عناصر خاکی کمیاب،این مواد که به عنوان "گنجینه" مواد جدید شناخته می‌شوند، به عنوان یک ماده کاربردی ویژه، می‌توانند کیفیت و عملکرد سایر محصولات را تا حد زیادی بهبود بخشند و به عنوان "ویتامین‌های" صنعت مدرن شناخته می‌شوند. آنها نه تنها به طور گسترده در صنایع سنتی مانند متالورژی، پتروشیمی، سرامیک شیشه‌ای، ریسندگی پشم، چرم و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند، بلکه نقش ضروری در موادی مانند فلورسانس، مغناطیس، لیزر، ارتباطات فیبر نوری، انرژی ذخیره‌سازی هیدروژن، ابررسانایی و غیره نیز ایفا می‌کنند. این امر به طور مستقیم بر سرعت و سطح توسعه صنایع نوظهور با فناوری پیشرفته مانند ابزارهای نوری، الکترونیک، هوافضا و صنعت هسته‌ای تأثیر می‌گذارد. این فناوری‌ها با موفقیت در فناوری نظامی به کار گرفته شده‌اند و تا حد زیادی توسعه فناوری نظامی مدرن را ارتقا داده‌اند.
نقش ویژه ای که ایفا کردخاک کمیابمواد جدید در فناوری نظامی مدرن توجه زیادی را از سوی دولت‌ها و متخصصان کشورهای مختلف به خود جلب کرده است، به طوری که توسط ادارات مربوطه کشورهایی مانند ایالات متحده و ژاپن به عنوان عنصر کلیدی در توسعه صنایع پیشرفته و فناوری نظامی فهرست شده است.
مقدمه‌ای کوتاه برعناصر کمیاب زمینو رابطه آنها با ارتش و دفاع ملی
به طور دقیق، همه عناصر خاکی کمیاب کاربردهای نظامی خاصی دارند، اما مهم‌ترین نقشی که در دفاع ملی و حوزه‌های نظامی ایفا می‌کنند، باید در کاربردهایی مانند مسافت‌یابی لیزری، هدایت لیزری و ارتباطات لیزری باشد.
کاربردخاک کمیابفولاد وخاک کمیابآهن داکتیل در فناوری نظامی مدرن
۱.۱ کاربردعناصر کمیاب زمینفولاد در فناوری نظامی مدرن
این عملکرد شامل دو جنبه است: خالص‌سازی و آلیاژسازی، عمدتاً گوگردزدایی، اکسیژن‌زدایی و حذف گاز، از بین بردن تأثیر ناخالصی‌های مضر با نقطه ذوب پایین، پالایش دانه و ساختار، تأثیرگذاری بر نقطه گذار فاز فولاد و بهبود سختی‌پذیری و خواص مکانیکی آن. پرسنل علوم و فناوری نظامی با استفاده از خواص ...، بسیاری از مواد خاکی کمیاب را که برای استفاده در سلاح‌ها مناسب هستند، توسعه داده‌اند.خاک کمیاب.
۱.۱.۱ فولاد زرهی
از اوایل دهه 1960، صنعت تسلیحات چین شروع به تحقیق در مورد کاربرد عناصر خاکی کمیاب در فولاد زرهی و فولاد تفنگ کرد و به طور متوالی ...خاک کمیابفولاد زرهی مانند ۶۰۱، ۶۰۳ و ۶۲۳، آغازگر دوران جدیدی از مواد اولیه کلیدی برای تولید تانک در چین بر اساس تولید داخلی است.
۱.۱.۲عناصر خاکی کمیابفولاد کربنی
در اواسط دهه ۱۹۶۰، چین ۰.۰۵٪ به تولید ناخالص داخلی خود افزود.خاک کمیابعناصر لازم برای تولید فولاد کربنی با کیفیت بالاخاک کمیابفولاد کربنی. مقدار ضربه جانبی این فولاد خاکی کمیاب در مقایسه با فولاد کربنی اصلی ۷۰ تا ۱۰۰ درصد افزایش یافته و مقدار ضربه در دمای -۴۰ درجه سانتیگراد تقریباً دو برابر شده است. پوکه فشنگ با قطر بزرگ ساخته شده از این فولاد از طریق آزمایش‌های تیراندازی در میدان تیراندازی، مطابقت کامل با الزامات فنی را اثبات کرده است. در حال حاضر، چین آن را نهایی کرده و به تولید رسانده است و آرزوی دیرینه چین برای جایگزینی مس با فولاد در مواد فشنگ را محقق ساخته است.
۱.۱.۳ فولاد منگنز بالای عناصر خاکی کمیاب و فولاد ریخته‌گری عناصر خاکی کمیاب
عناصر خاکی کمیابفولاد منگنز بالا برای ساخت صفحات مسیر مخزن استفاده می‌شود، در حالی کهخاک کمیابفولاد ریخته‌گری شده برای ساخت بالچه‌های دم، ترمزهای دهانه و اجزای سازه‌ای توپخانه برای گلوله‌های نفوذی پرسرعت استفاده می‌شود. این امر می‌تواند مراحل پردازش را کاهش دهد، استفاده از فولاد را بهبود بخشد و به شاخص‌های تاکتیکی و فنی دست یابد.
۱.۲ کاربرد چدن نشکن خاکی کمیاب در فناوری نظامی مدرن
در گذشته، مواد پرتابه‌های محفظه جلو در چین از چدن نیمه سخت ساخته شده از آهن خام با کیفیت بالا مخلوط با 30 تا 40 درصد فولاد قراضه ساخته می‌شد. به دلیل استحکام پایین، شکنندگی بالا، ترکش مؤثر کم و غیر تیز پس از انفجار و قدرت کشندگی ضعیف، توسعه بدنه‌های پرتابه محفظه جلو زمانی محدود بود. از سال 1963، کالیبرهای مختلفی از گلوله‌های خمپاره با استفاده از آهن داکتیل خاکی کمیاب ساخته شده‌اند که خواص مکانیکی آنها را 1 تا 2 برابر افزایش داده، تعداد ترکش‌های مؤثر را چند برابر کرده و لبه‌های ترکش‌ها را تیزتر کرده و قدرت کشندگی آنها را به میزان قابل توجهی افزایش داده است. پوسته جنگی نوع خاصی از گلوله توپ و گلوله تفنگ صحرایی ساخته شده از این ماده در کشور ما، تعداد ترکش مؤثر و شعاع کشندگی متراکم کمی بهتری نسبت به پوسته فولادی دارد.
کاربرد فلزات غیر آهنیآلیاژ عناصر کمیابمانند منیزیم و آلومینیوم در فناوری نظامی مدرن
عناصر خاکی کمیابفعالیت شیمیایی بالا و شعاع اتمی بزرگی دارند. هنگامی که به فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آنها اضافه می‌شوند، می‌توانند اندازه دانه را اصلاح کنند، از جدایش جلوگیری کنند، گاز و ناخالصی‌ها را حذف و خالص‌سازی کنند و ساختار متالوگرافی را بهبود بخشند و در نتیجه به اهداف جامعی مانند بهبود خواص مکانیکی، خواص فیزیکی و عملکرد فرآوری دست یابند. متخصصان مواد داخلی و خارجی از خواص ... استفاده کرده‌اند.عناصر خاکی کمیاببرای توسعه جدیدخاک کمیابآلیاژهای منیزیم، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت بالا. این محصولات به طور گسترده در فناوری‌های نظامی مدرن مانند جت‌های جنگنده، هواپیماهای تهاجمی، هلیکوپترها، هواپیماهای بدون سرنشین و ماهواره‌های موشکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
۲.۱عناصر خاکی کمیابآلیاژ منیزیم
عناصر خاکی کمیابآلیاژهای منیزیم از استحکام ویژه بالایی برخوردارند، می‌توانند وزن هواپیما را کاهش دهند، عملکرد تاکتیکی را بهبود بخشند و چشم‌انداز کاربردهای گسترده‌ای دارند.خاک کمیابآلیاژهای منیزیم توسعه‌یافته توسط شرکت صنایع هوانوردی چین (که از این پس AVIC نامیده می‌شود) شامل حدود 10 گرید از آلیاژهای منیزیم ریخته‌گری شده و آلیاژهای منیزیم تغییر شکل‌یافته است که بسیاری از آنها در تولید استفاده شده‌اند و کیفیت پایداری دارند. به عنوان مثال، آلیاژ منیزیم ریخته‌گری شده ZM 6 با فلز خاکی کمیاب نئودیمیم به عنوان افزودنی اصلی، برای استفاده در قطعات مهمی مانند پوشش‌های کاهنده عقب هلیکوپتر، دنده‌های بال جنگنده و صفحات فشار سربی روتور برای ژنراتورهای 30 کیلوواتی گسترش یافته است. آلیاژ منیزیم با استحکام بالای خاکی کمیاب BM25 که به طور مشترک توسط شرکت هوانوردی چین و شرکت فلزات غیرآهنی توسعه یافته است، جایگزین برخی از آلیاژهای آلومینیوم با استحکام متوسط شده و در هواپیماهای ضربه‌ای به کار رفته است.
۲.۲عناصر خاکی کمیابآلیاژ تیتانیوم
در اوایل دهه ۱۹۷۰، موسسه مواد هوانوردی پکن (که به عنوان موسسه شناخته می‌شود) مقداری از آلومینیوم و سیلیکون را با ... جایگزین کرد.فلز خاکی کمیاب سریم (Ce) در آلیاژهای تیتانیوم Ti-A1-Mo، رسوب فازهای شکننده را محدود کرده و مقاومت حرارتی و پایداری حرارتی آلیاژ را بهبود می‌بخشد. بر این اساس، یک آلیاژ تیتانیوم ریخته‌گری شده با دمای بالا ZT3 حاوی سریم با کارایی بالا توسعه داده شد. در مقایسه با آلیاژهای بین‌المللی مشابه، این آلیاژ از مزایای خاصی در مقاومت حرارتی، استحکام و عملکرد فرآیند برخوردار است. پوشش کمپرسور تولید شده با آن برای موتور W PI3 II استفاده می‌شود که وزن هر هواپیما را 39 کیلوگرم کاهش داده و نسبت نیروی رانش به وزن را 1.5٪ افزایش می‌دهد. علاوه بر این، مراحل پردازش حدود 30٪ کاهش می‌یابد و به مزایای فنی و اقتصادی قابل توجهی دست می‌یابد و شکاف استفاده از پوشش‌های تیتانیوم ریخته‌گری شده برای موتورهای هوایی در چین تحت شرایط 500 درجه سانتیگراد را پر می‌کند. تحقیقات نشان داده است که موارد کمی وجود دارداکسید سریمذرات موجود در ریزساختار آلیاژ ZT3 حاویسریم.سریمبخشی از اکسیژن موجود در آلیاژ را ترکیب می‌کند تا یک ماده نسوز و با سختی بالا تشکیل دهداکسید عناصر کمیابماده Ce2O3. این ذرات مانع حرکت نابجایی‌ها در حین تغییر شکل آلیاژ می‌شوند و عملکرد آلیاژ را در دمای بالا بهبود می‌بخشند.سریمبرخی از ناخالصی‌های گازی (به‌ویژه در مرز دانه‌ها) را جذب می‌کند که می‌تواند آلیاژ را ضمن حفظ پایداری حرارتی خوب، تقویت کند. این اولین تلاش برای اعمال نظریه تقویت نقطه‌ای دشوار در ریخته‌گری آلیاژهای تیتانیوم است. علاوه بر این، پس از سال‌ها تحقیق، موسسه مواد هوانوردی، آلیاژ پایدار و ارزانی را توسعه داده است.اکسید ایتریممواد ماسه و پودر در فرآیند ریخته‌گری دقیق محلول آلیاژ تیتانیوم، با استفاده از فناوری ویژه عملیات کانی‌سازی. این فرآیند به سطوح خوبی در وزن مخصوص، سختی و پایداری در برابر مایع تیتانیوم دست یافته است. از نظر تنظیم و کنترل عملکرد دوغاب پوسته، برتری بیشتری نشان داده است. مزیت برجسته استفاده از پوسته اکسید ایتریم برای ساخت قطعات ریخته‌گری تیتانیوم این است که در شرایطی که کیفیت و سطح فرآیند ریخته‌گری با فرآیند لایه سطحی تنگستن قابل مقایسه باشد، می‌توان قطعات ریخته‌گری آلیاژ تیتانیومی تولید کرد که نازک‌تر از قطعات ریخته‌گری شده با فرآیند لایه سطحی تنگستن باشند. در حال حاضر، این فرآیند به طور گسترده در ساخت انواع هواپیماها، موتورها و قطعات ریخته‌گری غیرنظامی مورد استفاده قرار گرفته است.
۲.۳عناصر خاکی کمیابآلیاژ آلومینیوم
آلیاژ آلومینیوم ریخته‌گری مقاوم در برابر حرارت HZL206 حاوی عناصر خاکی کمیاب که توسط AVIC توسعه داده شده است، در مقایسه با آلیاژهای حاوی نیکل در خارج از کشور، خواص مکانیکی برتر در دمای بالا و دمای اتاق دارد و به سطح پیشرفته آلیاژهای مشابه در خارج از کشور رسیده است. اکنون به عنوان یک شیر مقاوم در برابر فشار برای هلیکوپترها و جت‌های جنگنده با دمای کاری 300 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود و جایگزین آلیاژهای فولاد و تیتانیوم می‌شود. وزن سازه کاهش یافته و به تولید انبوه رسیده است. استحکام کششیخاک کمیابآلیاژ آلومینیوم سیلیکون هایپریوتکتیک ZL117 در دمای 200-300 درجه سانتیگراد بالاتر از آلیاژهای پیستون آلمان غربی KS280 و KS282 است. مقاومت سایشی آن 4-5 برابر بیشتر از آلیاژهای پیستون رایج ZL108 است، با ضریب انبساط خطی کوچک و پایداری ابعادی خوب. این آلیاژ در لوازم جانبی هوانوردی کمپرسورهای هوای KY-5، KY-7 و پیستون‌های موتور مدل هوانوردی استفاده شده است. افزودنخاک کمیابافزودن عناصر خاکی کمیاب به آلیاژهای آلومینیوم، ریزساختار و خواص مکانیکی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. مکانیسم عمل عناصر خاکی کمیاب در آلیاژهای آلومینیوم، تشکیل یک توزیع پراکنده است و ترکیبات کوچک آلومینیوم نقش مهمی در تقویت فاز دوم دارند. افزودنخاک کمیابعناصر در گاززدایی و خالص‌سازی نقش دارند، در نتیجه تعداد منافذ در آلیاژ را کاهش داده و عملکرد آن را بهبود می‌بخشند.عناصر خاکی کمیابترکیبات آلومینیوم، به عنوان هسته‌های کریستالی ناهمگن برای اصلاح دانه‌ها و فازهای یوتکتیک، نوعی اصلاح‌کننده نیز هستند؛ عناصر خاکی کمیاب تشکیل و اصلاح فازهای غنی از آهن را افزایش می‌دهند و اثرات مضر آنها را کاهش می‌دهند. α— مقدار محلول جامد آهن در A1 با افزایش ... کاهش می‌یابد.خاک کمیابعلاوه بر این، که برای بهبود استحکام و انعطاف‌پذیری نیز مفید است.
کاربردخاک کمیابمواد احتراق در فناوری نظامی مدرن
۳.۱ خالصفلزات خاکی کمیاب
خالصفلزات خاکی کمیاببه دلیل خواص شیمیایی فعال خود، مستعد واکنش با اکسیژن، گوگرد و نیتروژن برای تشکیل ترکیبات پایدار هستند. هنگامی که در معرض اصطکاک و ضربه شدید قرار می‌گیرند، جرقه‌ها می‌توانند مواد قابل اشتعال را مشتعل کنند. بنابراین، در اوایل سال ۱۹۰۸، از آن سنگ چخماق ساخته شد. مشخص شده است که در بین ۱۷خاک کمیابعناصر، شش عنصر از جملهسریم, لانتانیم, نئودیمیم, پراسئودیمیوم, ساماریوم، وایتریمعملکرد آتش‌افروزی بسیار خوبی دارند. مردم ویژگی‌های آتش‌افروزی را به ... تبدیل کرده‌اند.فلزات خاکی هستندبه انواع مختلف سلاح‌های آتش‌زا، مانند موشک ۲۲۷ کیلوگرمی مارک ۸۲ ایالات متحده، که از ... استفاده می‌کند.فلز خاکی کمیابپوششی که نه تنها اثرات انفجاری کشنده ایجاد می‌کند، بلکه اثرات آتش‌سوزی عمدی نیز دارد. کلاهک موشک هوا به زمین آمریکایی "Damping Man" به 108 میله مربعی از جنس فلزات خاکی کمیاب به عنوان پوشش مجهز شده است که جایگزین برخی از قطعات پیش‌ساخته شده است. آزمایش‌های انفجار استاتیک نشان داده است که توانایی آن در احتراق سوخت هواپیما 44 درصد بیشتر از نمونه‌های بدون پوشش است.
۳.۲ مختلطفلز خاکی کمیابs
با توجه به قیمت بالای محصولات خالصفلزات خاکی کمیاب،کشورهای مختلف به طور گسترده از کامپوزیت ارزان قیمت استفاده می‌کنندفلز خاکی کمیابدر سلاح‌های احتراقی. کامپوزیتفلز خاکی کمیابعامل احتراق تحت فشار بالا در پوسته فلزی بارگذاری می‌شود، 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 میلی‌متر، دمای شعله تا 1715-2000 درجه سانتیگراد. پس از احتراق، مدت زمان گرم شدن بدنه شعله‌ور بیش از 5 دقیقه است. در طول جنگ ویتنام، ارتش ایالات متحده با استفاده از یک پرتابگر، یک نارنجک آتش‌زای 40 میلی‌متری پرتاب کرد و آستر احتراق داخل آن از یک فلز خاکی کمیاب مخلوط ساخته شده بود. پس از انفجار پرتابه، هر قطعه با آستر احتراق می‌تواند هدف را مشتعل کند. در آن زمان، تولید ماهانه بمب به 200000 گلوله و حداکثر 260000 گلوله رسید.
۳.۳عناصر خاکی کمیابآلیاژهای احتراقی
Aخاک کمیابآلیاژ احتراقی با وزن ۱۰۰ گرم می‌تواند ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ جرقه با مساحت پوشش وسیع تشکیل دهد که معادل شعاع تخریب گلوله‌های زره‌شکن و ضد زره است. بنابراین، توسعه مهمات چندمنظوره با قدرت احتراق به یکی از مسیرهای اصلی توسعه مهمات در داخل و خارج از کشور تبدیل شده است. برای گلوله‌های زره‌شکن و ضد زره، عملکرد تاکتیکی آنها مستلزم آن است که پس از نفوذ به زره تانک دشمن، بتوانند سوخت و مهمات خود را نیز برای نابودی کامل تانک مشتعل کنند. برای نارنجک‌ها، لازم است که تدارکات نظامی و تأسیسات استراتژیک را در محدوده تخریب خود مشتعل کنند. گزارش شده است که یک بمب آتش‌زای پلاستیکی ساخته شده از فلز خاکی کمیاب ساخت ایالات متحده، بدنه ای از نایلون تقویت شده با فایبرگلاس و هسته ای از آلیاژ خاکی کمیاب مخلوط دارد که برای تأثیر بهتر در برابر اهداف حاوی سوخت هواپیما و مواد مشابه استفاده می‌شود.
کاربرد ۴عناصر کمیاب زمینمواد در حفاظت نظامی و فناوری هسته‌ای
۴.۱ کاربرد در فناوری حفاظت نظامی
عناصر خاکی کمیاب دارای خواص مقاوم در برابر تشعشع هستند. مرکز ملی مقاطع نوترونی در ایالات متحده از مواد پلیمری به عنوان زیرلایه استفاده کرد و دو نوع صفحه با ضخامت 10 میلی‌متر با یا بدون افزودن عناصر خاکی کمیاب برای آزمایش حفاظت در برابر تشعشع ساخت. نتایج نشان می‌دهد که اثر محافظتی نوترون حرارتیخاک کمیابمواد پلیمری 5-6 برابر بهتر از مواد دیگر استخاک کمیابمواد پلیمری آزاد. مواد خاکی کمیاب با عناصر اضافه شده مانندساماریوم, یوروپیوم, گادولینیم, دیسپروزیمو غیره بالاترین سطح مقطع جذب نوترون را دارند و تأثیر خوبی در جذب نوترون‌ها دارند. در حال حاضر، کاربردهای اصلی مواد ضد تشعشع عناصر خاکی کمیاب در فناوری نظامی شامل جنبه‌های زیر است.
۴.۱.۱ محافظت در برابر تشعشعات هسته‌ای
ایالات متحده از ۱٪ بور و ۵٪ عناصر خاکی کمیاب استفاده می‌کند.گادولینیم, ساماریوم، ولانتانیمبرای ساخت بتن مقاوم در برابر تشعشع به ضخامت ۶۰۰ متر برای محافظت از منابع نوترون شکافت در راکتورهای استخر شنا. فرانسه با افزودن بوریدها، یک ماده محافظ در برابر تشعشع از عناصر خاکی کمیاب تولید کرده است.خاک کمیابترکیبات، یاآلیاژهای خاکی کمیاببه عنوان بستر، گرافیت. پرکننده این ماده محافظ کامپوزیتی باید به طور مساوی توزیع شده و به قطعات پیش ساخته تبدیل شود که مطابق با الزامات مختلف قطعات محافظ، در اطراف کانال راکتور قرار می‌گیرند.
۴.۱.۲ محافظ تابش حرارتی مخزن
این شامل چهار لایه روکش با ضخامت کلی ۵ تا ۲۰ سانتی‌متر است. لایه اول از پلاستیک تقویت‌شده با الیاف شیشه ساخته شده است که ۲٪ پودر معدنی به آن اضافه شده است.خاک کمیابترکیباتی به عنوان پرکننده برای مسدود کردن نوترون‌های سریع و جذب نوترون‌های کند؛ لایه‌های دوم و سوم، گرافیت بور، پلی‌استایرن و عناصر خاکی کمیاب را اضافه می‌کنند که 10٪ از کل مقدار پرکننده را به لایه اول اضافه می‌کنند تا نوترون‌های با انرژی متوسط را مسدود کرده و نوترون‌های حرارتی را جذب کنند؛ لایه چهارم به جای الیاف شیشه از گرافیت استفاده می‌کند و 25٪ به آن اضافه می‌کند.خاک کمیابترکیباتی برای جذب نوترون‌های حرارتی.
۴.۱.۳ سایر موارد
اعمالخاک کمیابپوشش‌های ضد تشعشع تانک‌ها، کشتی‌ها، پناهگاه‌ها و سایر تجهیزات نظامی می‌توانند اثر ضد تشعشع داشته باشند.
۴.۲ کاربرد در فناوری هسته‌ای
عناصر خاکی کمیاباکسید ایتریممی‌تواند به عنوان جاذب قابل احتراق برای سوخت اورانیوم در راکتورهای آب جوش (BWR) استفاده شود. در بین تمام عناصر،گادولینیمبا تقریباً ۴۶۰۰ هدف در هر اتم، قوی‌ترین توانایی جذب نوترون را دارد. هر نوترون طبیعیگادولینیماتم قبل از شکست به طور متوسط 4 نوترون جذب می‌کند. هنگامی که با اورانیوم شکافت‌پذیر مخلوط می‌شود،گادولینیممی‌تواند احتراق را افزایش دهد، مصرف اورانیوم را کاهش دهد و تولید انرژی را افزایش دهد.اکسید گادولینیومدوتریوم، محصول جانبی مضری مانند کاربید بور تولید نمی‌کند و می‌تواند در طول واکنش‌های هسته‌ای با سوخت اورانیوم و مواد پوشش‌دهنده آن سازگار باشد. مزیت استفاده ازگادولینیمبه جای بور، این است کهگادولینیممی‌تواند مستقیماً با اورانیوم مخلوط شود تا از انبساط میله سوخت هسته‌ای جلوگیری شود. طبق آمار، در حال حاضر ۱۴۹ راکتور هسته‌ای برنامه‌ریزی‌شده در سراسر جهان وجود دارد که از این تعداد، ۱۱۵ راکتور آب تحت فشار از عناصر خاکی کمیاب استفاده می‌کنند.اکسید گادولینیوم. عناصر خاکی کمیابساماریوم, یوروپیوم، ودیسپروزیمبه عنوان جاذب نوترون در مولدهای نوترون استفاده شده‌اند.عناصر خاکی کمیاب ایتریمسطح مقطع جذب نوترون کمی دارد و می‌تواند به عنوان ماده لوله برای راکتورهای نمک مذاب استفاده شود. فویل‌های نازک با افزودنیخاک کمیاب گادولینیمودیسپروزیممی‌تواند به عنوان آشکارسازهای میدان نوترونی در مهندسی صنایع هوافضا و هسته‌ای، مقادیر کمی ازخاک کمیابتولیمواربیممی‌توانند به عنوان مواد هدف برای ژنراتورهای نوترونی لوله‌ای آب‌بندی شده استفاده شوند، واکسید عناصر کمیابسرامیک‌های فلزی آهن یوروپیوم می‌توانند برای ساخت صفحات نگهدارنده کنترل راکتور بهبود یافته استفاده شوند.عناصر خاکی کمیابگادولینیمهمچنین می‌تواند به عنوان یک افزودنی پوشش برای جلوگیری از تابش نوترونی استفاده شود و وسایل نقلیه زرهی با پوشش‌های ویژه حاویاکسید گادولینیوممی‌تواند از تابش نوترونی جلوگیری کند.عناصر خاکی کمیاب ایتربیمدر تجهیزات اندازه‌گیری تنش زمین‌ساختی ناشی از انفجارهای هسته‌ای زیرزمینی استفاده می‌شود. چه زمانیگوش نادرحایتربیمتحت تأثیر نیرو قرار گیرد، مقاومت افزایش می‌یابد و تغییر مقاومت می‌تواند برای محاسبه فشاری که به آن وارد می‌شود، استفاده شود.خاک کمیاب گادولینیمفویل رسوب داده شده به روش رسوب بخار و پوشش پلکانی با یک عنصر حساس به تنش می‌تواند برای اندازه‌گیری تنش هسته‌ای بالا استفاده شود.
5، کاربردعناصر کمیاب زمینمواد آهنربای دائمی در فناوری نظامی مدرن
خاک کمیابماده آهنربای دائمی، که به عنوان نسل جدید پادشاهان مغناطیسی مورد ستایش قرار گرفته است، در حال حاضر به عنوان ماده آهنربای دائمی با بالاترین عملکرد جامع شناخته می‌شود. این ماده بیش از 100 برابر خواص مغناطیسی بالاتری نسبت به فولاد مغناطیسی مورد استفاده در تجهیزات نظامی در دهه 1970 دارد. در حال حاضر، این ماده به یک ماده مهم در ارتباطات فناوری الکترونیکی مدرن تبدیل شده است که در لوله‌های موج سیار و گردش‌کننده‌ها در ماهواره‌های مصنوعی زمین، رادارها و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود. بنابراین، از اهمیت نظامی قابل توجهی برخوردار است.
ساماریومآهنرباهای کبالت و آهنرباهای نئودیمیوم آهن-بور برای تمرکز پرتو الکترونی در سیستم‌های هدایت موشک استفاده می‌شوند. آهنرباها دستگاه‌های اصلی تمرکز پرتوهای الکترونی هستند و داده‌ها را به سطح کنترل موشک منتقل می‌کنند. تقریباً 5 تا 10 پوند (2.27 تا 4.54 کیلوگرم) آهنربا در هر دستگاه هدایت تمرکز موشک وجود دارد. علاوه بر این،خاک کمیابآهنرباها همچنین برای به حرکت درآوردن موتورهای الکتریکی و چرخاندن سکان موشک‌های هدایت‌شونده استفاده می‌شوند. مزایای آنها در خواص مغناطیسی قوی‌تر و وزن سبک‌ترشان در مقایسه با آهنرباهای اصلی آلومینیوم نیکل کبالت است.
۶. کاربردعناصر کمیاب زمینمواد لیزری در فناوری نظامی مدرن
لیزر نوع جدیدی از منبع نور است که تک رنگ بودن، جهت گیری و انسجام خوبی دارد و می تواند به روشنایی بالایی دست یابد. لیزر وخاک کمیابمواد لیزری همزمان متولد شدند. تاکنون، تقریباً 90٪ از مواد لیزری شاملعناصر خاکی کمیاببرای مثال،ایتریمکریستال گارنت آلومینیوم یک لیزر پرکاربرد است که می‌تواند در دمای اتاق به خروجی پیوسته با توان بالا دست یابد. کاربرد لیزرهای حالت جامد در ارتش مدرن شامل جنبه‌های زیر است.
۶.۱ فاصله‌یابی لیزری
نئودیمیمدوپینگ شدهایتریممسافت‌یاب لیزری آلومینیوم گارنت که توسط کشورهایی مانند ایالات متحده، بریتانیا، فرانسه و آلمان توسعه یافته است، می‌تواند فواصل تا ۴۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ متر را با دقت ۵ متر اندازه‌گیری کند. سیستم‌های تسلیحاتی مانند MI آمریکایی، لئوپارد ۲ آلمان، لکلرک فرانسه، تایپ ۹۰ ژاپن، مکا اسرائیل و جدیدترین تانک چلنجر ۲ بریتانیا، همگی از این نوع مسافت‌یاب لیزری استفاده می‌کنند. در حال حاضر، برخی از کشورها در حال توسعه نسل جدیدی از مسافت‌یاب‌های لیزری جامد برای ایمنی چشم انسان هستند که محدوده طول موج کاری آنها ۱.۵ تا ۲.۱ میکرومولار است. مسافت‌یاب‌های لیزری دستی با استفاده از ... توسعه یافته‌اند.هولمیمدوپینگ شدهایتریملیزرهای لیتیوم فلوراید در ایالات متحده و بریتانیا، با طول موج کاری 2.06 میکرومولار، تا 3000 متر. ایالات متحده همچنین با شرکت‌های بین‌المللی لیزر برای توسعه یک لیزر آلاییده شده با اربیوم همکاری کرده است.ایتریملیزر لیتیوم فلوراید با طول موج ۱.۷۳ میکرومتر، یک مسافت‌یاب لیزری است و به شدت به سربازان مجهز شده است. طول موج لیزر مسافت‌یاب نظامی چین ۱.۰۶ میکرومتر است که از ۲۰۰ تا ۷۰۰۰ متر متغیر است. چین داده‌های مهمی را از تئودولیت‌های تلویزیونی لیزری در اندازه‌گیری‌های برد هدف در طول پرتاب موشک‌های دوربرد، موشک‌ها و ماهواره‌های ارتباطی آزمایشی به دست می‌آورد.
۶.۲ هدایت لیزری
بمب‌های هدایت‌شونده لیزری از لیزر برای هدایت نهایی استفاده می‌کنند. لیزر Nd · YAG که ده‌ها پالس در ثانیه ساطع می‌کند، برای تابش لیزر به هدف استفاده می‌شود. پالس‌ها کدگذاری می‌شوند و پالس‌های نوری می‌توانند خود واکنش موشک را هدایت کنند و از این طریق از تداخل پرتاب موشک و موانع تعیین‌شده توسط دشمن جلوگیری کنند. بمب گلایدر GBV-15 ارتش ایالات متحده، که به عنوان "بمب ماهر" نیز شناخته می‌شود. به طور مشابه، می‌توان از آن برای ساخت گلوله‌های هدایت‌شونده لیزری نیز استفاده کرد.
۶.۳ ارتباط لیزری
علاوه بر Nd · YAG، خروجی لیزر لیتیومنئودیمیمکریستال فسفات (LNP) قطبیده و به راحتی مدوله می‌شود، که آن را به یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد میکرولیزر تبدیل می‌کند. این ماده به عنوان منبع نور برای ارتباطات فیبر نوری مناسب است و انتظار می‌رود در اپتیک یکپارچه و ارتباطات کیهانی کاربرد داشته باشد. علاوه بر این،ایتریمتک بلور گارنت آهن (Y3Fe5O12) می‌تواند به عنوان دستگاه‌های مختلف موج سطحی مغناطیسی با استفاده از فناوری ادغام مایکروویو مورد استفاده قرار گیرد، که باعث می‌شود دستگاه‌ها یکپارچه و کوچک شوند و کاربردهای ویژه‌ای در کنترل از راه دور رادار، تله‌متری، ناوبری و اقدامات متقابل الکترونیکی داشته باشند.
۷. کاربردعناصر کمیاب زمینمواد ابررسانا در فناوری نظامی مدرن
وقتی یک ماده‌ی خاص در دمای پایین‌تر از دمای معینی، مقاومت صفر را تجربه می‌کند، به آن ابررسانایی می‌گویند که همان دمای بحرانی (Tc) است. ابررساناها نوعی ماده‌ی ضدمغناطیس هستند که هرگونه تلاش برای اعمال میدان مغناطیسی در دمای پایین‌تر از دمای بحرانی، که به عنوان اثر مایسنر شناخته می‌شود، را دفع می‌کنند. افزودن عناصر خاکی کمیاب به مواد ابررسانا می‌تواند دمای بحرانی Tc را به میزان زیادی افزایش دهد. این امر توسعه و کاربرد مواد ابررسانا را تا حد زیادی ارتقا می‌دهد. در دهه‌ی 1980، کشورهای توسعه‌یافته‌ای مانند ایالات متحده و ژاپن مقدار مشخصی ازاکسید عناصر کمیابمانندلانتانیم, ایتریم,یوروپیوم، واربیمبه اکسید باریم واکسید مسترکیباتی که برای تشکیل مواد سرامیکی ابررسانا مخلوط، فشرده و تف‌جوشی شدند و کاربرد گسترده فناوری ابررسانا، به ویژه در کاربردهای نظامی، را گسترده‌تر کردند.
۷.۱ مدارهای مجتمع ابررسانا
در سال‌های اخیر، تحقیقاتی در مورد کاربرد فناوری ابررسانا در رایانه‌های الکترونیکی در خارج از کشور انجام شده است و مدارهای مجتمع ابررسانا با استفاده از مواد سرامیکی ابررسانا توسعه یافته‌اند. اگر از این نوع مدار مجتمع برای ساخت رایانه‌های ابررسانا استفاده شود، نه تنها از نظر اندازه کوچک، سبک و استفاده از آن راحت خواهد بود، بلکه سرعت محاسباتی آن 10 تا 100 برابر سریع‌تر از رایانه‌های نیمه‌هادی خواهد بود و عملیات ممیز شناور آن به 300 تا 1 تریلیون بار در ثانیه می‌رسد. بنابراین، ارتش ایالات متحده پیش‌بینی می‌کند که پس از معرفی رایانه‌های ابررسانا، آنها به "ضریبی" برای اثربخشی رزمی سیستم C1 در ارتش تبدیل خواهند شد.
۷.۲ فناوری اکتشاف مغناطیسی ابررسانا
اجزای حساس مغناطیسی ساخته شده از مواد سرامیکی ابررسانا حجم کمی دارند و دستیابی به ادغام و آرایه را آسان می‌کنند. آنها می‌توانند سیستم‌های تشخیص چند کاناله و چند پارامتری را تشکیل دهند، ظرفیت اطلاعات واحد را تا حد زیادی افزایش دهند و فاصله تشخیص و دقت آشکارساز مغناطیسی را تا حد زیادی بهبود بخشند. استفاده از مغناطیس‌سنج‌های ابررسانا نه تنها می‌تواند اهداف متحرک مانند تانک‌ها، وسایل نقلیه و زیردریایی‌ها را تشخیص دهد، بلکه اندازه آنها را نیز اندازه‌گیری می‌کند و منجر به تغییرات قابل توجهی در تاکتیک‌ها و فناوری‌هایی مانند جنگ ضد تانک و ضد زیردریایی می‌شود.
گزارش شده است که نیروی دریایی ایالات متحده تصمیم گرفته است با استفاده از این ماهواره، یک ماهواره سنجش از راه دور توسعه دهد.خاک کمیابمواد ابررسانا برای نشان دادن و بهبود فناوری سنتی سنجش از دور. این ماهواره که رصدخانه تصویر زمین نیروی دریایی نام دارد، در سال ۲۰۰۰ به فضا پرتاب شد.
۸. کاربردعناصر کمیاب زمینمواد مغناطیسی غول‌پیکر در فناوری نظامی مدرن
عناصر خاکی کمیابمواد مغناطیسی-انقباضی غول‌پیکر نوع جدیدی از مواد کاربردی هستند که به تازگی در اواخر دهه 1980 در خارج از کشور توسعه یافته‌اند. عمدتاً به ترکیبات آهن خاکی کمیاب اشاره دارد. این نوع ماده دارای مقدار مغناطیسی-انقباضی بسیار بزرگتری نسبت به آهن، نیکل و سایر مواد است و ضریب مغناطیسی-انقباضی آن حدود 102-103 برابر بیشتر از مواد مغناطیسی-انقباضی عمومی است، بنابراین به آن مواد مغناطیسی-انقباضی بزرگ یا غول‌پیکر می‌گویند. در میان تمام مواد تجاری، مواد مغناطیسی-انقباضی غول‌پیکر خاکی کمیاب بالاترین مقدار کرنش و انرژی را تحت عمل فیزیکی دارند. به ویژه با توسعه موفقیت‌آمیز آلیاژ مغناطیسی-انقباضی ترفنول-دی، دوران جدیدی از مواد مغناطیسی-انقباضی آغاز شده است. هنگامی که ترفنول-دی در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، تغییر اندازه آن بیشتر از مواد مغناطیسی معمولی است که امکان دستیابی به برخی حرکات مکانیکی دقیق را فراهم می‌کند. در حال حاضر، این ماده به طور گسترده در زمینه‌های مختلف، از سیستم‌های سوخت، کنترل شیر مایع، موقعیت‌یابی میکرو گرفته تا محرک‌های مکانیکی برای تلسکوپ‌های فضایی و تنظیم‌کننده‌های بال هواپیما، استفاده می‌شود. توسعه فناوری مواد ترفنول-دی پیشرفت چشمگیری در فناوری تبدیل الکترومکانیکی داشته است. و نقش مهمی در توسعه فناوری پیشرفته، فناوری نظامی و نوسازی صنایع سنتی ایفا کرده است. کاربرد مواد مغناطیسی خاکی کمیاب در ارتش مدرن عمدتاً شامل جنبه‌های زیر است:
۸.۱ سونار
فرکانس انتشار عمومی سونار بالای ۲ کیلوهرتز است، اما سونار فرکانس پایین زیر این فرکانس مزایای خاص خود را دارد: هرچه فرکانس پایین‌تر باشد، میرایی کمتر است، موج صوتی دورتر منتشر می‌شود و محافظت از پژواک در زیر آب کمتر تحت تأثیر قرار می‌گیرد. سونارهای ساخته شده از ماده ترفنول-دی می‌توانند الزامات قدرت بالا، حجم کم و فرکانس پایین را برآورده کنند، بنابراین به سرعت توسعه یافته‌اند.
۸.۲ مبدل‌های مکانیکی الکتریکی
عمدتاً برای دستگاه‌های کنترل‌شده کوچک - محرک‌ها - استفاده می‌شود. شامل دقت کنترلی که به سطح نانومتر می‌رسد، و همچنین پمپ‌های سروو، سیستم‌های تزریق سوخت، ترمزها و غیره. برای ماشین‌های نظامی، هواپیماهای نظامی و فضاپیماها، ربات‌های نظامی و غیره استفاده می‌شود.
۸.۳ حسگرها و دستگاه‌های الکترونیکی
مانند مغناطیس‌سنج‌های جیبی، حسگرهایی برای تشخیص جابجایی، نیرو و شتاب، و دستگاه‌های موج آکوستیک سطحی قابل تنظیم. مورد اخیر برای حسگرهای فاز در معادن، سونار و اجزای ذخیره‌سازی در رایانه‌ها استفاده می‌شود.
۹. سایر مواد
مواد دیگری مانندخاک کمیابمواد نورانی،خاک کمیابمواد ذخیره سازی هیدروژن، مواد مغناطیسی مقاومتی غول پیکر خاکی کمیاب،خاک کمیابمواد سردکننده مغناطیسی، وخاک کمیابمواد ذخیره‌سازی مغناطیسی-نوری همگی با موفقیت در ارتش مدرن به کار گرفته شده‌اند و اثربخشی رزمی سلاح‌های مدرن را تا حد زیادی بهبود بخشیده‌اند. به عنوان مثال،خاک کمیابمواد لومینسانس با موفقیت در دستگاه‌های دید در شب به کار گرفته شده‌اند. در آینه‌های دید در شب، فسفرهای عناصر کمیاب، فوتون‌ها (انرژی نور) را به الکترون تبدیل می‌کنند که از طریق میلیون‌ها سوراخ کوچک در صفحه میکروسکوپ فیبر نوری تقویت می‌شوند و از دیوار به جلو و عقب منعکس می‌شوند و الکترون‌های بیشتری آزاد می‌کنند. برخی از فسفرهای عناصر کمیاب در انتهای دم، الکترون‌ها را دوباره به فوتون تبدیل می‌کنند، بنابراین تصویر را می‌توان با یک چشمی دید. این فرآیند مشابه صفحه تلویزیون است که در آنخاک کمیابپودر فلورسنت تصویر رنگی خاصی را روی صفحه نمایش می‌دهد. صنعت آمریکا معمولاً از پنتوکسید نیوبیوم استفاده می‌کند، اما برای موفقیت سیستم‌های دید در شب، این عنصر خاکی کمیابلانتانیمیک جزء حیاتی است. در جنگ خلیج فارس، نیروهای چندملیتی از این عینک‌های دید در شب برای رصد اهداف ارتش عراق بارها و بارها استفاده کردند، در عوض به یک پیروزی کوچک دست یافتند.
۱۰. نتیجه‌گیری
توسعهخاک کمیابصنعت به طور مؤثر پیشرفت همه جانبه فناوری نظامی مدرن را ارتقا داده است و بهبود فناوری نظامی نیز باعث توسعه پررونق ...خاک کمیابصنعت. من معتقدم که با پیشرفت سریع علم و فناوری جهانی،خاک کمیابمحصولات با کارکردهای ویژه خود نقش بیشتری در توسعه فناوری نظامی مدرن ایفا خواهند کرد و مزایای اقتصادی و اجتماعی برجسته‌ای را برای ... به ارمغان خواهند آورد.خاک کمیابخود صنعت.
زمان ارسال: ۲۹ نوامبر ۲۰۲۳