کاربرد مواد کمیاب زمین در فناوری نظامی مدرن

کاربردمواد کمیاب زمیندر فناوری نظامی مدرن

به عنوان یک ماده کاربردی خاص، خاک کمیاب که به عنوان "گنج خانه" مواد جدید شناخته می شود، می تواند کیفیت و عملکرد سایر محصولات را تا حد زیادی بهبود بخشد و به عنوان "ویتامین" صنعت مدرن شناخته می شود. این نه تنها به طور گسترده در صنایع سنتی مانند متالورژی، صنایع پتروشیمی، شیشه سرامیک، پشم ریسی، چرم و کشاورزی استفاده می شود، بلکه نقش مهمی در زمینه موادی مانند فلورسانس، مغناطیس، لیزر، ارتباطات فیبر نوری، انرژی ذخیره سازی هیدروژن، ابررسانایی و غیره، به طور مستقیم بر سرعت و سطح توسعه صنایع نوظهور با فناوری پیشرفته مانند ابزارهای نوری، الکترونیک، هوافضا، صنایع هسته ای و غیره. این فناوری ها با موفقیت در فن آوری نظامی به کار گرفته شده اند و توسعه فناوری مدرن نظامی را به شدت ارتقاء می دهند.

نقش ویژه ای که مواد جدید خاکی کمیاب در فناوری مدرن نظامی ایفا می کنند، به طور گسترده ای توجه دولت ها و کارشناسان کشورهای مختلف را به خود جلب کرده است، از جمله اینکه به عنوان یک عنصر کلیدی در توسعه صنایع با فناوری پیشرفته و فناوری نظامی توسط ادارات مربوطه در فهرست قرار گرفته است. ایالات متحده، ژاپن و سایر کشورها.

مقدمه ای کوتاه بر زمین های کمیاب و رابطه آنها با دفاع نظامی و ملی

به طور دقیق، همهعناصر خاکی کمیابکاربردهای نظامی خاصی دارند، اما حیاتی ترین نقش در عرصه های دفاع ملی و نظامی باید استفاده از برد لیزر، هدایت لیزری، ارتباط لیزری و سایر زمینه ها باشد.

 کاربرد فولاد خاکی کمیاب و چدن ندولار در فناوری نظامی مدرن

 1.1 کاربرد فولاد خاکی کمیاب در فناوری نظامی مدرن

عملکردهای آن شامل تصفیه، اصلاح و آلیاژسازی، عمدتاً شامل گوگرد زدایی، اکسید زدایی و حذف گاز، از بین بردن تأثیر ناخالصی های مضر با نقطه ذوب پایین، پالایش دانه و ساختار، تأثیر بر نقطه گذار فاز فولاد، و بهبود سختی پذیری و خواص مکانیکی آن است. . پرسنل علوم و فنون نظامی با استفاده از این خاصیت خاکی کمیاب، مواد کمیاب خاکی را برای استفاده در سلاح‌ها تولید کرده‌اند.

 1.1.1 فولاد زرهی

 در اوایل دهه 1960، صنعت تسلیحات چین تحقیقاتی را در مورد کاربرد عناصر خاکی کمیاب در فولاد زرهی و فولاد تفنگ آغاز کرد و به طور متوالی فولاد زره خاکی کمیاب مانند 601، 603 و 623 را تولید کرد و عصر جدیدی را آغاز کرد که در آن مواد خام کلیدی در تولید تانک چین در داخل کشور بود.

 1.1.2 فولاد کربنی خاکی کمیاب

در اواسط دهه 1960، چین 0.05 درصد عناصر خاکی کمیاب را به فولاد کربنی با کیفیت بالا اضافه کرد تا فولاد کربنی خاکی کمیاب تولید کند. ارزش ضربه جانبی این فولاد خاکی کمیاب در مقایسه با فولاد کربنی اصلی 70٪ تا 100٪ افزایش یافته است و مقدار ضربه در -40 ℃ نزدیک به دو برابر افزایش یافته است. کارتریج با قطر بزرگ ساخته شده از این فولاد از طریق آزمایش های تیراندازی در محدوده تیراندازی ثابت شده است که به طور کامل نیازهای فنی را برآورده می کند. در حال حاضر، چین نهایی شده و به تولید رسیده است و به آرزوی دیرینه چین برای جایگزینی مس با فولاد در مواد کارتریج دست یافته است.

 1.1.3 فولاد خاکی کمیاب با منگنز بالا و فولاد ریخته گری خاکی کمیاب

فولاد خاکی کمیاب با منگنز بالا برای تولید کفش های مسیر تانک، و فولاد ریخته گری خاکی کمیاب برای ساخت بال های دم، ترمز دهانه و قطعات ساختاری توپخانه سابوت پرتاب زره پرسرعت که می تواند فرآیندهای پردازش را کاهش دهد، استفاده می شود. بهبود میزان استفاده از فولاد و دستیابی به شاخص های تاکتیکی و فنی.

در گذشته، مواد مورد استفاده برای بدنه پرتابه های محفظه جلو در چین از چدن نیمه سخت با آهن خام با کیفیت بالا با 30 تا 40 درصد ضایعات فولادی ساخته می شد. به دلیل استحکام کم، شکنندگی زیاد، تعداد کم و غیر تیز قطعات موثر پس از انفجار و قدرت کشتن ضعیف، توسعه بدنه پرتابه محفظه جلویی زمانی با مشکل مواجه شد. از سال 1963، کالیبرهای مختلفی از گلوله های خمپاره با استفاده از آهن داکتیل خاکی کمیاب ساخته شده است که خواص مکانیکی آنها را 1-2 برابر افزایش داده، تعداد قطعات مؤثر را چند برابر کرده و تیزی قطعات را تیز کرده و قدرت کشتن آنها را بسیار افزایش داده است. تعداد موثر قطعات و شعاع کشتار شدید نوع خاصی از پوسته کانن و پوسته تفنگ میدانی ساخته شده از این ماده در چین کمی بهتر از پوسته های فولادی است.

کاربرد آلیاژهای خاکی کمیاب غیرآهنی مانند منیزیم و آلومینیوم در تکنولوژی مدرن نظامی

 زمین کمیابدارای فعالیت شیمیایی بالا و شعاع اتمی زیاد است. هنگامی که به فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آنها اضافه می شود، می تواند دانه ها را تصفیه کند، از جداسازی، گاز زدایی، حذف ناخالصی ها و خالص سازی جلوگیری کند و ساختار متالوگرافی را بهبود بخشد تا به هدف جامع بهبود خواص مکانیکی، خواص فیزیکی و خواص پردازش دست یابد. . کارگران مواد در داخل و خارج از کشور با استفاده از این خاصیت خاک کمیاب، آلیاژهای منیزیم خاکی کمیاب، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم و سوپرآلیاژهای جدید تولید کرده اند. این محصولات به طور گسترده در فن آوری های نظامی مدرن مانند هواپیماهای جنگنده، هواپیماهای تهاجمی، هلیکوپتر، هواپیماهای بدون سرنشین و ماهواره های موشکی مورد استفاده قرار گرفته اند.

2.1 آلیاژ منیزیم خاکی کمیاب

آلیاژهای منیزیم خاکی کمیابقدرت ویژه بالایی دارند، می توانند وزن هواپیما را کاهش دهند، عملکرد تاکتیکی را بهبود بخشند، و چشم انداز کاربردی گسترده ای دارند. آلیاژهای منیزیم خاکی کمیاب که توسط شرکت صنعت هوانوردی چین (از این پس به عنوان AVIC شناخته می شود) توسعه یافته اند، تقریباً شامل 10 گرید از آلیاژهای منیزیم ریخته گری و آلیاژهای منیزیم تغییر شکل یافته است که بسیاری از آنها در تولید استفاده شده اند و کیفیت پایداری دارند. به عنوان مثال، آلیاژ منیزیم ریختگی ZM 6 با فلز خاکی کمیاب نئودیمیم به عنوان افزودنی اصلی گسترش یافته است تا برای قطعات مهمی مانند محفظه های کاهش دهنده عقب هلیکوپتر، دنده های بال جنگنده و صفحات فشار سربی روتور برای ژنراتورهای 30 کیلوواتی استفاده شود. آلیاژ منیزیم خاکی کمیاب با استحکام بالا BM 25 که به طور مشترک توسط شرکت AVIC و شرکت فلزات غیر آهنی ساخته شده است، جایگزین برخی از آلیاژهای آلومینیوم با استحکام متوسط ​​شده و در هواپیماهای ضربه ای استفاده شده است.

2.2 آلیاژ تیتانیوم خاکی کمیاب

در اوایل دهه 1970، مؤسسه مواد هوانوردی پکن (موسوم به مؤسسه مواد هوانوردی) مقداری آلومینیوم و سیلیکون را با سریم فلزی خاکی کمیاب (Ce) در آلیاژهای تیتانیوم Ti-A1-Mo جایگزین کرد و رسوب فازهای شکننده را محدود کرد. بهبود مقاومت حرارتی آلیاژ و همچنین بهبود پایداری حرارتی آن. بر این اساس، یک آلیاژ تیتانیوم ریخته گری با دمای بالا ZT3 حاوی سریم با کارایی بالا ساخته شد. در مقایسه با آلیاژهای مشابه بین المللی، از نظر مقاومت در برابر حرارت و عملکرد فرآیند دارای مزایای خاصی است. پوشش کمپرسور تولید شده با آن برای موتور W PI3 II با کاهش وزن 39 کیلوگرمی در هر هواپیما و افزایش نسبت رانش به وزن 1.5٪ استفاده می شود. علاوه بر این، کاهش مراحل پردازش تا حدود 30٪ به مزایای فنی و اقتصادی قابل توجهی دست یافته است و شکاف در استفاده از پوشش های تیتانیوم ریخته گری شده برای موتورهای هوانوردی در چین در دمای 500 ℃ را پر می کند. تحقیقات نشان داده است که ذرات کوچک اکسید سریم در ریزساختار آلیاژ ZT3 حاوی سریم وجود دارد. سریم بخشی از اکسیژن را در آلیاژ ترکیب می کند تا یک سختی نسوز و بالا ایجاد کنداکسید خاکی کمیابمواد Ce2O3. این ذرات مانع حرکت نابجایی ها در طول فرآیند تغییر شکل آلیاژ می شوند و عملکرد آلیاژ در دمای بالا را بهبود می بخشند. سریم بخشی از ناخالصی های گاز را جذب می کند (به ویژه در مرز دانه)، که ممکن است آلیاژ را تقویت کند و در عین حال پایداری حرارتی خوبی را حفظ کند. این اولین تلاش برای اعمال تئوری تقویت نقطه املاح دشوار در آلیاژهای تیتانیوم ریخته‌گری است. علاوه بر این، موسسه مواد هوانوردی پایدار و ارزان را توسعه داده استاکسید ایتریوم (III).شن و ماسه و پودر از طریق سالها تحقیق و فناوری تصفیه ویژه کانی سازی در فرآیند ریخته گری دقیق محلول آلیاژ تیتانیوم. از نظر وزن مخصوص، سختی و پایداری مایع تیتانیوم به سطح بهتری رسیده است و در تنظیم و کنترل عملکرد دوغاب پوسته مزایای بیشتری از خود نشان داده است. مزیت برجسته استفاده ازاکسید ایتریوم (III).پوسته برای تولید ریخته‌گری‌های تیتانیوم به این صورت است که تحت شرایطی که کیفیت ریخته‌گری و سطح فرآیند معادل فرآیند پوشش تنگستن باشد، می‌توان ریخته‌گری‌های آلیاژ تیتانیوم نازک‌تر از فرآیند پوشش تنگستن تولید کرد. در حال حاضر، این فرآیند به طور گسترده در ساخت انواع ریخته گری هواپیما، موتور و غیر نظامی استفاده می شود.

2.3 آلیاژ آلومینیوم خاکی کمیاب

آلیاژ آلومینیوم ریخته گری مقاوم در برابر حرارت HZL206 که توسط AVIC ساخته شده است، دارای خواص مکانیکی در دمای بالا و دمای اتاق در مقایسه با آلیاژهای خارجی حاوی نیکل است و به سطح پیشرفته آلیاژهای مشابه در خارج از کشور رسیده است. اکنون به عنوان دریچه مقاوم در برابر فشار برای هلیکوپترها و جت های جنگنده با دمای کاری 300 درجه سانتیگراد استفاده می شود و جایگزین آلیاژهای فولاد و تیتانیوم می شود. وزن ساختاری کاهش یافته و به تولید انبوه رسیده است. استحکام کششی آلیاژ سیلیکون سیلیکون خاکی کمیاب ZL117 در دمای 200-300 ℃ از آلیاژهای پیستونی آلمان غربی KS280 و KS282 بیشتر است. مقاومت سایشی آن 4-5 برابر بیشتر از آلیاژهای پیستونی معمولی ZL108 است، با ضریب کمی انبساط خطی و پایداری ابعادی خوب. این در لوازم جانبی هوانوردی KY-5، کمپرسورهای هوا KY-7 و پیستون موتورهای مدل هواپیمایی استفاده شده است. افزودن عناصر خاکی کمیاب به آلیاژهای آلومینیوم به طور قابل توجهی ریزساختار و خواص مکانیکی را بهبود می بخشد. مکانیسم اثر عناصر خاکی کمیاب در آلیاژهای آلومینیوم عبارت است از: تشکیل توزیع پراکنده، با ترکیبات کوچک آلومینیومی که نقش مهمی در تقویت فاز دوم دارند. افزودن عناصر خاکی کمیاب نقش کاتارسیس گاز زدایی را ایفا می کند و در نتیجه تعداد منافذ آلیاژ را کاهش می دهد و عملکرد آلیاژ را بهبود می بخشد. ترکیبات آلومینیوم خاکی کمیاب به عنوان هسته های ناهمگن برای پالایش دانه ها و فازهای یوتکتیک عمل می کنند و همچنین یک اصلاح کننده هستند. عناصر کمیاب خاکی باعث تشکیل و پالایش فازهای غنی از آهن می شوند و اثرات مضر آنها را کاهش می دهند. α- مقدار محلول جامد آهن در A1 با افزایش خاکهای کمیاب کاهش می یابد که برای بهبود استحکام و انعطاف پذیری نیز مفید است.

کاربرد مواد احتراق خاکی کمیاب در فناوری نظامی مدرن

3.1 فلزات خاکی کمیاب خالص

فلزات خاکی کمیاب خالص، به دلیل خواص شیمیایی فعال، مستعد واکنش با اکسیژن، گوگرد و نیتروژن برای تشکیل ترکیبات پایدار هستند. هنگامی که جرقه ها در معرض اصطکاک و ضربه شدید قرار می گیرند، می توانند مواد قابل اشتعال را مشتعل کنند. بنابراین، در اوایل سال 1908، آن را به سنگ چخماق ساخته شد. مشخص شده است که از میان 17 عنصر خاکی کمیاب، شش عنصر از جمله سریم، لانتانیم، نئودیمیم، پراسئودیمیم، ساماریوم و ایتریوم عملکرد آتش‌سوزی خوبی دارند. مردم سلاح های آتش زا مختلفی را بر اساس خواص آتش سوزی فلزات کمیاب خاکی ساخته اند. به عنوان مثال، موشک 227 کیلوگرمی آمریکایی "مارک 82" از آسترهای فلزی خاکی کمیاب استفاده می کند که نه تنها اثرات کشتار انفجاری ایجاد می کند بلکه اثرات آتش سوزی نیز دارد. کلاهک موشک هوا به زمین "مرد میرایی" آمریکا به 108 میله مربعی فلزی خاکی کمیاب به عنوان آستر مجهز شده است که جایگزین برخی قطعات پیش ساخته می شود. آزمایش های انفجار استاتیک نشان داده است که توانایی آن در احتراق سوخت هواپیما 44 درصد بیشتر از سوخت های بدون خط است.

3.2 مخلوط فلزات خاکی کمیاب

به دلیل قیمت بالای خالصفلز خاکی کمیابs، فلزات خاکی کمیاب کامپوزیتی کم هزینه به طور گسترده در سلاح های احتراق در کشورهای مختلف استفاده می شود. عامل احتراق فلز خاکی کمیاب کامپوزیت در پوسته فلزی تحت فشار بالا قرار می گیرد، با چگالی عامل احتراق (1.9-2.1) × 103 کیلوگرم بر متر مکعب، سرعت احتراق 1.3-1.5 متر بر ثانیه، قطر شعله حدود 500 میلی متر، و دمای شعله تا 1715-2000 ℃. پس از احتراق، بدنه رشته ای بیش از 5 دقیقه داغ باقی می ماند. در طول تهاجم به ویتنام، ارتش ایالات متحده از پرتابگرها برای پرتاب یک نارنجک آتش‌زای 40 میلی‌متری استفاده کرد که با پوششی مشتعل ساخته شده از فلز خاکی کمیاب مخلوط پر شده بود. پس از منفجر شدن پرتابه، هر قطعه با پوشش آتش زا می تواند هدف را مشتعل کند. در آن زمان تولید ماهانه بمب به 200000 گلوله و حداکثر 260000 گلوله رسید.

3.3 آلیاژهای احتراق خاکی کمیاب

آلیاژ احتراق خاکی کمیاب با وزن 100 گرم می تواند 200 تا 3000 کیندلینگ را تشکیل دهد که مساحت زیادی را پوشش می دهد که معادل شعاع کشتار مهمات سوراخ کننده زره و پرتابه سوراخ کننده زره است. بنابراین، توسعه مهمات چند منظوره با قدرت احتراق به یکی از مسیرهای اصلی توسعه مهمات در داخل و خارج تبدیل شده است. برای مهمات زره‌پر و پرتابه‌های زره‌زن، عملکرد تاکتیکی آن‌ها ایجاب می‌کند که پس از سوراخ کردن زره تانک دشمن، بتوانند سوخت و مهمات خود را برای نابودی کامل تانک مشتعل کنند. برای نارنجک ها، لازم است که تجهیزات نظامی و تاسیسات استراتژیک در محدوده کشتار آنها مشتعل شود. گزارش شده است که یک دستگاه آتش زا از فلز خاکی کمیاب پلاستیکی ساخت ایالات متحده آمریکا از نایلون تقویت شده با الیاف شیشه با یک کارتریج مخلوط آلیاژ خاکی کمیاب در داخل ساخته شده است که تأثیر بهتری در برابر سوخت هواپیما و اهداف مشابه دارد.

کاربرد مواد کمیاب زمین در حفاظت نظامی و فناوری هسته ای

4.1 کاربرد در فناوری حفاظت نظامی

عناصر خاکی کمیاب دارای خواص مقاوم در برابر تشعشعات هستند. مرکز ملی مقطع نوترونی ایالات متحده دو نوع صفحه با ضخامت 10 میلی متر با استفاده از مواد پلیمری به عنوان ماده پایه، با یا بدون افزودن عناصر خاکی کمیاب، برای آزمایش های حفاظت در برابر تشعشع ساخته است. نتایج نشان می دهد که اثر محافظ حرارتی نوترون مواد پلیمری خاکی کمیاب 5-6 برابر بهتر از مواد پلیمری عاری از خاک کمیاب است. در میان آنها، مواد خاکی کمیاب با عناصر Sm، Eu، Gd، Dy و سایر عناصر دارای بیشترین سطح مقطع جذب نوترون و اثر جذب نوترون خوب هستند. در حال حاضر کاربردهای اصلی مواد حفاظتی در برابر تشعشعات خاکی کمیاب در فناوری نظامی شامل جنبه های زیر می باشد.

4.1.1 محافظ تابش هسته ای

ایالات متحده از 1٪ بور و 5٪ عناصر خاکی کمیاب استفاده می کندگادولینیم, ساماریومولانتانیمبرای ساخت یک بتن مقاوم در برابر تشعشع به ضخامت 600 میلی متر برای محافظت از منبع نوترون شکافتی راکتور استخر. فرانسه با افزودن Boride، ترکیب خاکی کمیاب یا آلیاژ خاکی کمیاب به گرافیت به عنوان ماده پایه، یک ماده حفاظتی در برابر تشعشعات خاکی کمیاب تولید کرد. پرکننده این ماده محافظ کامپوزیت باید به طور مساوی توزیع شده و به قطعات پیش ساخته تبدیل شود که با توجه به نیازهای مختلف منطقه محافظ در اطراف کانال راکتور قرار می گیرند.

4.1.2 محافظ تابش حرارتی مخزن

از چهار لایه روکش با ضخامت کل 5-20 سانتی متر تشکیل شده است. لایه اول از پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه ساخته شده است، با پودر معدنی با 2٪ ترکیبات خاکی کمیاب به عنوان پرکننده برای جلوگیری از نوترون های سریع و جذب نوترون های کند اضافه شده است. لایه‌های دوم و سوم، گرافیت بور، پلی استایرن و عناصر خاکی کمیاب را اضافه می‌کنند که 10 درصد از کل پرکننده را تشکیل می‌دهند تا نوترون‌های انرژی متوسط ​​را مسدود کرده و نوترون‌های حرارتی را جذب کنند. لایه چهارم به جای الیاف شیشه از گرافیت استفاده می کند و 25 درصد ترکیبات خاکی کمیاب را برای جذب نوترون های حرارتی اضافه می کند.

4.1.3 دیگران

استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر تشعشعات خاکی کمیاب برای تانک‌ها، کشتی‌ها، پناهگاه‌ها و سایر تجهیزات نظامی می‌تواند اثر مقاوم در برابر تشعشعات داشته باشد.

4.2 کاربرد در فناوری هسته ای

اکسید ایتریوم (III) خاکی کمیاب می تواند به عنوان جاذب قابل احتراق سوخت اورانیوم در راکتور آب جوش (BWR) استفاده شود. در میان همه عناصر، گادولینیوم با تقریباً 4600 هدف در هر اتم، قوی ترین توانایی جذب نوترون را دارد. هر اتم طبیعی گادولینیوم قبل از شکست به طور متوسط ​​4 نوترون جذب می کند. هنگامی که گادولینیوم با اورانیوم شکافت پذیر مخلوط می شود، می تواند احتراق را تقویت کند، مصرف اورانیوم را کاهش دهد و تولید انرژی را افزایش دهد. بر خلاف کاربید بور،اکسید گادولینیوم (III).دوتریوم، یک محصول جانبی مضر تولید نمی کند. این می تواند با سوخت اورانیوم و مواد پوشش آن در واکنش هسته ای مطابقت داشته باشد. مزیت استفاده از گادولینیوم به جای بور این است که می توان گادولینیوم را مستقیماً با اورانیوم مخلوط کرد تا از انبساط میله سوخت هسته ای جلوگیری شود. طبق آمار، 149 رآکتور هسته ای در سرتاسر جهان برنامه ریزی شده است که 115 رآکتور از آنها راکتورهای آب تحت فشار استفاده می کنند.گوش کمیابh اکسید گادولینیوم (III).ساماریوم خاکی کمیاب،یوروپیومو دیسپروزیم به عنوان جاذب نوترون در راکتورهای پرورش دهنده نوترون استفاده شده است. زمین کمیابایتریمدارای سطح مقطع جذب کوچک در نوترون ها است و می تواند به عنوان یک ماده لوله برای راکتورهای نمک مذاب استفاده شود. فویل نازک اضافه شده با گادولینیوم و دیسپروزیم خاکی کمیاب می تواند به عنوان آشکارساز میدان نوترونی در مهندسی هوافضا و صنایع هسته ای، مقدار کمی تولیوم و اربیوم خاکی کمیاب به عنوان ماده هدف ژنراتور نوترون لوله مهر و موم شده و خاک کمیاب استفاده شود. سرمت آهن اکسید یوروپیوم را می توان برای ساخت صفحه پشتیبانی کنترلی راکتور بهبودیافته استفاده کرد. گادولینیوم خاکی کمیاب همچنین می تواند به عنوان افزودنی پوشش برای جلوگیری از تشعشعات بمب نوترونی استفاده شود و خودروهای زرهی پوشیده شده با پوشش ویژه حاوی اکسید گادولینیوم می توانند از تشعشعات نوترونی جلوگیری کنند. ایتربیوم خاکی کمیاب در تجهیزات اندازه گیری تنش زمین ناشی از انفجارهای هسته ای زیرزمینی استفاده می شود. هنگامی که ایتربیوم خاکی کمیاب تحت فشار قرار می گیرد، مقاومت افزایش می یابد و از تغییر مقاومت می توان برای محاسبه فشار اعمال شده استفاده کرد. اتصال فویل گادولینیوم خاکی کمیاب رسوب شده و در هم آمیخته با یک عنصر حساس به تنش می تواند برای اندازه گیری تنش هسته ای بالا مورد استفاده قرار گیرد.

کاربرد 5 ماده مغناطیس دائمی زمین کمیاب در فناوری نظامی مدرن

مواد مغناطیسی دائمی خاکی کمیاب، که به عنوان نسل جدید پادشاه مغناطیسی شناخته می شود، در حال حاضر بالاترین عملکرد جامع مواد آهنربای دائم شناخته شده است. خواص مغناطیسی آن بیش از 100 برابر بیشتر از فولاد مغناطیسی مورد استفاده در تجهیزات نظامی در دهه 1970 است. در حال حاضر، به یک ماده مهم در ارتباطات فناوری الکترونیکی مدرن تبدیل شده است. این در لوله های موج سفر و گردشگرها در ماهواره های زمین مصنوعی، رادارها و جنبه های دیگر استفاده می شود. بنابراین، اهمیت نظامی مهمی دارد.

آهنرباهای SmCo و آهنرباهای NdFeB برای تمرکز پرتو الکترونی در سیستم هدایت موشک استفاده می شوند. آهنرباها دستگاه های متمرکز کننده اصلی پرتو الکترونی هستند که داده ها را به سطح کنترل موشک منتقل می کنند. تقریباً 5-10 پوند (2.27-4.54 کیلوگرم) آهنربا در هر دستگاه هدایت متمرکز موشک وجود دارد. علاوه بر این، آهنرباهای خاکی کمیاب برای به حرکت درآوردن موتورها و چرخاندن سکان‌های Rudder#Aircraft موشک‌های هدایت شونده نیز استفاده می‌شوند. مزایای آنها مغناطیس قوی تر و وزن سبک تر از آهنرباهای Al Ni Co اصلی است.

کاربرد مواد لیزر خاکی کمیاب در فناوری نظامی مدرن

لیزر نوع جدیدی از منبع نور است که تک رنگی، جهت و پیوستگی خوبی دارد و می تواند به روشنایی بالایی دست یابد. لیزر و مواد لیزر خاکی کمیاب به طور همزمان متولد شدند. تاکنون، تقریباً 90 درصد از مواد لیزر شامل خاک‌های کمیاب هستند. به عنوان مثال، کریستال گارنت آلومینیوم ایتریوم یک لیزر پرکاربرد است که می تواند توان خروجی مداوم و مداوم در دمای اتاق را بدست آورد. کاربرد لیزرهای حالت جامد در ارتش مدرن شامل جنبه های زیر است.

6.1 برد لیزری

گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم که در ایالات متحده، بریتانیا، فرانسه، آلمان و سایر کشورها توسعه یافته است، می تواند فاصله 4000 تا 20000 متر را با دقت 5 متر اندازه گیری کند. سیستم های تسلیحاتی مانند MI آمریکا، لئوپارد ۲ آلمان، لکلر فرانسه، تایپ ۹۰ ژاپن، مکاوا اسرائیل و جدیدترین تانک چلنجر ۲ بریتانیا، همگی از این نوع مسافت یاب لیزری استفاده می کنند. در حال حاضر، برخی کشورها در حال توسعه نسل جدیدی از فاصله یاب های لیزری حالت جامد برای ایمنی چشم انسان هستند که طول موج های عملیاتی آن از 1.5 تا 2.1 میکرومولار است. لیزر لیتیوم فلوراید ایتریوم دارای باند کاری 2.06 میکرومولار است که تا 3000 متر را در بر می گیرد. ایالات متحده و شرکت بین المللی لیزر نیز به طور مشترک از لیزر ایتریوم لیتیوم فلوراید دوپ شده با اربیوم استفاده کردند و طول موج 1.73 میکرومولار مسافت یاب لیزری و نیروهای بسیار مجهز را توسعه دادند. طول موج لیزر مسافت یاب های نظامی چین 1.06 میکرومولار است که از 200 تا 7000 متر متغیر است. چین در پرتاب موشک های دوربرد، موشک ها و ماهواره های ارتباطی آزمایشی، داده های مهمی در اندازه گیری برد از طریق تلویزیون لیزری تئودولیت به دست آورده است.

6.2 هدایت لیزری

بمب های هدایت شونده لیزری از لیزر برای هدایت ترمینال استفاده می کنند. هدف با لیزر Nd · YAG تابش می شود که ده ها پالس در ثانیه ساطع می کند. پالس‌ها کدگذاری می‌شوند و پالس‌های نوری می‌توانند پاسخ موشک را هدایت کنند و در نتیجه از تداخل پرتاب موشک و موانعی که توسط دشمن ایجاد می‌شود جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، بمب GBV-15 Glide ارتش آمریکا به نام "بمب هوشمند". به طور مشابه، می توان از آن برای ساخت پوسته های هدایت لیزری نیز استفاده کرد.

6.3 ارتباط لیزری

علاوه بر Nd · YAG را می توان برای ارتباطات لیزری استفاده کرد، خروجی لیزر کریستال فسفات لیتیوم تترا نئودیمیم (III) (LNP) قطبی شده و به راحتی قابل تعدیل است. این یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد میکرو لیزری است که برای منبع نور ارتباط فیبر نوری مناسب است و انتظار می‌رود در اپتیک و ارتباطات فضایی یکپارچه استفاده شود. علاوه بر این، گارنت آهن ایتریوم (Y3Fe5O12) تک کریستال را می توان به عنوان دستگاه های موج سطحی مغناطیسی مختلف با فرآیند یکپارچه سازی مایکروویو استفاده کرد که باعث می شود دستگاه ها یکپارچه و مینیاتوری شوند و کاربردهای ویژه ای در کنترل از راه دور راداری و تله متری، ناوبری و اقدامات متقابل الکترونیکی دارند.

کاربرد 7 ماده ابررسانای کمیاب زمین در فناوری نظامی مدرن

هنگامی که یک ماده کمتر از دمای معینی باشد، پدیده ای که مقاومت صفر است، یعنی ابررسانایی، رخ می دهد. دما دمای بحرانی (Tc) است. ابررساناها ضد آهنربا هستند. هنگامی که دما کمتر از دمای بحرانی باشد، ابررساناها هر میدان مغناطیسی را که بخواهد روی آنها اعمال شود دفع می کنند. این به اصطلاح اثر مایسنر است. افزودن عناصر خاکی کمیاب به مواد ابررسانا می تواند دمای بحرانی Tc را تا حد زیادی افزایش دهد. این امر توسعه و کاربرد مواد ابررسانا را به شدت ارتقاء داده است. در دهه 1980، ایالات متحده، ژاپن و سایر کشورهای توسعه یافته به طور متوالی مقدار مشخصی لانتانیم، ایتریم، یوروپیوم، اربیوم و سایر اکسیدهای خاکی کمیاب را به اکسید باریم و ترکیبات اکسید مس(II) اضافه کردند که مخلوط، فشرده و تف جوشی شدند. مواد سرامیکی ابررسانا را تشکیل می دهند که کاربرد گسترده فناوری ابررسانا را به ویژه در کاربردهای نظامی گسترده تر می کند.

7.1 مدارهای مجتمع ابررسانا

در سال‌های اخیر، کشورهای خارجی تحقیقاتی را در مورد کاربرد فناوری ابررسانا در رایانه‌های الکترونیکی انجام داده‌اند و مدارهای مجتمع ابررسانا را با استفاده از مواد سرامیکی ابررسانا توسعه داده‌اند. اگر از این مدار مجتمع برای ساخت کامپیوترهای ابررسانا استفاده شود، نه تنها اندازه کوچک، وزن سبک و استفاده راحت دارد، بلکه سرعت محاسباتی 10 تا 100 برابر بیشتر از کامپیوترهای نیمه هادی دارد.