Примена на материјали од ретки земји во современата воена технологија

Примена наМатеријал за ретки земјиво модерна воена технологија

Како посебен функционален материјал, ретката земја, позната како „куќа за богатство“ на новите материјали, може во голема мера да го подобри квалитетот и перформансите на другите производи, а позната е и како „витамин“ на модерната индустрија. Не само што е широко користен во традиционалните индустрии како што се металургијата, петрохемиската индустрија, стаклена керамика, предење волна, кожа и земјоделство, туку исто така игра незаменлива улога во областите на материјали како што се флуоресценција, магнетизам, ласер, комуникација со оптички влакна, енергија за складирање на водород, суперспроводливост, итн. Тоа директно влијае на брзината и нивото на развој на новите високотехнолошки индустрии како што се оптички инструменти, електроника, воздушна, нуклеарна индустрија итн. Овие технологии се успешно применети во воената технологија, во голема мера промовирајќи го развој на современа воена технологија.

Посебната улога што ја играат новите материјали од ретка земја во модерната воена технологија нашироко го привлече вниманието на владите и експертите од различни земји, како што е наведеното како клучен елемент во развојот на високотехнолошките индустрии и воената технологија од страна на релевантните оддели во Соединетите Американски Држави, Јапонија и други земји.

Краток вовед во ретките земји и нивниот однос со воената и националната одбрана

Строго кажано, ситеелементи на ретки земјиимаат одредени воени намени, но најкритична улога во националната одбрана и воените полиња треба да биде примената на ласерски опсег, ласерско водење, ласерска комуникација и други полиња.

 Примена на редок земјен челик и нодуларен леано железо во модерната воена технологија

 1.1 Примена на челик од ретки земји во модерната воена технологија

Неговите функции вклучуваат прочистување, модификација и легирање, главно вклучувајќи десулфуризација, деоксидација и отстранување на гас, елиминирање на влијанието на штетните нечистотии со ниска точка на топење, рафинирање на зрното и структурата, влијание на фазата на преодна точка на челикот и подобрување на неговата стврднување и механички својства . Персоналот од воената наука и технологија развил многу материјали за ретки земји погодни за употреба во оружје користејќи го ова својство на ретката земја.

 1.1.1 Оклопен челик

 Веќе во раните 1960-ти, кинеската индустрија за оружје започна со истражување за примена на ретки земји во оклопниот челик и челик за оружје, и последователно произведуваше челик за оклоп од ретки земји, како што се 601, 603 и 623, воведувајќи нова ера каде клучните суровини во кинеското производство на тенкови беа базирани дома.

 1.1.2 Јаглероден челик од ретка земја

Во средината на 1960-тите, Кина додаде 0,05% елементи од ретка земја на оригиналниот висококвалитетен јаглероден челик за да произведе јаглероден челик од ретка земја. Вредноста на страничниот удар на овој челик од ретка земја е зголемена за 70% до 100% во споредба со оригиналниот јаглероден челик, а вредноста на ударот на -40 ℃ е зголемена за речиси двапати. Касетата со голем дијаметар изработен од овој челик е докажано преку тестовите за стрелање во стрелиштето дека целосно ги исполнува техничките барања. Во моментов, Кина е финализирана и пуштена во производство, постигнувајќи ја долгогодишната желба на Кина да го замени бакарот со челик во материјалите за касети.

 1.1.3 Челик од ретка земја со висока содржина на манган и челик од ретка земја

Реткиот земјен челик со висока содржина на манган се користи за производство на чевли за цистерни, а челикот од ретка земја се користи за производство на крилата на опашот, кочницата на муцката и артилериските структурни делови на брзиот сабот за фрлање оклоп, кој може да ги намали процедурите за обработка, подобрување на стапката на искористеност на челикот и постигнување тактички и технички показатели.

Во минатото, материјалите што се користеа за телата на проектилите на предната комора во Кина беа изработени од полуцврсто леано железо со висококвалитетно свинско железо додадено со 30% до 40% отпаден челик. Поради малата јачина, високата кршливост, малиот и неостриот број на ефективни фрагменти по експлозијата и слабата моќ на убивање, развојот на проектилното тело на предната комора некогаш беше попречен. Од 1963 година, различни калибри минофрлачки гранати се произведуваат со користење на ретка земја ноктилно железо, што ги зголеми нивните механички својства за 1-2 пати, го умножи бројот на ефективни фрагменти и ја изостри острината на фрагментите, што значително ја зголеми нивната убиствена моќ. Ефективниот број на фрагменти и интензивниот радиус на убивање на одреден тип на топови и гранати од пиштол теренски направени од овој материјал во Кина се малку подобри од оние на челичните школки.

Примена на обоени легури на ретки земји како што се магнезиум и алуминиум во модерната воена технологија

 Ретка земјаима висока хемиска активност и голем атомски радиус. Кога се додава на обоените метали и нивните легури, може да ги рафинира зрната, да спречи сегрегација, дегасирање, отстранување и прочистување на нечистотијата и да ја подобри металографската структура, за да се постигне сеопфатната цел за подобрување на механичките својства, физичките својства и својствата на обработка. . Работниците за материјали дома и во странство развија нови легури на магнезиум од ретки земји, легури на алуминиум, легури на титаниум и суперлегури користејќи го ова својство на ретката земја. Овие производи се широко користени во современите воени технологии како што се борбени авиони, јуришни авиони, хеликоптери, беспилотни летала и ракетни сателити.

2.1 Легура на магнезиум од ретка земја

Легури на магнезиум од ретки земјиимаат висока специфична сила, може да ја намали тежината на авионот, да ги подобри тактичките перформанси и да има широки можности за примена. Легурите на магнезиум од ретки земји развиени од China Aviation Industry Corporation (во понатамошниот текст AVIC) вклучуваат приближно 10 степени на леани легури на магнезиум и деформирани легури на магнезиум, од кои многу се користеле во производството и имаат стабилен квалитет. На пример, легурата на магнезиум од лиена ZM 6 со неодимиум од ретки земјени метали како главен додаток е проширена за да се користи за важни делови како што се обвивките за редукција на задниот дел на хеликоптерот, ребрата на борбените крила и плочите за притисок од олово на роторот за генератори од 30 kW. Легурата на магнезиум со висока јачина на ретка земја BM 25 заеднички развиена од AVIC Corporation и Nonferrous Metals Corporation замени некои алуминиумски легури со средна јачина и се применува во ударни авиони.

2.2 Легура на титаниум од ретка земја

Во раните 1970-ти, Институтот за воздухопловни материјали во Пекинг (наведен како Институт за воздухопловни материјали) замени дел од алуминиум и силициум со цериум од редок земјен метал (Ce) во легури на титаниум Ti-A1-Mo, ограничувајќи го талогот на кршливи фази и подобрување на топлинската отпорност на легурата, а истовремено подобрување на нејзината термичка стабилност. Врз основа на ова, развиена е високо-перформансна леана високотемпературна легура на титаниум ZT3 која содржи цериум. Во споредба со слични меѓународни легури, тој има одредени предности во однос на јачината на отпорност на топлина и перформансите на процесот. Куќиштето на компресорот произведено со него се користи за моторот W PI3 II, со намалување на тежината од 39 kg по авион и зголемување на односот на потисок и тежина од 1,5%. Покрај тоа, намалувањето на чекорите на обработка за околу 30% постигна значителни технички и економски придобивки, пополнувајќи ја празнината во употребата на куќишта од лиен титаниум за воздухопловни мотори во Кина на 500 ℃. Истражувањата покажаа дека има мали честички од цериум оксид во микроструктурата на легура ZT3 што содржи цериум. Цериумот комбинира дел од кислородот во легурата за да формира огноотпорна и висока цврстинаоксид од ретки земјиматеријал, Ce2O3. Овие честички го попречуваат движењето на дислокациите за време на процесот на деформација на легурата, со што се подобруваат перформансите на легурата на висока температура. Цериумот зафаќа дел од гасните нечистотии (особено на границите на зрната), што може да ја зајакне легурата додека одржува добра термичка стабилност. Ова е прв обид да се примени теоријата за зајакнување на тешко растворената точка во лиени легури на титаниум. Покрај тоа, Институтот за воздухопловни материјали разви стабилен и евтинИтриум (III) оксидпесок и прав преку долгогодишно истражување и специјална технологија за третман на минерализација во процесот на прецизно леење раствор од легура на титаниум. Достигна подобро ниво во однос на специфичната тежина, цврстината и стабилноста на течноста од титаниум и покажа поголеми предности во прилагодувањето и контролирањето на перформансите на кашеста маса на школка. Извонредната предност на користењетоИтриум (III) оксидшколка за производство на титаниумски одлеаноци е дека под услов квалитетот на лиење и нивото на процесот да се еквивалентни на процесот на обложување на волфрам, може да се произведуваат одлеаноци од легура на титаниум потенки од процесот на обложување на волфрам. Во моментов, овој процес е широко користен во производството на различни авиони, мотори и цивилни одлеаноци.

2.3 Алуминиумска легура на ретка земја

Отпорната на топлина леано алуминиумска легура HZL206 развиена од AVIC има супериорни механички својства на висока температура и собна температура во споредба со странските легури кои содржат никел и го достигна напредното ниво на слични легури во странство. Сега се користи како вентил отпорен на притисок за хеликоптери и борбени авиони со работна температура од 300 ℃, заменувајќи ги легурите на челик и титаниум. Структурната тежина е намалена и е пуштена во масовно производство. Јачината на истегнување на алуминиумската силиконска хипереутектичка легура ZL117 од ретка земја на 200-300 ℃ ја надминува онаа на западногерманските клипни легури KS280 и KS282. Неговата отпорност на абење е 4-5 пати поголема од онаа на најчесто користените клипни легури ZL108, со мал коефициент на линеарно проширување и добра димензионална стабилност. Се користи во авијациска галантерија KY-5, KY-7 воздушни компресори и клипови на мотори за авионски модели. Додавањето елементи од ретка земја во алуминиумските легури значително ја подобрува микроструктурата и механичките својства. Механизмот на дејство на ретките елементи во алуминиумските легури е: формирање на дисперзирана дистрибуција, при што малите алуминиумски соединенија играат значајна улога во зајакнувањето на втората фаза; Додавањето на ретки земјени елементи игра улога на дегасирање на катарза, со што се намалува бројот на порите во легурата и се подобруваат перформансите на легурата; Алуминиумските соединенија од ретки земји служат како хетерогени јадра за рафинирање на зрната и еутектичките фази, а исто така се и модификатори; Ретките земјени елементи го промовираат формирањето и префинетоста на фазите богати со железо, намалувајќи ги нивните штетни ефекти. α- Количеството на железо во цврст раствор во А1 се намалува со зголемувањето на додавањето на ретки земји, што е исто така корисно за подобрување на јачината и пластичноста.

Примена на материјали за согорување на ретки земји во модерната воена технологија

3.1 Чисти метали од ретки земји

Чистите метали од ретки земји, поради нивните активни хемиски својства, се склони да реагираат со кислород, сулфур и азот за да формираат стабилни соединенија. Кога се подложени на интензивно триење и удар, искрите можат да запалат запаливи материи. Затоа, веќе во 1908 година, од него е направен кремен. Откриено е дека меѓу 17-те елементи на ретка земја, шест елементи, вклучувајќи ги цериумот, лантанот, неодимиумот, прасеодимиумот, самариумот и итриумот, имаат особено добри перформанси на подметнување пожар. Луѓето направиле разни запаливи оружја врз основа на својствата на палење на металите од ретки земји. На пример, американскиот проектил „Марк 82“ од 227 килограми користи облоги од метал од ретка земја, кои не само што произведуваат експлозивни убиствени ефекти, туку и ефекти на подметнување пожар. Американската ракетна глава од воздух-земја „амортизирање човек“ е опремена со 108 квадратни прачки од ретка земја како облоги, што заменува некои префабрикувани фрагменти. Тестовите за статичка експлозија покажаа дека неговата способност да запали воздухопловно гориво е за 44% поголема од онаа на необложените.

3.2 Мешани метали од ретки земји

Поради високата цена на чистредок земја металs, евтините композитни метали од ретки земји се широко користени во оружје за согорување во различни земји. Композитното средство за согорување на метали од ретки земји се вчитува во металната обвивка под висок притисок, со густина на средството за согорување од (1,9~2,1) × 103 kg/m3, брзина на согорување 1,3-1,5 m/s, дијаметар на пламен од околу 500 mm, и температура на пламенот до 1715-2000 ℃. По согорувањето, блескавото тело останува жешко повеќе од 5 минути. За време на инвазијата на Виетнам, американската војска употреби фрлачи за лансирање на 40 мм подметната граната, која беше исполнета со запалива облога направена од мешан метал од ретка земја. Откако проектилот ќе експлодира, секој фрагмент со запалена облога може да ја запали целта. Во тоа време, месечното производство на бомбата достигна 200.000 куршуми, со максимални 260.000 куршуми.

3.3 Легури за согорување на ретки земји

Легурата за согорување на ретка земја со тежина од 100 g може да формира 200 ~ 3000 запалувања, покривајќи голема површина, што е еквивалентно на радиусот на убивање на муниција што пробива оклоп и проектили за пробивање на оклоп. Затоа, развојот на мултифункционална муниција со моќ на согорување стана една од главните насоки за развој на муниција дома и во странство. За оклопната муниција и оклопниот проектил, нивната тактичка изведба бара по пробивањето на оклопот на непријателскиот тенк, да можат да го запалат горивото и муницијата за целосно да го уништат резервоарот. За гранати, потребно е да се запалат воените резерви и стратешките објекти во рамките на нивниот опсег на убивање. Пријавено е дека пластична направа за запалување од метал од ретка земја, направена во Made in USA, е направена од најлон засилен со стаклени влакна со мешан патрон од легура на ретки земји внатре, што има подобар ефект против воздухопловното гориво и слични цели.

Примена на материјали од ретки земји во воената заштита и нуклеарната технологија

4.1 Примена во технологија за воена заштита

Ретките земјени елементи имаат својства отпорни на радијација. Националниот центар за неутронски пресек на Соединетите Држави направи два вида плочи со дебелина од 10 mm со користење на полимерни материјали како основен материјал, со или без додавање на елементи од ретка земја, за тестови за заштита од радијација. Резултатите покажуваат дека ефектот на термичка заштита на неутроните на полимерните материјали од ретки земји е 5-6 пати подобар од оној на полимерните материјали без ретки земји. Меѓу нив, ретките земјени материјали со Sm, Eu, Gd, Dy и други елементи имаат најголем пресек на апсорпција на неутрони и добар ефект на апсорпција на неутрони. Во моментов, главните примени на материјалите за заштита од радијација на ретки земји во воената технологија ги вклучуваат следните аспекти.

4.1.1 Заштита од нуклеарно зрачење

САД користат 1% бор и 5% ретки земјени елементигадолиниум, самариумилантанда се направи бетон отпорен на радијација со дебелина од 600 mm за заштита на фисискиот неутронски извор на реакторот на базенот. Франција разви материјал за заштита од радијација на ретки земји со додавање на Борид, соединение од ретки земји или легура на ретка земја на графитот како основен материјал. Пополнувачот на овој композитен заштитен материјал треба да биде рамномерно распореден и да се направи во префабрикувани делови, кои се поставуваат околу каналот на реакторот според различните барања на заштитната област.

4.1.2 Заштита од топлинско зрачење на резервоарот

Се состои од четири слоја фурнир, со вкупна дебелина од 5-20 см. Првиот слој е направен од пластика засилена со стаклени влакна, со неоргански прав додаден со 2% соединенија од ретки земји како полнила за блокирање на брзите неутрони и апсорпција на бавни неутрони; Вториот и третиот слој додаваат борски графит, полистирен и елементи од ретка земја кои сочинуваат 10% од вкупниот филер во првиот за да ги блокираат неутроните со средна енергија и да ги апсорбираат термичките неутрони; Четвртиот слој користи графит наместо стаклени влакна и додава 25% соединенија од ретки земји за да ги апсорбира термичките неутрони.

4.1.3 Други

Примената на облоги отпорни на радијација на ретки земји на тенкови, бродови, засолништа и друга воена опрема може да има ефект отпорен на радијација.

4.2 Примена во нуклеарната технологија

Ретка земја Итриум(III) оксид може да се користи како запалив апсорбер на ураниумско гориво во реактор за врела вода (BWR). Меѓу сите елементи, гадолиниумот има најсилна способност да апсорбира неутрони, со приближно 4600 цели по атом. Секој природен атом на гадолиниум апсорбира во просек 4 неутрони пред неуспехот. Кога се меша со расцеплив ураниум, гадолиниумот може да го поттикне согорувањето, да ја намали потрошувачката на ураниум и да го зголеми производството на енергија. За разлика од борниот карбид,Гадолиниум (III) оксидне произведува деутериум, штетен нуспроизвод. Може да одговара и на горивото со ураниум и на неговиот материјал за обложување во нуклеарната реакција. Предноста на користењето на гадолиниум наместо бор е тоа што гадолиниумот може директно да се меша со ураниум за да се спречи проширување на шипката за нуклеарно гориво. Според статистичките податоци, има 149 нуклеарни реактори кои се планирани да се изградат ширум светот, од кои 115 се реактори за вода под притисок кои користатретко увоh Гадолиниум (III) оксид.Самариум од ретка земја,европиум, а диспрозиумот се користел како апсорбери на неутрони во реакторите за одгледување неутрони. Ретка земјаитриумима мал пресек за зафаќање во неутрони и може да се користи како материјал за цевки за реактори со стопена сол. Тенката фолија додадена со редок земјен гадолиниум и диспрозиум може да се користи како детектор на неутронско поле во инженерството на воздушната и нуклеарната индустрија, мала количина тулиум и ербиум од ретка земја може да се користи како цел материјал на генератор на запечатена цевка на неутрони и ретка земја Железниот кермет со европиум оксид може да се користи за да се направи подобрена потпорна плоча за контрола на реакторот. Гадолиниум од ретка земја, исто така, може да се користи како додаток за обложување за да се спречи зрачење на неутронска бомба, а оклопните возила обложени со специјална обвивка што содржи гадолиниум оксид може да го спречат зрачењето на неутроните. Итербиумот од ретка земја се користи во опрема за мерење на стресот на земјата предизвикан од подземни нуклеарни експлозии. Кога ретката земја итербиум е подложена на сила, отпорот се зголемува, а промената на отпорот може да се користи за пресметување на применетиот притисок. Поврзувањето на фолија со гадолиниум од ретка земја, депонирана и испреплетена со елемент чувствителен на стрес, може да се користи за мерење на високиот нуклеарен стрес.

Примена на 5 материјали со постојан магнет од ретки земји во современата воена технологија

Материјалот со постојан магнет од ретка земја, познат како новата генерација на магнетски крал, во моментов е познат материјал со постојан магнет со највисоки перформанси. Има повеќе од 100 пати повисоки магнетни својства од магнетниот челик што се користел во воената опрема во 1970-тите. Во моментов, тој стана важен материјал во модерната електронска технолошка комуникација. Се користи во цевки со патувачки бранови и циркулатори во вештачки земјишни сателити, радари и други аспекти. Затоа, има важно воено значење.

SmCo магнетите и магнетите NdFeB се користат за фокусирање на електронскиот сноп во системот за водење проектили. Магнетите се главните уреди за фокусирање на електронскиот зрак, кои пренесуваат податоци до контролната површина на проектилот. Има приближно 5-10 фунти (2,27-4,54 кг) магнети во секој уред за водење за фокусирање на проектилот. Дополнително, магнетите за ретки земји се користат и за погон на мотори и за ротирање на кормилото #Aircraft на управуваните проектили. Нивните предности се посилен магнетизам и помала тежина од оригиналните магнети Al Ni Co.

Примена на ретки земјени ласерски материјали во современата воена технологија

Ласерот е нов тип на извор на светлина кој има добра монохроматичност, насоченост и кохерентност и може да постигне висока осветленост. Ласерски и ретки земјени ласерски материјали се родиле истовремено. Досега, приближно 90% од ласерските материјали вклучуваат ретки земји. На пример, итриум алуминиумскиот гранат кристал е широко користен ласер кој може да добие континуирана висока излезна моќност на собна температура. Примената на ласерите со цврста состојба во модерната војска ги вклучува следните аспекти.

6.1 Ласерски опсег

Неодимиумскиот итриум алуминиумски гранат развиен во САД, Британија, Франција, Германија и други земји може да измери растојание од 4000~20000 m со точност од 5 m. Системите за оружје како што се американскиот МИ, германскиот Леопард II, францускиот Леклер, јапонскиот тип 90, израелскиот Мекава и најновиот британски тенк Челинџер 2 користат овој тип на ласерски дострел. Во моментов, некои земји развиваат нова генерација на цврсти ласерски далечина за безбедност на човечкото око, со работни бранови должини кои се движат од 1,5 до 2,1 μ M. Рачниот ласерски дострел развиен од Соединетите Американски Држави и Обединетото Кралство со употреба на допинг со холмиум Ласерот со итриум литиум флуорид има работна лента од 2,06 μ M, која се движи до 3000 m. Соединетите Држави и Меѓународната ласерска компанија, исто така, заеднички го користеа ербиум-допираниот итриум литиум флуорид ласер и развија бранова должина од 1,73 μ M ласерски далечина и силно опремени трупи. Ласерската бранова должина на воените далечини на Кина е 1,06 μ M, во опсег од 200 до 7000 m. При лансирањето на ракети со долг дострел, ракети и пробни комуникациски сателити, Кина доби важни податоци за мерење на дострелот преку ласерски ТВ Теодолит.

6.2 Ласерско водење

Ласерски водени бомби користат ласери за терминално водење. Целта е озрачена со Nd · YAG ласер кој емитува десетици импулси во секунда. Импулсите се кодирани, а светлосните импулси можат да го водат одговорот на проектилот, со што ќе се спречат пречки од лансирање ракета и пречките поставени од непријателот. На пример, американската воена бомба GBV-15 Glide наречена „паметна бомба“. Слично на тоа, може да се користи и за производство на ласерски водени школки.

6.3 Ласерска комуникација

Покрај Nd · YAG може да се користи за ласерска комуникација, ласерскиот излез на литиум тетра неодимиум (III) фосфатен кристал (LNP) е поларизиран и лесен за модулирање. Се смета дека е еден од најперспективните микро ласерски материјали, погоден за извор на светлина на комуникација со оптички влакна и се очекува да се примени во интегрирана оптика и вселенска комуникација. Дополнително, еднокристалот од железо итриум (Y3Fe5O12) може да се користи како разни уреди со магнетостатски површински бранови со процес на микробранова интеграција, што ги прави уредите интегрирани и минијатуризирани, а има посебни апликации во далечинскиот управувач со радар и телеметрија, навигацијата и електронските контрамерки.

Примена на 7 Суперспроводливи материјали за ретки земји во модерната воена технологија

Кога материјалот е понизок од одредена температура, се јавува феноменот дека отпорот е нула, односно суперспроводливост. Температурата е критична температура (Tc). Суперпроводниците се антимагнети. Кога температурата е пониска од критичната температура, суперпроводниците го одбиваат секое магнетно поле што се обидува да се примени на нив. Ова е таканаречениот ефект на Мајснер. Додавањето на ретки земјени елементи на суперспроводливи материјали може во голема мера да ја зголеми критичната температура Tc. Ова во голема мера го промовираше развојот и примената на суперспроводливи материјали. Во 1980-тите, Соединетите Американски Држави, Јапонија и другите развиени земји сукцесивно додадоа одредена количина на лантан, итриум, европиум, ербиум и други оксиди од ретки земји на соединенијата на бариум оксид и бакар(II), кои беа измешани, пресувани и синтерувани за да формираат суперспроводливи керамички материјали, што ја прави пообемна примена на суперспроводливата технологија, особено во воени апликации.

7.1 Суперспроводливи интегрирани кола

Во последниве години, странските земји спроведоа истражување за примена на технологијата за суперспроводливост во електронските компјутери и развија суперспроводливи интегрирани кола користејќи суперспроводливи керамички материјали. Ако ова интегрирано коло се користи за производство на суперспроводливи компјутери, тоа не само што има мала големина, мала тежина и е погодно за употреба, туку има и брзина на пресметување од 10 до 100 пати поголема од полупроводничките компјутери.