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

Đất hiếm,được gọi là "kho báu" của vật liệu mới, là 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.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, sợi quang truyền thông, năng lượng lưu trữ hydro, tính 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 củađât hiêmCác vật liệu mới trong công nghệ quân sự hiện đại đã thu hút sự quan tâm lớn của chính phủ và chuyên gia của nhiều quốc gia, chẳng hạn như được các cơ quan liên quan của các quốc gia như Hoa Kỳ và Nhật Bản liệt kê là nhân tố then chốt trong việc phát triển các ngành công nghệ cao và công nghệ quân sự.

Giới thiệu ngắn gọn vềĐât hiêms và mối quan hệ của họ với quân sự và quốc phòng
Nói đúng ra, 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 các lĩnh vực quốc phòng và quân sự phải là trong các ứng dụng như đo khoảng cách laser, dẫn đường bằng laser và liên lạc bằng laser.

Ứng dụng củađât hiêmthép vàđât hiêmsắt dẻo trong công nghệ quân sự hiện đại

1.1 Ứng dụng củaĐât hiêmThép trong công nghệ quân sự hiện đại

Chức năng này bao gồm hai khía cạnh: tinh chế và hợp kim hóa, chủ yếu là khử lưu huỳnh, khử oxy và loại bỏ khí, loại bỏ ảnh hưởng của tạp chất có hại ở điểm 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.Cán bộ khoa học công nghệ quân sự đã phát triển nhiều loại vật liệu đất hiếm thích hợp sử dụng làm vũ khí nhờ tận dụng các đặc tính củađât hiêm.

1.1.1 Thép bọc thép

Ngay từ đầu những năm 1960, ngành công nghiệp vũ khí Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng đất hiếm vào thép áo giáp và thép súng, và liên tiếp sản xuấtđât hiêmthép bọc thép như 601, 603 và 623, mở ra một kỷ nguyên mới về nguyên liệu thô chính để sản xuất xe tăng ở Trung Quốc dựa trên sản xuất trong nước.

1.1.2Đât hiêmthép carbon

Vào giữa những năm 1960, Trung Quốc tăng thêm 0,05%đât hiêmcác nguyên tố tạo nên một loại thép cacbon chất lượng cao nhất định để sản xuấtđât hiêmthép carbon.Giá trị tác động ngang của loại thép đất hiếm này tăng từ 70% đến 100% so với thép carbon ban đầu và giá trị tác động ở -40oC gần gấp đôi.Hộp đựng đạn có đường kính lớn làm bằng thép này đã được chứng minh qua các thử nghiệm bắn ở trường bắn là đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.Hiện nay, Trung Quốc đã hoàn thiện và đưa vào sản xuất, hiện thực hóa mong muốn lâu nay của Trung Quốc là thay thế đồng bằng thép trong nguyên liệu hộp mực.

1.1.3 Thép mangan cao đất hiếm và thép đúc đất hiếm

Đât hiêmthép mangan cao được sử dụng để sản xuất tấm ray xe tăng, đồng thờiđât hiêmthép đúc được sử dụng để chế tạo cánh đuôi, phanh đầu nòng và các bộ phận kết cấu pháo cho đạn xuyên đạn tốc độ cao.Điều này có thể giảm bớt 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 cầu đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Trước đây, vật liệu đạn buồng phía trước của Trung Quốc được làm bằng gang bán cứng từ gang lợn chất lượng cao trộn với 30% đến 40% thép phế liệu.Do độ bền thấp, độ giòn cao, khả năng phân mảnh hiệu quả thấp và không sắc bén sau vụ nổ và lực sát thương yếu nên sự phát triển của thân đạn buồng phía trước đã từng bị hạn chế.Kể từ năm 1963, nhiều loại đạn súng cối cỡ nòng khác nhau đã được sản xuất bằng sắt dẻo đất hiếm, giúp tăng tính chất cơ học của chúng lên gấp 1-2 lần, nhân số lượng mảnh hiệu quả và mài sắc các cạnh của mảnh, tăng cường đáng kể sức sát thương của chúng.Vỏ chiến đấu của một loại đạn pháo và đạn dã chiến làm bằng vật liệu này ở nước ta có hiệu quả phân mảnh tốt hơn một chút và bán kính sát thương dày đặc hơn so với vỏ thép.

Ứng dụng của kim loại màuhợp kim đất hiếmchẳng hạn như magie 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 chặn sự phân tách, loại bỏ khí, tạp chất và tinh chế, đồng thời 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.Người lao động vật liệu trong và ngoài nước đã tận dụng được những đặc tính củađất hiếmđể phát triển mớiđât hiêmhợp 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, máy bay không người lái và vệ tinh tên lửa.

2.1Đât hiêmhợp kim magiê

Đât hiêmhợp kim magiê có cường độ riêng cao, có thể giảm trọng lượng máy bay, cải thiện hiệu suất chiến thuật và có triển vọng ứng dụng rộng rãi.Cácđât hiêmHợp kim magiê do Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (sau đây gọi là AVIC) phát triển bao gồm khoảng 10 loại hợp kim magiê đúc và hợp kim magiê biến dạng, nhiều loại 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 làm chất phụ gia chính đã được mở rộng để sử dụng trong các bộ phận quan trọng như vỏ giảm tốc phía sau máy bay trực thăng, sườn cánh máy bay chiến đấu và tấm áp suất chì cánh quạt cho máy phát điện 30 kW.Hợp kim magie cường độ cao đất hiếm 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 có độ bền trung bình và đã được ứng dụng trong máy bay tác động.

2.2Đât hiêmhợp kim titan

Đầu những năm 1970, Viện Vật liệu Hàng không Bắc Kinh (gọi tắt là Viện) đã thay thế một số nhôm và silicon 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 ổn định nhiệt của hợp kim.Trên cơ sở đó, hợp kim titan ZT3 chịu nhiệt độ cao được đúc hiệu suất cao có chứa xeri đã được phát triển.So với các hợp kim quốc tế tương tự, nó có những ưu điểm nhất định về khả năng chịu nhiệt, độ bền và hiệu suất xử lý.Vỏ máy nén được sản xuất cùng với nó được sử dụng cho động cơ W PI3 II, giúp giảm trọng lượng của mỗi máy bay xuống 39 kg và tăng tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng thêm 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 trống trong việc sử dụng vỏ titan đúc cho động cơ hàng không ở Trung Quốc trong điều kiện 500oC.Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có rất ítxeri oxitcác hạt trong vi cấu trúc của hợp kim ZT3 chứaxeri.Xerikết 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 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 tăng cường hợp kim trong khi vẫn duy trì độ ổn định nhiệt tốt.Đây là nỗ lực đầu tiên áp dụng lý thuyết tăng cường điểm chất tan khó trong việc đúc hợp kim titan.Ngoài ra, sau nhiều năm nghiên cứu, Viện Vật liệu Hàng không đã phát triển ổn định và rẻ tiềnoxit yttrivật liệu cát và bột trong quy trình đúc chính xác bằng 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 đã cho thấy tính ưu việt cao hơn.Ưu điểm nổi bật của việc sử dụng vỏ oxit yttrium để sản xuất vật đúc titan là trong điều kiện chất lượng và trình độ của vật đúc tương đương với quy trình lớp bề mặt vonfram, có thể chế tạo vật đúc hợp kim titan mỏng hơn những vật đúc đó. của quá 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 vật đúc dân dụng.

2.3Đât hiêmhợp kim nhôm

Hợp kim nhôm đúc chịu nhiệt HZL206 chứa đất hiếm do AVIC phát triển có đặc tính 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 các hợp kim tương tự ở nước ngoài.Hiện nay nó được sử dụng làm van chịu áp cho máy bay trực thăng và máy bay chiến đấu với nhiệt độ làm việc 300oC, thay thế thép và hợp kim titan.Giảm trọng lượng kết cấu và đã được đưa vào sản xuất hàng loạt.Độ bền kéo củađât hiêmhợp kim nhôm silicon hypereutectic ZL117 ở 200-300 oC cao hơn so với hợp kim piston Tây Đức KS280 và KS282.Khả năng chống mài mòn của nó cao gấp 4-5 lần so với hợp kim piston ZL108 thường được sử dụng, với hệ số giãn nở 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 piston động cơ mô hình hàng không.Việc bổ sungđât hiêmcác thành phần của 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 hình thành sự phân bố phân tán, các hợp chất nhôm nhỏ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường pha thứ hai;Việc bổ sungđât hiêmcác nguyên tố đóng vai trò khử khí và làm sạch, do đó làm giảm số lượng lỗ chân lông trong hợp kim và cải thiện hiệu suất của nó;Đât hiêmcác hợp chất nhôm, như các hạt nhân tinh thể không đồng nhất để tinh chế các hạt và các pha eutectic, cũng là một loại chất biến tính;Các nguyên tố đất hiếm thúc đẩy sự hình thành và sàng lọc các pha giàu sắt, làm giảm tác hại của chúng.α— Lượng dung dịch sắt rắn trong A1 giảm khi tăngđât hiêmNgoài ra, điều này cũng có lợi cho việc cải thiện sức mạnh và độ dẻo.

Ứng dụng củađât hiêmvật 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 đập mạnh, tia lửa điện có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy.Vì vậy, ngay từ năm 1908, nó đã được chế tạo thành đá lửa.Người ta nhận thấy rằng trong số 17đât hiêmyếu tố, sáu yếu tố bao gồmxeri, lanthanum, neodymium, praseodymium, samari, Vàyttricó hiệu suất đốt cháy đặc biệt tốt.Người ta đã biến tính chất đốt phá của rlà kim loại đấtvào nhiều loại vũ khí gây cháy khác nhau, chẳng hạn như tên lửa Mark 82 227 kg của Mỹ, sử dụngkim loại đất hiếmlớp lót, không chỉ tạo ra hiệu ứng nổ giết người mà còn có 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 đúc sẵn.Các thử nghiệm nổ tĩnh điện cho thấy khả năng đốt cháy nhiên liệu hàng không của nó cao hơn 44% so với nhiên liệu không lót.

3.2 Hỗn hợpkim loại đất hiếms

Do giá nguyên chất caokim loại đất hiếm,nhiều quốc gia khác nhau sử dụng rộng rãi vật liệu composite rẻ tiềnkim loại đất hiếms trong vũ khí đốt.Sự tổng hợpkim loại đất hiếmChất cháy được nạp vào vỏ kim loại dưới áp suất cao, mật độ chất cháy (1,9~2,1) × 103 kg/m3, tốc độ cháy 1,3-1,5 m/s, đường kính ngọn lửa khoảng 500 mm, nhiệt độ ngọn lửa cao tới 1715-2000oC.Sau khi đốt, thời gian làm nóng thân đèn sợi đốt dài hơn 5 phút.Trong chiến tranh Việt Nam, quân đội Mỹ đã sử dụng súng phóng lựu đạn cháy cỡ 40 mm, lớp lót đánh lửa bên trong được làm từ hỗn hợp kim loại đất hiếm.Sau khi đạn phát nổ, mỗi mảnh đạn có lớp lót bắt lửa có thể đốt cháy mục tiêu.Vào thời điểm đó, sản lượng bom hàng tháng đạt 200.000 viên đạn, tối đa là 260.000 viên.

3.3Đât hiêmhợp kim đốt

Ađât hiêmhợp kim đốt nặng 100 g có thể tạo thành 200-3000 tia lửa với diện tích bao phủ lớn, tương đương với bán kính sát thương của đạn xuyên giáp và đạn xuyên giáp.Vì vậy, việc phát triển loại đạn đa chức năng với sức đốt 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 quả chiến thuật của chúng đòi hỏi sau khi xuyên giáp xe tăng địch còn có thể đốt cháy nhiên liệu, đạn dược để tiêu diệt hoàn toàn xe tăng.Đối với lựu đạn, cần phải đốt cháy các vật tư quân sự và cơ sở chiến lược trong phạm vi sát thương của chúng.Được biết, một quả bom cháy bằng kim loại đất hiếm bằng nhựa do Mỹ sản xuất có thân làm bằng nylon gia cố bằng sợi thủy tinh và lõi hợp kim đất hiếm hỗn hợp, được sử dụng để có tác dụng tốt hơn trước các mục tiêu chứa nhiên liệu hàng không và các vật liệu tương tự.

Ứng dụng của 4Đât hiêmTài liệu về 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 Mặt cắt neutron Quốc gia ở Hoa Kỳ đã sử dụng vật liệu polymer làm chất nền và chế tạo hai loại tấm có độ dày 10 mm có hoặc không bổ sung các nguyên tố đất hiếm để thử nghiệm khả năng bảo vệ bức xạ.Kết quả cho thấy tác dụng che chắn neutron nhiệt củađât hiêmvật liệu polyme tốt hơn 5-6 lần so với vật liệuđât hiêmvật liệu polyme tự do.Các vật liệu đất hiếm có thêm các nguyên tố nhưsamari, europium, gadolinium, chứng khó tiêu, v.v. có tiết diện hấp thụ neutron cao nhất và có tác dụng tốt trong việc thu giữ neutron.Hiện nay, 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% nguyên tố đất hiếmgadolinium, samari, Vàlanthanumchế tạo bê tông chống bức xạ dày 600m để che chắn nguồn neutron phân hạch trong lò phản ứng bể bơi.Pháp đã phát triển một loại vật liệu bảo vệ bức xạ đất hiếm bằng cách bổ sung boride,đât hiêmhợp chất hoặchợp kim đất hiếmlấy than chì làm chất nền.Chất độn của vật liệu che chắn composite này cần phải được phân bố đều và chế tạo thành các bộ phận đúc sẵn, đặt xung quanh kênh lò phản ứng theo các yêu cầu khác nhau của các bộ phận che chắn.

4.1.2 Che chắn bức xạ nhiệt bể chứa

Nó bao gồm bốn lớp veneer, với tổng độ dày 5-20 cm.Lớp thứ nhất làm bằng nhựa gia cường sợi thủy tinh, có bổ sung thêm 2% bột vô cơ.đât hiêmcác hợp chất làm chất độn để chặn neutron nhanh và hấp thụ neutron chậm;Lớp thứ hai và thứ ba bổ sung các nguyên tố than chì boron, polystyrene và đất hiếm chiếm 10% tổng lượng chất độn vào lớp 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 bổ sung thêm 25%đât hiêmhợp chất hấp thụ neutron nhiệt.

4.1.3 Khác

Áp dụngđât hiêmLớp phủ chống bức xạ cho xe tăng, tàu, nơi 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

Đât hiêmoxit yttricó thể được sử dụng làm chất hấp thụ dễ cháy cho nhiên liệu uranium trong lò phản ứng nước sôi (BWR).Trong số tất cả các yếu tố,gadoliniumcó khả năng hấp thụ neutron mạnh nhất, với khoảng 4600 mục tiêu trên 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 quá trình đốt cháy, giảm mức tiêu thụ uranium và tăng sản lượng năng lượng.Gadolinium oxitkhông tạo ra sản phẩm phụ deuterium có hại 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.Ưu điểm của việc sử dụnggadoliniumthay vì boron là thếgadoliniumcó thể được trộn trực tiếp với uranium để ngăn chặn sự giãn nở của thanh nhiên liệu hạt nhân.Theo thống kê, hiện trên toàn thế giới có 149 lò phản ứng hạt nhân được quy hoạch, trong đó có 115 lò phản ứng nước áp lực sử dụng đất hiếm.oxit gadolinium. Đât hiêmsamari, europium, Vàchứng khó tiêuđã được sử dụng làm chất hấp thụ neutron trong các máy tạo neutron.Đât hiêm yttricó tiết diện bắt neutron nhỏ và có thể được sử dụng làm vật liệu ống cho lò phản ứng muối nóng chảy.Lá mỏng có thêmđât hiêm gadoliniumVàchứng khó tiêucó thể được sử dụng làm máy dò trường neutron trong kỹ thuật công nghiệp hạt nhân và hàng không vũ trụ, một lượng nhỏđât hiêmchất hóa họcVàerbicó 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 các tấm đỡ điều khiển lò phản ứng cải tiến.Đât hiêmgadoliniumcũng có thể được sử dụng làm chất phụ gia phủ để ngăn chặn bức xạ neutron và xe bọc thép được phủ một lớp phủ đặc biệt có chứaoxit gadoliniumcó thể ngăn chặn bức xạ neutron.Đât hiêm ytterbiumđược sử dụng trong các thiết bị đo ứng suất địa cầu do vụ nổ hạt nhân dưới lòng đất gây ra.Khitai hiếmhytterbiumchịu tác dụng của lực, điện trở tăng và sự thay đổi điện trở có thể được sử dụng để tính áp suất mà nó phải chịu.Liên kếtđât hiêm gadoliniumlá kim loại được lắng đọng bằng sự lắng đọng hơi và lớp phủ so le với phần tử nhạy cảm với ứng suất có thể được sử dụng để đo ứng suất hạt nhân cao.

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

Cácđât hiêmVật liệu nam châm vĩnh cửu, được ca ngợi là thế hệ vua từ tính mới, hiện được biết đến là vật liệu nam châm vĩnh cửu có hiệu suất toàn diện cao nhất.Nó có đặc tính từ tính cao hơn 100 lần so với thép từ tính được sử dụng trong thiết bị quân sự vào những năm 1970.Hiện nay, nó đã trở thành vật liệu quan trọng trong công nghệ truyền thông điện tử hiện đại, được sử dụng trong các ống truyền sóng và thiết bị tuần hoàn trong các vệ tinh nhân tạo của Trái đất, radar và các lĩnh vực khác.Vì vậy, nó có ý nghĩa quân sự quan trọng.

Sa-ma-rinam châm coban và nam châm boron sắt neodymium 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 hướng lấy nét của tên lửa.Ngoài ra,đât hiêmnam châm còn được sử dụng để điều khiển động cơ điện và làm quay bánh lái của tên lửa dẫn đường.Ưu điểm của chúng nằm ở đặc tính từ tính mạnh hơn và trọng lượng nhẹ hơn so với nam châm coban nhôm niken ban đầu.

6.Ứng dụng củaĐât hiêmVật liệu Laser trong công nghệ quân sự hiện đại

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

6.1 Đo khoảng cách bằng laser

Cácneodymiumpha tạp chấtyttriMáy đo khoảng cách laser garnet nhôm được phát triển bởi các nước 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 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 một thế hệ máy đo khoảng cách laser rắn mới để đảm bảo an toàn cho mắt con người, với dải bước sóng làm việc 1,5-2,1 μ M. Máy đo khoảng cách laser cầm tay đã được phát triển bằng cách sử dụngholmipha tạp chấtyttrilaser lithium florua ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, với bước sóng hoạt động 2,06 μM, phạm vi lên tới 3000 m.Hoa Kỳ cũng đã hợp tác với các công ty laser quốc tế để phát triển một loại vật liệu có pha tạp erbium.yttriMáy đo khoảng cách laser lithium fluoride có bước sóng 1,73 μM và được trang bị mạnh cho quân đội.Bước sóng laser của máy đo xa quân sự của Trung Quốc là 1,06 μM, dao động 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 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 ở thiết bị đầu cuối.Laser Nd · YAG, phát ra hàng chục xung mỗi giây, được sử dụng để chiếu xạ tia laser mục tiêu.Các xung được mã hóa và các xung ánh sáng có thể tự hướng dẫn phản ứng của tên lửa, từ 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 Mỹ hay còn gọi là "bom khéo léo".Tương tự, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất vỏ dẫn hướng bằng laser.

6.3 Giao tiếp bằng laser

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

7. Ứng dụng củaĐât hiêmVật liệu siêu dẫn trong công nghệ quân sự hiện đại

Khi một vật liệu nhất định có điện trở bằng 0 dưới một nhiệt độ nhất định, nó được gọi là tính siêu dẫn, là nhiệt độ tới hạn (Tc).Chất siêu dẫn là một loại vật liệu phản từ có tác dụng đẩy lùi mọi nỗ lực tạo ra từ trường dưới nhiệt độ tới hạn, được gọi là hiệu ứng Meisner.Việc bổ sung 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 đáng kể sự phát triển và ứng dụng của vật liệu siêu dẫn.Trong những năm 1980, các nước phát triển như Hoa Kỳ và Nhật Bản đã bổ sung một lượng nhất địnhoxit đất hiếmchẳng hạn nhưlanthanum, yttri,europium, Vàerbithành bari oxit vàđồng oxitcác hợp chất được trộn, ép và thiêu kết để tạo thành 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, trở nên rộng rãi hơn.

7.1 Mạch tích hợp siêu dẫn

Trong những năm gần đây, nghiên cứu 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 được phát triển bằng vật liệu gốm siêu dẫn.Nếu loại mạch tích hợp này được sử dụng để chế tạo máy tính siêu dẫn thì không chỉ có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tiện lợi khi sử dụng mà còn có tốc độ tính toán nhanh gấp 10 đến 100 lần so với máy tính bán dẫn, với các phép toán dấu phẩy động. đạt 300 đến 1 nghìn tỷ lần mỗi giây.Vì vậy, quân đội Mỹ dự đoán một khi máy tính siêu dẫn được đưa vào sử dụng, chúng sẽ trở thành “cấp số nhân” cho hiệu quả tác chiến của hệ thống C1 trong quân đội.

7.2 Công nghệ thăm dò từ trường siêu dẫn

Các thành phần nhạy cảm với từ tính được làm bằng vật liệu gốm siêu dẫn có thể tích 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 thông số, giúp tăng đáng kể dung lượng thông tin của đơn vị và cải thiện đáng kể khoảng cách phát hiện cũng như độ chính xác của máy dò từ.Việc sử dụng từ kế siêu dẫn không chỉ có thể phát hiện các mục tiêu đang di chuyển như xe tăng, xe cộ, tàu ngầm mà còn đo được kích thước của chúng, dẫn đến những thay đổi đáng kể về chiến thuật và công nghệ như tác chiến chống xe tăng, chống tàu ngầm.

Có thông tin cho rằng Hải quân Hoa Kỳ đã quyết định phát triển một vệ tinh viễn thám sử dụng vệ tinh này.đât hiêmvật liệu siêu dẫn để chứng minh và cải tiến công nghệ viễn thám truyền thống.Vệ tinh này có tên là Đài quan sát hình ảnh Trái đất Hải quân được phóng vào năm 2000.

8.Ứng dụngĐât hiêmVật liệu từ giảo khổng lồ trong công nghệ quân sự hiện đại

Đât hiêmVật 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 các 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, hệ số từ giảo của nó cao hơn khoảng 102-103 lần so với vật liệu từ giảo thông thường nên 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 dụng 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 tính 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 khác nhau, 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 tiến 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 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 lan truyền càng xa và càng ít ảnh hưởng đến việc che chắn tiếng vang dưới nước.Sonar làm bằng vật liệu Terfenol-D có thể đáp ứng được yêu cầu về công suất cao, âm lượng nhỏ, tần số thấp nên phát triển nhanh chóng.

8.2 Bộ chuyển đổi cơ điện

Chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị hành động được 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 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 cũng như các thiết bị sóng âm bề mặt có thể điều chỉnh được.Loại thứ hai được sử dụng cho các cảm biến pha trong hầm mỏ, sóng siêu âm và các bộ phận lưu trữ trong máy tính.

9. Vật liệu khác

Các vật liệu khác nhưđât hiêmvật liệu phát quang,đât hiêmvật liệu lưu trữ hydro, vật liệu từ điện trở khổng lồ đất hiếm,đât hiêmvật liệu làm lạnh từ tính, vàđât hiêmCác vật liệu lưu trữ quang từ đều đã được ứng dụng thành công trong quân sự hiện đại, nâng cao đáng kể hiệu quả chiến đấu của vũ khí hiện đại.Ví dụ,đât hiêmvật liệu phát quang đã được áp dụng thành công cho các thiết bị nhìn đêm.Trong gương nhìn 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 tường, giải phóng nhiều electron hơn.Một số chất lân quang đất hiếm ở đầu đuôi chuyển đổi các electron trở lại thành photon, do đó có thể nhìn thấy hình ảnh bằng thị kính.Quá trình này tương tự như quá trình của màn hình tivi, trong đóđât hiêmbột huỳnh quang phát ra một hình ảnh màu nhất định trên màn hình.Ngành công nghiệp Mỹ thường sử dụng niobium pentoxide, nhưng để hệ thống nhìn 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 đêm này để quan sát nhiều lần các mục tiêu của quân đội Iraq để đổi lấy một chiến thắng nhỏ.

10. Kết luận

Sự phát triển củađât hiêmngành công nghiệp đã thúc đẩy một cách hiệu quả sự tiến bộ toàn diện của công nghệ quân sự hiện đại, và sự cải tiến của công nghệ quân sự cũng thúc đẩy sự phát triển thịnh vượng củađât hiêmngành công nghiệp.Tôi tin rằng với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học và công nghệ thế giới,đât hiêmcác sản phẩm sẽ đóng vai trò lớn hơn trong việc phát triển công nghệ quân sự hiện đại với những chức năng đặc biệt của chúng, đồng thời mang lại lợi ích kinh tế và xã hội to lớn cho quân đội.đât hiêmbản thân ngành công nghiệp.