کاربرد مواد کمیاب زمین در فناوری نظامی مدرن

خاک های کمیاب،که به عنوان "گنجینه" مواد جدید شناخته می شود، به عنوان یک ماده کاربردی خاص، می تواند کیفیت و عملکرد سایر محصولات را تا حد زیادی بهبود بخشد و به عنوان "ویتامین ها" صنعت مدرن شناخته می شود.آنها نه تنها به طور گسترده در صنایع سنتی مانند متالورژی، پتروشیمی، شیشه سرامیک، پشم ریسی، چرم و کشاورزی استفاده می شوند، بلکه در موادی مانند فلورسانس، مغناطیس، لیزر، ارتباطات فیبر نوری، انرژی ذخیره سازی هیدروژن، نقش مهمی دارند. ابررسانایی و غیره مستقیماً بر سرعت و سطح توسعه صنایع نوظهور با فناوری پیشرفته مانند ابزارآلات نوری، الکترونیک، هوافضا و صنایع هسته ای تأثیر می گذارد.این فناوری‌ها با موفقیت در فناوری نظامی به کار گرفته شده‌اند و توسعه فن‌آوری مدرن نظامی را به شدت ارتقا داده‌اند.

نقش ویژه ای که توسطزمین کمیابمواد جدید در فن‌آوری نظامی مدرن توجه زیادی را از سوی دولت‌ها و کارشناسان کشورهای مختلف به خود جلب کرده است، به‌طوری‌که این مواد به‌عنوان عنصر کلیدی در توسعه صنایع پیشرفته و فناوری نظامی توسط ادارات مربوطه کشورهایی مانند ایالات متحده و ژاپن ذکر شده‌اند.

مقدمه ای کوتاه برزمین کمیابs و رابطه آنها با دفاع نظامی و ملی
به بیان دقیق، همه عناصر خاکی کمیاب کاربردهای نظامی خاصی دارند، اما حیاتی ترین نقشی که در زمینه دفاع ملی و نظامی ایفا می کنند باید در کاربردهایی مانند برد لیزری، هدایت لیزری و ارتباطات لیزری باشد.

کاربرد اززمین کمیابفولاد وزمین کمیابچدن داکتیل در تکنولوژی مدرن نظامی

1.1 کاربردزمین کمیابفولاد در فناوری نظامی مدرن

این عملکرد شامل دو جنبه است: تصفیه و آلیاژسازی، عمدتاً 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.پرسنل علوم و فنون نظامی بسیاری از مواد خاکی کمیاب را برای استفاده در سلاح ها با استفاده از ویژگی های آن ساخته اندزمین کمیاب.

1.1.1 فولاد زرهی

در اوایل دهه 1960، صنعت تسلیحات چین شروع به تحقیق در مورد کاربرد عناصر خاکی کمیاب در فولاد زرهی و فولاد اسلحه کرد و به طور متوالی تولید کرد.زمین کمیابفولاد زرهی مانند 601، 603 و 623، آغازگر دوره جدیدی از مواد اولیه کلیدی برای تولید تانک در چین بر اساس تولید داخلی است.

1.1.2زمین کمیابفولاد کربن

در اواسط دهه 1960، چین 0.05٪ اضافه کرد.زمین کمیابعناصر به یک فولاد کربنی با کیفیت بالا برای تولیدزمین کمیابفولاد کربن.ارزش ضربه جانبی این فولاد خاکی کمیاب در مقایسه با فولاد کربنی اصلی 70٪ تا 100٪ افزایش یافته است و مقدار ضربه در -40 ℃ تقریباً دو برابر شده است.قاب 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 آن را نهایی کرده و به تولید رسانده است و آرزوی دیرینه چین برای جایگزینی مس با فولاد در مواد کارتریج را محقق کرده است.

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

زمین کمیابفولاد منگنز بالا برای تولید صفحات مسیر مخزن استفاده می شود، در حالی کهزمین کمیابفولاد ریخته‌گری برای ساخت بال‌های دم، ترمزهای پوزه و اجزای ساختاری توپخانه برای پوسته‌های پرسرعت سوراخ‌کننده پوسته استفاده می‌شود.این می تواند مراحل پردازش را کاهش دهد، استفاده از فولاد را بهبود بخشد و به شاخص های تاکتیکی و فنی دست یابد.

1.2 کاربرد چدن ندولار خاکی کمیاب در فناوری نظامی مدرن

در گذشته، مواد پرتابه محفظه جلو چین از چدن نیمه سفت و سخت ساخته شده از آهن خام با کیفیت بالا و مخلوط با 30 تا 40 درصد فولاد قراضه ساخته می شد.به دلیل استحکام کم، شکنندگی بالا، تکه تکه شدن موثر کم و غیر تیز پس از انفجار و قدرت کشتن ضعیف، توسعه بدنه پرتابه های محفظه جلویی زمانی محدود شده بود.از سال 1963، کالیبرهای مختلف گلوله های خمپاره با استفاده از آهن نرم خاکی کمیاب ساخته شده است که خواص مکانیکی آنها را 1-2 برابر افزایش داده، تعداد قطعات موثر را چند برابر کرده و لبه های قطعات را تیز کرده و قدرت کشتن آنها را بسیار افزایش داده است.گلوله رزمی نوع خاصی از گلوله توپ و گلوله تفنگ صحرایی ساخته شده از این ماده در کشور ما نسبت به گلوله فولادی دارای تعداد تکه تکه شدن و شعاع کشتار متراکم کمی بهتر است.

استفاده از غیر آهنیآلیاژ خاکی کمیابمواردی مانند منیزیم و آلومینیوم در فناوری مدرن نظامی

خاک های کمیابدارای فعالیت شیمیایی بالا و شعاع اتمی بزرگ است.هنگامی که به فلزات غیرآهنی و آلیاژهای آنها اضافه می شوند، می توانند اندازه دانه را اصلاح کنند، از جداسازی جلوگیری کنند، گاز، ناخالصی ها و خالص سازی را حذف کنند و ساختار متالوگرافیک را بهبود بخشند و در نتیجه به اهداف جامعی مانند بهبود خواص مکانیکی، خواص فیزیکی و عملکرد پردازش دست یابند.کارگران مواد داخلی و خارجی از خواص استفاده کرده اندخاک های کمیاببرای توسعه جدیدزمین کمیابآلیاژهای منیزیم، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم و آلیاژهای با دمای بالا.این محصولات به طور گسترده در فن آوری های نظامی مدرن مانند جت های جنگنده، هواپیماهای تهاجمی، هلیکوپتر، هواپیماهای بدون سرنشین و ماهواره های موشکی مورد استفاده قرار گرفته اند.

2.1زمین کمیابآلیاژ منیزیم

زمین کمیابآلیاژهای منیزیم استحکام ویژه بالایی دارند، می توانند وزن هواپیما را کاهش دهند، عملکرد تاکتیکی را بهبود بخشند و چشم انداز کاربرد گسترده ای دارند.اینزمین کمیابآلیاژهای منیزیم توسعه یافته توسط شرکت صنعت هوانوردی چین (که از این پس AVIC نامیده می شود) شامل حدود 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 ریخته گری ZM 6 با فلز خاکی کمیاب نئودیمیم به عنوان افزودنی اصلی گسترش یافته است تا در بخش های 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 BM25 که به طور مشترک توسط شرکت هوانوردی چین و شرکت فلزات غیرآهنی ساخته شده است، جایگزین برخی از آلیاژهای آلومینیوم با استحکام متوسط ​​شده و در هواپیماهای ضربه ای استفاده شده است.

2.2زمین کمیابآلیاژ تیتانیوم

در اوایل دهه 1970، موسسه مواد هوانوردی پکن (موسوم به موسسه) مقداری آلومینیوم و سیلیکون را جایگزین کرد.فلز خاکی کمیاب سریم (Ceدر آلیاژهای تیتانیوم Ti-A1-Mo، رسوب فازهای شکننده را محدود می کند و مقاومت حرارتی و پایداری حرارتی آلیاژ را بهبود می بخشد.بر این اساس، یک آلیاژ تیتانیوم ریخته گری با دمای بالا ZT3 حاوی سریم با کارایی بالا ساخته شد.در مقایسه با آلیاژهای بین المللی مشابه، دارای مزایای خاصی در مقاومت در برابر حرارت، استحکام و عملکرد فرآیند است.پوشش کمپرسور ساخته شده با آن برای موتور W PI3 II استفاده می شود که وزن هر هواپیما را 39 کیلوگرم کاهش می دهد و نسبت رانش به وزن را 1.5٪ افزایش می دهد.علاوه بر این، مراحل پردازش حدود 30٪ کاهش می یابد و به مزایای فنی و اقتصادی قابل توجهی دست می یابد و شکاف استفاده از پوشش های تیتانیوم ریخته گری برای موتورهای هوانوردی در چین در شرایط 500 ℃ پر می شود.تحقیقات نشان داده اند که کوچک هستنداکسید سریمذرات موجود در ریزساختار آلیاژ ZT3 حاویسریم.سریمبخشی 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 تغییر شکل آلیاژ می شوند و عملکرد آلیاژ در دمای بالا را بهبود می بخشند.سریمبرخی ناخالصی‌های گاز را جذب می‌کند (به ویژه در مرزهای 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 ریخته گری آلیاژهای تیتانیوم است.علاوه بر این، پس از سال ها تحقیق، موسسه مواد هوانوردی پایدار و ارزان قیمت را توسعه داده استاکسید ایتریممواد شن و ماسه و پودر در فرآیند ریخته گری دقیق محلول آلیاژ تیتانیوم، با استفاده از فناوری ویژه درمان کانی سازی.از نظر وزن مخصوص، سختی و پایداری نسبت به مایع تیتانیوم به سطوح خوبی دست یافته است.از نظر تنظیم و کنترل عملکرد دوغاب پوسته برتری بیشتری از خود نشان داده است.مزیت برجسته استفاده از پوسته اکسید ایتریم برای تولید ریخته گری تیتانیوم این است که در شرایطی که کیفیت و سطح فرآیند ریخته گری با فرآیند لایه سطحی تنگستن قابل مقایسه است، می توان ریخته گری آلیاژ تیتانیوم نازک تر از آن تولید کرد. فرآیند لایه سطحی تنگستندر حال حاضر، این فرآیند به طور گسترده در ساخت هواپیماهای مختلف، موتورها و ریخته گری های غیرنظامی استفاده می شود.

2.3زمین کمیابآلیاژ آلومینیوم

آلیاژ آلومینیوم ریخته‌گری شده مقاوم در برابر حرارت HZL206 حاوی خاک‌های کمیاب توسعه‌یافته توسط AVIC در مقایسه با آلیاژهای حاوی نیکل در خارج از کشور دارای خواص مکانیکی بالاتری در دمای بالا و دمای اتاق 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 کششیزمین کمیابآلیاژ آلومینیوم سیلیکون hypereutectic ZL117 در دمای 200-300 ℃ بالاتر از آلیاژهای پیستونی آلمان غربی KS280 و KS282 است.مقاومت سایشی آن 4-5 برابر بیشتر از آلیاژهای پیستونی معمولی ZL108 است، با ضریب کمی انبساط خطی و پایداری ابعادی خوب.در کمپرسورهای هوا KY-5، KY-7 و پیستون موتور مدل هواپیمایی مورد استفاده قرار گرفته است.اضافه شدن اززمین کمیابعناصر به آلیاژهای آلومینیوم به طور قابل توجهی ریزساختار و خواص مکانیکی را بهبود می بخشد.مکانیسم اثر عناصر خاکی کمیاب در آلیاژهای آلومینیوم، ایجاد یک توزیع پراکنده است و ترکیبات آلومینیومی کوچک نقش مهمی در تقویت فاز دوم دارند.اضافه شدن اززمین کمیابعناصر در گاز زدایی و تصفیه نقش دارند و در نتیجه تعداد منافذ آلیاژ را کاهش می دهند و عملکرد آن را بهبود می بخشند.زمین کمیابترکیبات آلومینیوم، به عنوان هسته های کریستالی ناهمگن برای پالایش دانه ها و فازهای یوتکتیک، نیز نوعی اصلاح کننده هستند.عناصر کمیاب خاکی باعث تشکیل و پالایش فازهای غنی از آهن شده و اثرات مضر آنها را کاهش می دهند.α- مقدار محلول جامد آهن در A1 با افزایش کاهش می یابدزمین کمیابعلاوه بر این، که برای بهبود استحکام و انعطاف پذیری نیز مفید است.

کاربرد اززمین کمیابمواد احتراق در فناوری مدرن نظامی

3.1 خالصفلزات خاکی کمیاب

خالصفلزات خاکی کمیاببه 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 در بین 17زمین کمیابعناصر، شش عنصر از جملهسریم, لانتانیم, نئودیمیم, پرازئودیمیم, ساماریوم، وایتریمعملکرد آتش سوزی خوبی دارند.مردم خواص آتش سوزی رفلزات زمین هستندبه انواع مختلف سلاح های آتش زا مانند موشک آمریکایی Mark 82 227 کیلوگرمی که ازفلز خاکی کمیابآستر، که نه تنها اثرات کشتار انفجاری ایجاد می کند، بلکه اثرات آتش سوزی نیز دارد.سرجنگی موشک هوا به زمین آمریکایی "Damping Man" مجهز به 108 میله مربعی فلزی خاکی کمیاب به عنوان آستر است که جایگزین برخی قطعات پیش ساخته می شود.آزمایش های انفجار ثابت نشان داده است که توانایی آن در احتراق سوخت هواپیما 44 درصد بیشتر از سوخت های بدون خط است.

3.2 مخلوطفلز خاکی کمیابs

به دلیل قیمت بالای خالصفلزات خاکی کمیاب،کشورهای مختلف به طور گسترده ای از کامپوزیت ارزان قیمت استفاده می کنندفلز خاکی کمیابs در سلاح های احتراق.کامپوزیتفلز خاکی کمیابعامل احتراق 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، دمای شعله به اندازه 1715-2000 ℃.پس از احتراق، مدت زمان گرمایش بدنه رشته ای بیش از 5 دقیقه است.در طول جنگ ویتنام، ارتش ایالات متحده یک نارنجک آتش زا 40 میلی متری را با استفاده از پرتابگر پرتاب کرد و پوشش اشتعال داخل آن از یک فلز خاکی کمیاب مخلوط ساخته شده بود.پس از منفجر شدن پرتابه، هر قطعه با یک آستر مشتعل می تواند هدف را مشتعل کند.در آن زمان تولید ماهانه بمب به 200000 گلوله و حداکثر 260000 گلوله رسید.

3.3زمین کمیابآلیاژهای احتراق

Aزمین کمیابآلیاژ احتراق با وزن 100 گرم می تواند 200-3000 جرقه با یک منطقه پوشش بزرگ ایجاد کند که معادل شعاع کشتار پوسته های سوراخ کننده زره و 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 گلوله‌های زره‌پرشی و زره‌پرشی، عملکرد تاکتیکی آن‌ها ایجاب می‌کند که پس از نفوذ به زره‌های تانک دشمن، سوخت و مهمات خود را نیز مشتعل کنند تا تانک به طور کامل منهدم شود.برای نارنجک ها، لازم است که تجهیزات نظامی و تاسیسات استراتژیک در محدوده کشتار آنها مشتعل شود.گزارش شده است که یک بمب آتش زا پلاستیکی فلز خاکی کمیاب ساخت ایالات متحده دارای بدنه ای از نایلون تقویت شده با فایبر گلاس و یک هسته آلیاژی مخلوط خاکی کمیاب است که برای تأثیر بهتر در برابر اهداف حاوی سوخت هواپیما و مواد مشابه استفاده می شود.

کاربرد 4زمین کمیابمواد 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 مقاطع نوترونی در ایالات متحده از مواد پلیمری به عنوان بستر استفاده کرد و دو نوع صفحه با ضخامت 10 میلی متر با یا بدون افزودن عناصر خاکی کمیاب برای آزمایش حفاظت در برابر تشعشع ساخت.نتایج نشان می دهد که اثر محافظ نوترون حرارتی اززمین کمیابمواد پلیمری 5-6 برابر بهتر از مواد پلیمری استزمین کمیابمواد پلیمری رایگانمواد خاکی کمیاب با عناصر اضافه شده مانندساماریوم, یوروپیوم, گادولینیم, دیسپروزیمو غیره بیشترین سطح مقطع جذب نوترون را دارند و در گرفتن نوترون تاثیر خوبی دارند.در حال حاضر کاربردهای اصلی مواد ضد تشعشع خاکی کمیاب در فناوری نظامی شامل موارد زیر است.

4.1.1 محافظ تابش هسته ای

ایالات متحده از 1٪ بور و 5٪ عناصر خاکی کمیاب استفاده می کندگادولینیم, ساماریوم، ولانتانیمساخت بتن مقاوم در برابر تشعشع با ضخامت 600 متر برای محافظت از منابع نوترون شکافت در راکتورهای استخر.فرانسه یک ماده حفاظتی در برابر تشعشعات خاکی کمیاب با افزودن بوریدها ساخته است.زمین کمیابترکیبات یاآلیاژهای خاکی کمیاببه گرافیت به عنوان بستر.پرکننده این ماده محافظ کامپوزیت باید به طور مساوی توزیع شده و به قطعات پیش ساخته تبدیل شود که با توجه به نیازهای مختلف قطعات 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 که پودر معدنی با 2٪ اضافه شده است.زمین کمیابترکیبات به عنوان پرکننده برای مسدود کردن نوترون های سریع و جذب نوترون های کند.لایه های دوم و سوم، گرافیت بور، پلی استایرن و عناصر خاکی کمیاب را که 10 درصد از کل مقدار پرکننده را تشکیل می دهند به لایه اول اضافه می کنند تا نوترون های انرژی متوسط ​​را مسدود کرده و نوترون های حرارتی را جذب کنند.لایه چهارم به جای الیاف شیشه از گرافیت استفاده می کند و 25٪ اضافه می کند.زمین کمیابترکیباتی برای جذب نوترون های حرارتی

4.1.3 دیگران

اعمال کردنزمین کمیابپوشش های ضد تشعشع تانک ها، کشتی ها، پناهگاه ها و سایر تجهیزات نظامی می تواند اثر ضد تشعشع داشته باشد.

4.2 کاربرد در فناوری هسته ای

زمین کمیاباکسید ایتریممی تواند به عنوان یک جاذب قابل احتراق برای سوخت اورانیوم در راکتورهای آب جوش (BWR) استفاده شود.در میان همه عناصر،گادولینیمقوی ترین توانایی جذب نوترون را با تقریباً 4600 هدف در هر اتم دارد.هرکدام طبیعیگادولینیماتم قبل از شکست به طور متوسط ​​4 نوترون جذب می کند.هنگامی که با اورانیوم شکافت پذیر مخلوط می شود،گادولینیممی تواند باعث احتراق، کاهش مصرف اورانیوم و افزایش تولید انرژی شود.اکسید گادولینیوممحصول جانبی مضر دوتریوم مانند کاربید بور تولید نمی کند و می تواند با سوخت اورانیوم و مواد پوشش آن در طول واکنش های هسته ای سازگار باشد.مزیت استفاده ازگادولینیمبه جای بور آن استگادولینیممی توان مستقیماً با اورانیوم مخلوط کرد تا از انبساط میله سوخت هسته ای جلوگیری شود.طبق آمار، در حال حاضر 149 راکتور هسته ای برنامه ریزی شده در سراسر جهان وجود دارد که 115 راکتور آب تحت فشار از خاک کمیاب استفاده می کنند.اکسید گادولینیوم. زمین کمیابساماریوم, یوروپیوم، ودیسپروزیمبه عنوان جاذب نوترون در پرورش دهندگان نوترون استفاده شده است.زمین کمیاب ایتریمدارای سطح مقطع جذب کوچک در نوترون ها است و می تواند به عنوان یک ماده لوله برای راکتورهای نمک مذاب استفاده شود.فویل های نازک با اضافه شدهزمین کمیاب گادولینیمودیسپروزیممی تواند به عنوان آشکارسازهای میدان نوترونی در مهندسی صنایع هوافضا و هسته ای، مقادیر کمی اززمین کمیابتولیومواربیوممی تواند به عنوان مواد هدف برای ژنراتورهای نوترون لوله مهر و موم شده استفاده شود، واکسید خاکی کمیاباز سرامیک های فلزی آهن یوروپیوم می توان برای ساخت صفحات پشتیبانی کنترل راکتور بهبودیافته استفاده کرد.زمین کمیابگادولینیمهمچنین می تواند به عنوان یک افزودنی پوشش برای جلوگیری از تشعشعات نوترونی و وسایل نقلیه زرهی پوشیده شده با پوشش های ویژه استفاده شود.اکسید گادولینیوممی تواند از تشعشعات نوترونی جلوگیری کند.زمین کمیاب ایتربیومدر تجهیزات اندازه گیری ژئوتنش ناشی از انفجارهای هسته ای زیرزمینی استفاده می شود.چه زمانیگوش کمیابساعتایتربیومتحت فشار قرار می گیرد، مقاومت افزایش می یابد و از تغییر مقاومت می توان برای محاسبه فشاری که تحت آن قرار می گیرد استفاده کرد.ربط دادنزمین کمیاب گادولینیمبرای اندازه گیری تنش هسته ای بالا می توان از فویل ته نشین شده توسط رسوب بخار و پوشش تلوتلو شده با عنصر حساس به تنش استفاده کرد.

5، کاربردزمین کمیابمواد مغناطیسی دائمی در فناوری نظامی مدرن

اینزمین کمیابماده آهنربای دائمی که به عنوان نسل جدید پادشاهان مغناطیسی مورد ستایش قرار می گیرد، در حال حاضر به عنوان ماده مغناطیسی دائمی با بالاترین عملکرد جامع شناخته می شود.خواص مغناطیسی آن بیش از 100 برابر بیشتر از فولاد مغناطیسی مورد استفاده در تجهیزات نظامی در دهه 1970 است.در حال حاضر، این ماده به یک ماده مهم در ارتباطات فناوری الکترونیکی مدرن تبدیل شده است که در لوله‌های موج سیار و گردشگرها در ماهواره‌های مصنوعی زمین، رادارها و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.بنابراین، اهمیت نظامی قابل توجهی دارد.

ساماریومآهنرباهای کبالت و آهنرباهای بور آهن نئودیمیم برای تمرکز پرتو الکترونی در سیستم‌های هدایت موشک استفاده می‌شوند.آهنرباها ابزار اصلی متمرکز کننده پرتوهای الکترونی هستند و 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،زمین کمیابهمچنین از آهنربا برای به حرکت درآوردن موتورهای الکتریکی و چرخاندن سکان موشک های هدایت شونده استفاده می شود.مزایای آنها در خواص مغناطیسی قوی تر و وزن سبک تر آنها در مقایسه با آهنرباهای آلومینیومی نیکل کبالت اصلی است.

6 .کاربردزمین کمیابمواد لیزر 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 وزمین کمیابمواد لیزری به طور همزمان متولد شدند.تا کنون، تقریباً 90 درصد از مواد لیزر شامل می شودخاک های کمیاب.مثلا،ایتریمکریستال گارنت آلومینیوم یک لیزر پرکاربرد است که می تواند خروجی مداوم با توان بالا در دمای اتاق به دست آورد.کاربرد لیزرهای حالت جامد در ارتش مدرن شامل جنبه های زیر است.

6.1 برد لیزری

ایننئودیمیمدوپ شدهایتریممسافت یاب لیزری گارنت آلومینیومی که توسط کشورهایی مانند ایالات متحده، بریتانیا، فرانسه و آلمان ساخته شده است، می تواند مسافت بین 4000 تا 20000 متر را با دقت 5 متر اندازه گیری کند.سیستم های تسلیحاتی مانند MI آمریکایی، لئوپارد دوم آلمان، لکلرک فرانسه، تایپ 90 ژاپن، مکه اسرائیل و آخرین تانک چلنجر 2 توسعه یافته انگلیسی همگی از این نوع مسافت یاب لیزری استفاده می کنند.در حال حاضر، برخی از کشورها در حال توسعه نسل جدیدی از مسافت یاب های لیزری جامد برای ایمنی چشم انسان هستند، با محدوده طول موج کاری 1.5-2.1μM. فاصله یاب های لیزری دستی با استفاده ازهولمیومدوپ شدهایتریملیزرهای لیتیوم فلوراید در ایالات متحده و انگلستان، با طول موج 2.06 میکرومولار، تا 3000 متر.ایالات متحده همچنین با شرکت‌های بین‌المللی لیزر برای توسعه یک دستگاه دوپ شده با اربیوم همکاری کرده استایتریملیزر لیتیوم فلوراید با طول موج 1.73 میکرومتر مسافت یاب لیزری و به شدت مجهز به نیرو.طول موج لیزر مسافت یاب نظامی چین 1.06 میکرومولار است که از 200 تا 7000 متر متغیر است.چین داده‌های مهمی را از تئودولیت‌های تلویزیون لیزری در اندازه‌گیری برد هدف در طول پرتاب موشک‌های دوربرد، موشک‌ها و ماهواره‌های ارتباطی آزمایشی به‌دست می‌آورد.

6.2 هدایت لیزری

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

6.3 ارتباط لیزری

علاوه بر Nd · YAG، خروجی لیزر لیتیوم استنئودیمیمکریستال فسفات (LNP) پلاریزه است و به راحتی قابل تعدیل است و آن را به یکی از امیدوارکننده ترین مواد میکرو لیزر تبدیل می کند.این به عنوان منبع نور برای ارتباطات فیبر نوری مناسب است و انتظار می رود در اپتیک یکپارچه و ارتباطات کیهانی استفاده شود.علاوه بر این،ایتریمتک کریستال گارنت آهنی (Y3Fe5O12) می تواند به عنوان دستگاه های موج سطحی مغناطیسی مختلف با استفاده از فناوری یکپارچه سازی مایکروویو استفاده شود، دستگاه ها را یکپارچه و کوچک می کند و دارای کاربردهای ویژه در کنترل از راه دور راداری، تله متری، ناوبری و اقدامات متقابل الکترونیکی است.

7. کاربردزمین کمیابمواد ابررسانا در فناوری نظامی مدرن

هنگامی که یک ماده خاص مقاومت صفر را در زیر دمای معین تجربه می کند، به آن ابررسانایی می گویند که دمای بحرانی (Tc) است.ابررساناها نوعی ماده ضد مغناطیسی هستند که هرگونه تلاش برای اعمال میدان مغناطیسی زیر دمای بحرانی را دفع می کنند که به اثر مایزنر معروف 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 میزان زیادی ارتقا می دهد.در دهه 1980، کشورهای توسعه یافته مانند ایالات متحده و ژاپن مقدار مشخصی را اضافه کردنداکسید خاکی کمیابمانندلانتانیم, ایتریم,یوروپیوم، واربیومبه اکسید باریم واکسید مسترکیباتی که برای تشکیل مواد سرامیکی ابررسانا مخلوط، فشرده و تف جوشی شدند و کاربرد گسترده فناوری ابررسانا، به ویژه در کاربردهای نظامی، گسترده تر شد.

7.1 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 مدارهای مجتمع برای تولید کامپیوترهای ابررسانا استفاده شود، نه تنها اندازه کوچک، وزن سبک و استفاده راحت خواهد داشت، بلکه سرعت محاسباتی 10 تا 100 برابر بیشتر از کامپیوترهای نیمه هادی با عملیات ممیز شناور خواهد داشت. به 300 تا 1 تریلیون بار در ثانیه می رسد.بنابراین، ارتش آمریکا پیش‌بینی می‌کند که به محض معرفی رایانه‌های ابررسانا، آنها به «ضریب‌افزایی» برای اثربخشی رزمی سیستم C1 در ارتش تبدیل خواهند شد.

7.2 فناوری اکتشاف مغناطیسی ابررسانا

اجزای حساس مغناطیسی ساخته شده از مواد سرامیکی ابررسانا دارای حجم کمی هستند که دستیابی به یکپارچگی و آرایه را آسان می کند.آنها می توانند سیستم های تشخیص چند کاناله و چند پارامتری را تشکیل دهند، ظرفیت اطلاعات واحد را تا حد زیادی افزایش می دهند و فاصله تشخیص و دقت آشکارساز مغناطیسی را بسیار بهبود می بخشند.استفاده از مغناطیس‌سنج‌های ابررسانا نه تنها می‌تواند اهداف متحرکی مانند تانک‌ها، خودروها و زیردریایی‌ها را شناسایی کند، بلکه اندازه آنها را نیز اندازه‌گیری می‌کند که منجر به تغییرات قابل‌توجهی در تاکتیک‌ها و فناوری‌هایی مانند جنگ ضد تانک و ضد زیردریایی می‌شود.

گزارش شده است که نیروی دریایی ایالات متحده تصمیم گرفته است تا با استفاده از آن یک ماهواره سنجش از راه دور توسعه دهدزمین کمیابمواد ابررسانا برای نشان دادن و بهبود فناوری سنجش از راه دور سنتی.این ماهواره به نام رصدخانه تصویر نیروی دریایی در سال 2000 به فضا پرتاب شد.

8. کاربردزمین کمیابمواد مغناطیسی تنگ کننده غول پیکر در فناوری نظامی مدرن

زمین کمیابمواد مغناطیس گیر غول پیکر نوع جدیدی از مواد کاربردی هستند که به تازگی در اواخر دهه 1980 در خارج از کشور توسعه یافته اند.عمدتاً به ترکیبات آهن کمیاب اشاره دارد.این نوع مواد دارای ارزش مغناطیسی بسیار بزرگتری نسبت به آهن، نیکل و مواد دیگر است و ضریب مغناطیسی آن حدود 102-103 برابر بیشتر از مواد مغناطیسی تنگ کننده عمومی است، بنابراین به آن مواد مغناطیسی تنگ کننده بزرگ یا غول پیکر می گویند.در میان تمام مواد تجاری، مواد مغناطیسی گیر غول پیکر خاکی کمیاب بالاترین ارزش کرنش و انرژی را تحت عمل فیزیکی دارند.به ویژه با توسعه موفقیت آمیز آلیاژ مغناطیسی ترفنول-D، عصر جدیدی از مواد مغناطیسی گشاد شده است.هنگامی که ترفنول-D در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، تغییر اندازه آن بیشتر از مواد مغناطیسی معمولی است، که امکان دستیابی به برخی حرکات مکانیکی دقیق را فراهم می کند.در حال حاضر، به طور گسترده در زمینه های مختلف، از سیستم های سوخت، کنترل سوپاپ مایع، موقعیت یابی میکرو گرفته تا محرک های مکانیکی برای تلسکوپ های فضایی و تنظیم کننده های بال هواپیما استفاده می شود.توسعه فناوری مواد Terfenol-D پیشرفت چشمگیری در فناوری تبدیل الکترومکانیکی داشته است.و نقش مهمی در توسعه تکنولوژی روز، فناوری نظامی و نوسازی صنایع سنتی داشته است.کاربرد مواد مغناطیسی خاکی کمیاب در ارتش مدرن عمدتاً شامل جنبه های زیر است:

8.1 سونار

فرکانس انتشار کلی سونار بالای 2 کیلوهرتز است، اما سونار فرکانس پایین زیر این فرکانس مزایای ویژه خود را دارد: هرچه فرکانس کمتر باشد، میرایی کمتر، امواج صوتی دورتر منتشر می‌شود و کمتر بر روی محافظ اکو زیر آب تأثیر می‌گذارد.سونارهای ساخته شده از مواد Terfenol-D می توانند نیازهای قدرت بالا، حجم کم و فرکانس پایین را برآورده کنند، بنابراین به سرعت توسعه یافته اند.

8.2 مبدل های مکانیکی الکتریکی

عمدتاً برای دستگاه های عمل کنترل شده کوچک - محرک ها استفاده می شود.از جمله دقت کنترل رسیدن به سطح نانومتر و همچنین سروو پمپ ها، سیستم های تزریق سوخت، ترمزها و ... مورد استفاده برای ماشین های نظامی، هواپیماها و فضاپیماهای نظامی، روبات های نظامی و غیره.

8.3 حسگرها و وسایل الکترونیکی

مانند مغناطیس‌سنج‌های جیبی، حسگرهایی برای تشخیص جابجایی، نیرو و شتاب و دستگاه‌های موج صوتی سطحی قابل تنظیم.دومی برای سنسورهای فاز در معادن، سونار و قطعات ذخیره سازی در رایانه ها استفاده می شود.

9. مواد دیگر

مواد دیگر مانندزمین کمیابمواد شب تاب،زمین کمیابمواد ذخیره سازی هیدروژن، مواد مغناطیسی غول پیکر خاکی کمیاب،زمین کمیابمواد تبرید مغناطیسی وزمین کمیابمواد ذخیره سازی مغناطیسی اپتیکی همگی با موفقیت در ارتش مدرن به کار رفته اند و کارایی رزمی سلاح های مدرن را تا حد زیادی بهبود می بخشند.مثلا،زمین کمیابمواد شب تاب با موفقیت در دستگاه های دید در شب استفاده شده است.در آینه‌های دید در شب، فسفرهای خاکی کمیاب، فوتون‌ها (انرژی نور) را به الکترون تبدیل می‌کنند که از طریق میلیون‌ها سوراخ کوچک در صفحه میکروسکوپ فیبر نوری افزایش می‌یابد و از دیوار به عقب و جلو منعکس می‌شود و الکترون‌های بیشتری آزاد می‌کند.برخی از فسفرهای خاکی کمیاب در انتهای دم، الکترون ها را دوباره به فوتون تبدیل می کنند، بنابراین تصویر را می توان با چشمی دید.این فرآیند شبیه به یک صفحه تلویزیون است که در آنزمین کمیابپودر فلورسنت تصویر رنگی خاصی را بر روی صفحه نمایش منتشر می کند.صنعت آمریکا به طور معمول از نیوبیم پنتوکسید استفاده می کند، اما برای موفقیت سیستم های دید در شب، عنصر خاکی کمیابلانتانیمیک جزء حیاتی است.در جنگ خلیج فارس، نیروهای چند ملیتی از این عینک دید در شب برای رصد اهداف ارتش عراق بارها و بارها و در ازای یک پیروزی کوچک استفاده کردند.

10. نتیجه گیری

توسعه اززمین کمیابصنعت به طور موثر پیشرفت همه جانبه فن آوری نظامی مدرن را ارتقا داده است و بهبود فناوری نظامی نیز باعث توسعه شکوفا شده است.زمین کمیابصنعت.من معتقدم که با پیشرفت سریع علم و فناوری جهان،زمین کمیابمحصولات با کارکردهای ویژه خود نقش بیشتری در توسعه فناوری نظامی مدرن ایفا خواهند کرد و مزایای اقتصادی و اجتماعی برجسته ای را به ارمغان می آورند.زمین کمیابخود صنعت