·YAG, phát ra hàng chục xung mỗi giây, được sử dụng để chiếu tia laser mục tiêu. Các xung được mã hóa và các xung ánh sáng có thể tự dẫn đường cho phản ứng của tên lửa, do đó ngăn chặn sự can thiệp từ việc phóng tên lửa và các chướng ngại vật do kẻ thù đặt ra. Bom lượn GBV-15 của quân đội Hoa Kỳ, còn được gọi là "bom khéo léo". Tương tự như vậy, nó cũng có thể được sử dụng để chế tạo đạn pháo dẫn đường bằng laser.

6.3 Truyền thông laser

Ngoài Nd · YAG, đầu ra laser của lithiumneodymiumtinh thể phosphate (LNP) phân cực và dễ điều chế, khiến nó trở thành một trong những vật liệu laser vi mô triển vọng nhất. Nó phù hợp làm nguồn sáng cho truyền thông sợi quang và dự kiến ​​sẽ được ứng dụng trong quang học tích hợp và truyền thông vũ trụ. Ngoài ra,ytritinh thể đơn garnet sắt (Y3Fe5O12) có thể được sử dụng như nhiều thiết bị sóng bề mặt tĩnh từ khác nhau bằng công nghệ tích hợp vi sóng, giúp các thiết bị được tích hợp và thu nhỏ, có ứng dụng đặc biệt trong điều khiển từ xa bằng radar, đo từ xa, dẫn đường và các biện pháp đối phó điện tử.

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

Khi một vật liệu nhất định có điện trở bằng không dưới một nhiệt độ nhất định, thì nó được gọi là siêu dẫn, tức là nhiệt độ tới hạn (Tc). Siêu dẫn là một loại vật liệu phản từ đẩy lùi mọi nỗ lực áp dụng từ trường dưới nhiệt độ tới hạn, được gọi là hiệu ứng Meisner. Việc thêm các nguyên tố đất hiếm vào vật liệu siêu dẫn có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ tới hạn Tc. Điều này thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển và ứng dụng của vật liệu siêu dẫn. Vào những năm 1980, các nước phát triển như Hoa Kỳ và Nhật Bản đã bổ sung một lượng nhất địnhoxit đất hiếms như làlanthanum, ytri,europium, Vàerbiđến bari oxit vàđồng oxithợp chất được trộn, ép và thiêu kết để tạo thành vật liệu gốm siêu dẫn, giúp ứng dụng rộng rãi hơn của công nghệ siêu dẫn, đặc biệt là trong các ứng dụng quân sự.

7.1 Mạch tích hợp siêu dẫn

Những năm gần đây, nghiên cứu về ứng dụng công nghệ siêu dẫn trong máy tính điện tử đã được tiến hành 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 chế tạo máy tính siêu dẫn, nó sẽ không chỉ nhỏ về kích thước, trọng lượng nhẹ và thuận tiện để sử dụng, mà còn có tốc độ tính toán nhanh hơn máy tính bán dẫn từ 10 đến 100 lần, với các phép toán dấu phẩy động đạt 300 đến 1 nghìn tỷ lần mỗi giây. Do đó, quân đội Hoa Kỳ dự đoán rằng một khi máy tính siêu dẫn được đưa vào sử dụng, chúng sẽ trở thành "hệ số nhân" cho hiệu quả chiến đấu của hệ thống C1 trong quân đội.

7.2 Công nghệ thăm dò từ siêu dẫn

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

Người ta đưa tin rằng Hải quân Hoa Kỳ đã quyết định phát triển một vệ tinh cảm biến từ xa sử dụng công nghệ nàyđất hiếmvật liệu siêu dẫn để chứng minh và cải thiện công nghệ cảm biến từ xa truyền thống. Vệ tinh này có tên là Đài quan sát hình ảnh Trái đất của Hải quân được phóng vào năm 2000.

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

Đất hiếmVật liệu từ giảo khổng lồ là một loại vật liệu chức năng mới được phát triển ở nước ngoài vào cuối những năm 1980. Chủ yếu đề cập đến hợp chất sắt đất hiếm. Loại vật liệu này có giá trị từ giảo lớn hơn nhiều so với sắt, niken và các vật liệu khác và hệ số từ giảo của nó cao hơn khoảng 102-103 lần so với vật liệu từ giảo thông thường, vì vậy nó được gọi là vật liệu từ giảo lớn hoặc khổng lồ. Trong số tất cả các vật liệu thương mại, vật liệu từ giảo khổng lồ đất hiếm có giá trị biến dạng và năng lượng cao nhất dưới tác động vật lý. Đặc biệt với sự phát triển thành công của hợp kim từ giảo Terfenol-D, một kỷ nguyên mới của vật liệu từ giảo đã được mở ra. Khi Terfenol-D được đặt trong từ trường, sự thay đổi kích thước của nó lớn hơn so với vật liệu từ thông thường, cho phép đạt được một số chuyển động cơ học chính xác. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ hệ thống nhiên liệu, điều khiển van chất lỏng, định vị vi mô đến bộ truyền động cơ học cho kính viễn vọng không gian và bộ điều chỉnh cánh máy bay. Sự phát triển của công nghệ vật liệu Terfenol-D đã tạo nên bước đột phá trong công nghệ chuyển đổi cơ điện, đóng 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. Ứng dụng vật liệu từ giảo đất hiếm trong quân sự 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: tần số càng thấp, độ suy giảm càng nhỏ, sóng âm truyền đi càng xa và ít ảnh hưởng đến khả năng chắn tiếng vang dưới nước. Sonar làm bằng vật liệu Terfenol-D có thể đáp ứng các yêu cầu về công suất lớn, thể tích nhỏ và tần số thấp, vì vậy chúng đã phát triển nhanh chóng.

8.2 Bộ chuyển đổi cơ điện

Chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị hành động điều khiển nhỏ - bộ truyền động. Bao gồm độ chính xác điều khiển đạt đến cấp độ nanomet, cũng như bơm servo, hệ thống phun nhiên liệu, phanh, v.v. Được sử dụng cho ô tô quân sự, máy bay và tàu vũ trụ quân sự, rô bốt quân sự, v.v.

8.3 Cảm biến và thiết bị điện tử

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

9. Các vật liệu khác

Các vật liệu khác nhưđất hiếmvật liệu phát quang,đất hiếmvật liệu lưu trữ hydro, vật liệu từ trở khổng lồ đất hiếm,đất hiếmvật liệu làm lạnh từ tính, vàđất hiếmvật liệu lưu trữ quang từ đều đã được ứng dụng thành công trong quân đội hiện đại, cải thiện đáng kể hiệu quả chiến đấu của vũ khí hiện đại. Ví dụ,đất hiếmvật liệu phát quang đã được ứng dụng thành công vào các thiết bị nhìn ban đêm. Trong gương nhìn ban đêm, phốt pho đất hiếm chuyển đổi photon (năng lượng ánh sáng) thành electron, được tăng cường thông qua hàng triệu lỗ nhỏ trên mặt phẳng kính hiển vi sợi quang, phản xạ qua lại từ thành, giải phóng nhiều electron hơn. Một số phốt pho đất hiếm ở đầu cuối chuyển đổi electron trở lại thành photon, do đó hình ảnh có thể được nhìn thấy bằng thị kính. Quá trình này tương tự như quá trình của màn hình tivi, trong đóđất hiếmbột huỳnh quang phát ra một hình ảnh màu nhất định lên màn hình. Ngành công nghiệp Mỹ thường sử dụng niobium pentoxide, nhưng để hệ thống nhìn ban đêm thành công, nguyên tố đất hiếmlanthanumlà một thành phần quan trọng. Trong Chiến tranh vùng Vịnh, các lực lượng đa quốc gia đã sử dụng kính nhìn ban đêm này để quan sát các mục tiêu của quân đội Iraq nhiều lần, để đổi lấy một chiến thắng nhỏ.

10. Kết luận

Sự phát triển củađất hiếmngành công nghiệp đã thúc đẩy hiệu quả sự tiến bộ toàn diện của công nghệ quân sự hiện đại và sự cải thiện của công nghệ quân sự cũng thúc đẩy sự phát triển thịnh vượng củađất hiếmngành công nghiệp. Tôi tin rằng với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học và công nghệ thế giới,đất hiếmsản phẩm sẽ đóng vai trò lớn hơn trong sự phát triển của công nghệ quân sự hiện đại với các chức năng đặc biệt của chúng và mang lại lợi ích kinh tế to lớn và lợi ích xã hội vượt trội chođất hiếmbản thân ngành công nghiệp.