יישום חומרי אדמה נדירים בטכנולוגיה צבאית מודרנית

אדמות נדירות,הידועים כ"אוצר בלום" של חומרים חדשים, כחומר פונקציונלי מיוחד, יכולים לשפר מאוד את האיכות והביצועים של מוצרים אחרים, והם ידועים כ"ויטמינים" של התעשייה המודרנית. הם לא רק נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות מסורתיות כגון מטלורגיה, פטרוכימיה, קרמיקה מזכוכית, טוויית צמר, עור וחקלאות, אלא גם ממלאים תפקיד חיוני בחומרים כגון פלואורסצנציה, מגנטיות, לייזר, תקשורת סיבים אופטיים, אגירת אנרגיה של מימן, מוליכות-על וכו'. הם משפיעים ישירות על מהירות ורמת הפיתוח של תעשיות היי-טק מתפתחות כגון מכשירים אופטיים, אלקטרוניקה, תעופה וחלל ותעשיית הגרעין. טכנולוגיות אלו יושמו בהצלחה בטכנולוגיה צבאית, וקידמו מאוד את פיתוח הטכנולוגיה הצבאית המודרנית.

התפקיד המיוחד שמילאאדמה נדירהחומרים חדשים בטכנולוגיה צבאית מודרנית משכו תשומת לב רבה מצד ממשלות ומומחים ממדינות שונות, כגון היותם רשומים כמרכיב מפתח בפיתוח תעשיות היי-טק וטכנולוגיה צבאית על ידי משרדים רלוונטיים של מדינות כמו ארצות הברית ויפן.

מבוא קצר לכדור הארץ הנדירוקשרם עם הצבא וההגנה הלאומית
למען האמת, לכל יסודות אדמה נדירים יש יישומים צבאיים מסוימים, אך התפקיד הקריטי ביותר שהם ממלאים בהגנה הלאומית ובתחומים צבאיים צריך להיות ביישומים כגון מדידת טווח לייזר, הנחיית לייזר ותקשורת לייזר.

היישום שלאדמה נדירהפלדה ואדמה נדירהברזל רקיע בטכנולוגיה צבאית מודרנית

1.1 יישום שלכדור הארץ הנדירפלדה בטכנולוגיה צבאית מודרנית

הפונקציה כוללת שני היבטים: טיהור וסגסוגת, בעיקר הסרת גופרית, דה-חמצון והסרת גז, ביטול השפעת זיהומים מזיקים בנקודת התכה נמוכה, זיקוק גרגירים ומבנה, השפעה על נקודת מעבר הפאזה של פלדה ושיפור יכולת ההתקשות והתכונות המכניות שלה. אנשי מדע וטכנולוגיה צבאיים פיתחו חומרי אדמה נדירים רבים המתאימים לשימוש בנשק על ידי ניצול תכונות של...אדמה נדירה.

1.1.1 פלדת שריון

כבר בתחילת שנות ה-60, תעשיית הנשק הסינית החלה לחקור את השימוש של אדמה נדירה בפלדת שריון ופלדת רובים, ובהמשך ייצרהאדמה נדירהפלדת שריון כגון 601, 603 ו-623, המבשרת עידן חדש של חומרי גלם מרכזיים לייצור טנקים בסין המבוססים על ייצור מקומי.

1.1.2אדמה נדירהפלדת פחמן

באמצע שנות ה-60, סין הוסיפה 0.05%אדמה נדירהאלמנטים לפלדת פחמן מסוימת באיכות גבוהה כדי לייצראדמה נדירהפלדת פחמן. ערך הפגיעה הצידית של פלדת אדמה נדירה זו גדל ב-70% עד 100% בהשוואה לפלדת הפחמן המקורית, וערך הפגיעה ב-40- מעלות צלזיוס כמעט הוכפל. תרמיל המחסנית בקוטר גדול העשוי מפלדה זו הוכח באמצעות בדיקות ירי במטווח כעונה במלואו על הדרישות הטכניות. נכון לעכשיו, סין סיימה את תהליך הייצור והכניסה אותו לייצור, ובכך הגשימה את משאלתה ארוכת השנים של סין להחליף נחושת בפלדה בחומר המחסנית.

1.1.3 פלדת אדמה נדירה גבוהה מנגן ופלדת אדמה נדירה יצוקה

אדמה נדירהפלדת מנגן גבוהה משמשת לייצור לוחות מסילות טנקים, בעודאדמה נדירהפלדה יצוקה משמשת לייצור כנפי זנב, בלמי לוע ורכיבים מבניים של ארטילריה עבור פגזי חודרי פגזים במהירות גבוהה. זה יכול להפחית את שלבי העיבוד, לשפר את ניצול הפלדה ולהשיג אינדיקטורים טקטיים וטכניים.

1.2 יישום של ברזל יצוק נודולרי מסוג נדיר בטכנולוגיה צבאית מודרנית

בעבר, חומרי הקליעים של תא הקדמי של סין היו עשויים מברזל יצוק חצי קשיח העשוי מברזל חזיר איכותי מעורבב עם 30% עד 40% גרוטאות פלדה. בשל חוזקו הנמוך, שבירותו הגבוהה, פיזור יעיל נמוך ולא חד לאחר פיצוץ, וכושר ההרג החלש, פיתוח גופי הקליעים של תא הקדמי היה מוגבל בעבר. מאז 1963, יוצרו קליברים שונים של פצצות מרגמה באמצעות ברזל רקיע מסוג אדמה נדירה, אשר הגדיל את תכונותיו המכניות פי 1-2, הכפיל את מספר הרסיסים היעילים וחידד את קצוות הרסיסים, מה ששפר מאוד את כוח ההרג שלהם. לפגזי קרב של סוג מסוים של פגזי תותח ופגזי תותח שדה העשויים מחומר זה בארצנו יש מספר פיזורים יעיל מעט טוב יותר ורדיוס הריגה צפוף מאשר לפגזי פלדה.

היישום של חומרים לא ברזלייםסגסוגת אדמה נדירהכמו מגנזיום ואלומיניום בטכנולוגיה צבאית מודרנית

אדמות נדירותבעלי פעילות כימית גבוהה ורדיוסים אטומיים גדולים. כאשר מוסיפים אותם למתכות לא ברזליות ולסגסוגות שלהן, הם יכולים לעדן את גודל הגרעינים, למנוע הפרדה, להסיר גזים, זיהומים ולטהר אותם, ולשפר את המבנה המטלוגרפי, ובכך להשיג מטרות מקיפות כגון שיפור תכונות מכניות, תכונות פיזיקליות וביצועי עיבוד. עובדי חומרים מקומיים וזרים ניצלו את התכונות שלאדמה נדירהלפתח חדשיםאדמה נדירהסגסוגות מגנזיום, סגסוגות אלומיניום, סגסוגות טיטניום וסגסוגות עמידות בטמפרטורה גבוהה. מוצרים אלה נמצאים בשימוש נרחב בטכנולוגיות צבאיות מודרניות כגון מטוסי קרב, מטוסי סער, מסוקים, כלי טיס בלתי מאוישים ולווייני טילים.

2.1אדמה נדירהסגסוגת מגנזיום

אדמה נדירהלסגסוגות מגנזיום יש חוזק ספציפי גבוה, יכולות להפחית משקל מטוסים, לשפר ביצועים טקטיים, ויש להן אפשרויות יישום רחבות.אדמה נדירהסגסוגות מגנזיום שפותחו על ידי תאגיד תעשיית התעופה של סין (להלן AVIC) כוללות כ-10 דרגות של סגסוגות מגנזיום יצוקות וסגסוגות מגנזיום מעוותות, שרבות מהן שימשו בייצור ובעלות איכות יציבה. לדוגמה, סגסוגת מגנזיום יצוקה ZM 6 עם ניאודימיום, מתכת אדמה נדירה, כתוסף עיקרי הורחבה לשימוש בחלקים חשובים כגון מעטפת צמצום אחורית למסוקים, צלעות כנפי קרב ולוחות לחץ של עופרת ברוטור עבור גנרטורים של 30 קילוואט. סגסוגת המגנזיום BM25, בעלת חוזק גבוה, מסוג אדמה נדירה, שפותחה במשותף על ידי תאגיד התעופה של סין ותאגיד המתכות הלא ברזליות, החליפה כמה סגסוגות אלומיניום בעלות חוזק בינוני ויושמה במטוסי התנגשות.

2.2אדמה נדירהסגסוגת טיטניום

בתחילת שנות ה-70, המכון לחומרים אווירונאוטיים של בייג'ינג (המכון) החליף חלק מאלומיניום וסיליקון ב...מתכת אדמה נדירה צריום (Ce) בסגסוגות טיטניום Ti-A1-Mo, מה שמגביל את שקיעתן של פאזות שבירות ומשפר את עמידות הסגסוגת בחום ואת היציבות התרמית שלה. על בסיס זה, פותחה סגסוגת טיטניום יצוקה בעלת ביצועים גבוהים בטמפרטורה גבוהה, ZT3, המכילה צריום. בהשוואה לסגסוגות בינלאומיות דומות, יש לה יתרונות מסוימים בעמידות בחום, חוזק וביצועי תהליך. מעטפת המדחס המיוצרת איתה משמשת למנוע W PI3 II, מה שמפחית את משקל כל מטוס ב-39 ק"ג ומגדיל את יחס הדחף למשקל ב-1.5%. בנוסף, שלבי העיבוד מצטמצמים בכ-30%, ומשיגים יתרונות טכניים וכלכליים משמעותיים, וממלאים את הפער בשימוש במעטפות טיטניום יצוקות למנועי תעופה בסין בתנאי 500 ℃. מחקרים הראו כי ישנם מעט...תחמוצת צריוםחלקיקים במיקרו-מבנה של סגסוגת ZT3 המכיליםצריום.צריוםמשלב חלק מהחמצן בסגסוגת ליצירת חומר עקשן וקשיות גבוההתחמוצת אדמה נדירהחומר, Ce2O3. חלקיקים אלה מעכבים את תנועת התפוררות במהלך עיוות הסגסוגת, ומשפרים את ביצועי הסגסוגת בטמפרטורה גבוהה.צריוםלוכד כמה זיהומי גז (במיוחד בגבולות הגרעינים), אשר עשויים לחזק את הסגסוגת תוך שמירה על יציבות תרמית טובה. זהו הניסיון הראשון ליישם את תיאוריית חיזוק נקודת המומס הקשה ביציקת סגסוגות טיטניום. בנוסף, לאחר שנים של מחקר, מכון חומרי התעופה פיתח סגסוגת יציבה וזולה.תחמוצת איטריוםחומרי חול ואבקה בתהליך יציקת סגסוגת טיטניום מדויק, תוך שימוש בטכנולוגיית טיפול מינרליזציה מיוחדת. התוצאה היא רמות טובות של משקל סגולי, קשיות ויציבות לנוזל טיטניום. מבחינת התאמה ובקרה של ביצועי תרחיף הקליפה, היא הראתה עליונות רבה יותר. היתרון הבולט של שימוש בקליפה תחמוצת איטריום לייצור יציקות טיטניום הוא שבתנאים בהם האיכות ורמת התהליך של היציקות דומות לאלו של תהליך שכבת פני השטח של טונגסטן, ניתן לייצר יציקות סגסוגת טיטניום דקות יותר מאלה של תהליך שכבת פני השטח של טונגסטן. כיום, תהליך זה נמצא בשימוש נרחב בייצור מגוון מטוסים, מנועים ויציקות אזרחיות.

2.3אדמה נדירהסגסוגת אלומיניום

לסגסוגת האלומיניום היצוקה HZL206, העמידה בחום ומכילה אדמה נדירה, שפותחה על ידי AVIC, יש תכונות מכניות מעולות בטמפרטורה גבוהה ובטמפרטורת החדר בהשוואה לסגסוגות המכילות ניקל בחו"ל, והיא הגיעה לרמה המתקדמת של סגסוגות דומות בחו"ל. כיום היא משמשת כשסתום עמיד בלחץ עבור מסוקים ומטוסי קרב עם טמפרטורת עבודה של 300 מעלות צלזיוס, ומחליפה סגסוגות פלדה וטיטניום. משקל מבני מופחת והוכנס לייצור המוני. חוזק המתיחה שלאדמה נדירהסגסוגת ZL117, עשויה אלומיניום-סיליקון, בטמפרטורה של 200-300 מעלות צלזיוס, גבוהה מזו של סגסוגות הבוכנה KS280 ו-KS282 ממערב גרמניה. עמידותה בפני שחיקה גבוהה פי 4-5 מזו של סגסוגות הבוכנה ZL108 הנפוצות, עם מקדם התפשטות ליניארי קטן ויציבות ממדית טובה. היא שימשה באביזרים תעופתיים כמו KY-5 ו-KY-7, מדחסי אוויר ובוכנות מנועי דגמי תעופה. התוספת של...אדמה נדירהשילוב של יסודות אדמה נדירים בסגסוגות אלומיניום משפר משמעותית את המיקרו-מבנה והתכונות המכניות. מנגנון הפעולה של יסודות אדמה נדירים בסגסוגות אלומיניום הוא יצירת פיזור מפוזר, ותרכובות אלומיניום קטנות ממלאות תפקיד משמעותי בחיזוק השלב השני; הוספתאדמה נדירהאלמנטים ממלאים תפקיד בסילוק גזים וטיהור, ובכך מפחיתים את מספר הנקבוביות בסגסוגת ומשפרים את ביצועיה;אדמה נדירהתרכובות אלומיניום, כגרעיני גביש הטרוגניים לזיקוק גרגירים ופאזות אוטקטיות, הן גם סוג של משנה; יסודות אדמה נדירים מקדמים את היווצרותם ועידוןם של פאזות עשירות בברזל, ומפחיתים את השפעותיהם המזיקות. α— כמות הברזל בתמיסה המוצקה ב-A1 פוחתת עם העלייה ב-אדמה נדירהבנוסף, אשר מועיל גם לשיפור חוזק ופלסטיות.

היישום שלאדמה נדירהחומרי בעירה בטכנולוגיה צבאית מודרנית

3.1 טהורמתכות אדמה נדירות

טָהוֹרמתכות אדמה נדירות, בשל תכונותיהם הכימיות הפעילות, נוטים להגיב עם חמצן, גופרית וחנקן וליצור תרכובות יציבות. כאשר הם נתונים לחיכוך ופגיעות עזות, ניצוצות יכולים להצית חומרים דליקים. לכן, כבר בשנת 1908, הם יוצרו לצור. נמצא כי בין 17אדמה נדירהיסודות, שישה יסודות כוללצריום, לנתן, ניאודימיום, פרסאודימיום, סמריום, ואיטריוםבעלי ביצועי הצתה טובים במיוחד. אנשים הפכו את תכונות ההצתה של rהן מתכות אדמהלסוגים שונים של כלי נשק תבערה, כגון הטיל האמריקאי מארק 82 במשקל 227 ק"ג, המשתמשמתכת אדמה נדירהבטנה, אשר לא רק מייצרת אפקטים של הרג נפץ אלא גם אפקטים של הצתה. ראש הנפץ של רקטת האוויר-קרקע האמריקאית "Damping Man" מצויד ב-108 מוטות מרובעים ממתכת אדמה נדירה כבטנות, המחליפות כמה רסיסים טרומיים. בדיקות פיצוץ סטטי הראו שיכולתו להצית דלק תעופה גבוהה ב-44% מזו של אלה ללא בטנה.

3.2 מעורבמתכת אדמה נדירהs

בשל המחיר הגבוה של טהורמתכות אדמה נדירות,מדינות שונות משתמשות באופן נרחב בקומפוזיט זולמתכת אדמה נדירהבנשק בעירה. הקומפוזיטמתכת אדמה נדירהחומר בעירה נטען לתוך מעטפת המתכת תחת לחץ גבוה, עם צפיפות חומר בעירה של (1.9~2.1) × 103 ק"ג/מ"ק, מהירות בעירה 1.3-1.5 מטר/שנייה, קוטר להבה של כ-500 מ"מ, טמפרטורת להבה גבוהה עד 1715-2000 ℃. לאחר הבעירה, משך חימום גוף הליבון ארוך מ-5 דקות. במהלך מלחמת וייטנאם, צבא ארה"ב שיגר רימון תבערה בקוטר 40 מ"מ באמצעות משגר, וציפוי ההצתה שבפנים היה עשוי ממתכת אדמה נדירה מעורבת. לאחר פיצוץ הקליע, כל רסיס עם ציפוי הצתה יכול להצית את המטרה. באותה תקופה, הייצור החודשי של הפצצה הגיע ל-200,000 כדורים, עם מקסימום של 260,000 כדורים.

3.3אדמה נדירהסגסוגות בעירה

Aאדמה נדירהסגסוגת בעירה במשקל 100 גרם יכולה ליצור 200-3000 ניצוצות עם שטח כיסוי גדול, השווה ערך לרדיוס ההרג של פגזי חודרי שריון ופיגועי שריון. לכן, פיתוח תחמושת רב-תכליתית בעלת עוצמת בעירה הפך לאחד מכיווני פיתוח התחמושת העיקריים בארץ ובחו"ל. עבור פגזי חודרי שריון ופיגועי שריון, הביצועים הטקטיים שלהם דורשים שלאחר חדירת שריון טנקי האויב, הם יוכלו גם להצית את הדלק והתחמושת שלהם כדי להשמיד לחלוטין את הטנק. עבור רימונים, נדרש להצית אספקה ​​צבאית ומתקנים אסטרטגיים בטווח ההרג שלהם. דווח כי פצצת תבערה מפלסטיק מסוג מתכת נדירה המיוצרת בארצות הברית כוללת גוף עשוי ניילון מחוזק פיברגלס וליבת סגסוגת אדמה נדירה מעורבת, המשמשת להשפעות טובות יותר נגד מטרות המכילות דלק תעופה וחומרים דומים.

יישום של 4כדור הארץ הנדירחומרים בהגנה צבאית וטכנולוגיה גרעינית

4.1 יישום בטכנולוגיית הגנה צבאית

ליסודות אדמה נדירים יש תכונות עמידות בפני קרינה. המרכז הלאומי לחתכי נויטרונים בארצות הברית השתמש בחומרים פולימריים כמצע ויצר שני סוגי לוחות בעובי של 10 מ"מ עם או בלי תוספת של יסודות אדמה נדירים לבדיקות הגנה מפני קרינה. התוצאות מראות שאפקט המיגון התרמי של נויטרוניםאדמה נדירהחומרי פולימר טובים פי 5-6 מזה שלאדמה נדירהחומרים פולימריים חופשיים. חומרי אדמה נדירה עם אלמנטים נוספים כגוןסמריום, אירופיום, גדוליניום, דיספרוזיוםוכו' בעלי חתך רוחב בליעת נויטרונים הגבוה ביותר ויש להם השפעה טובה על לכידת נויטרונים. נכון לעכשיו, היישומים העיקריים של חומרי אדמה נדירה נגד קרינה בטכנולוגיה צבאית כוללים את ההיבטים הבאים.

4.1.1 מיגון מפני קרינה גרעינית

ארצות הברית משתמשת ב-1% בורון ו-5% יסודות אדמה נדיריםגדוליניום, סמריום, ולנתןלייצר בטון עמיד לקרינה בעובי 600 מטר למיגון מקורות נויטרונים ביקוע בכורים בבריכות שחייה. צרפת פיתחה חומר להגנה מפני קרינה העשוי ממקורות אדמה נדירות על ידי הוספת בורידים,אדמה נדירהתרכובות, אוסגסוגות אדמה נדירותלגרפיט כמצע. חומר המילוי של חומר המיגון המרוכב הזה נדרש להיות מפוזר באופן שווה וייוצר לחלקים טרומיים, אשר ממוקמים סביב תעלת הכור בהתאם לדרישות השונות של חלקי המיגון.

4.1.2 מיגון מפני קרינה תרמית של המיכל

הוא מורכב מארבע שכבות של פורניר, בעובי כולל של 5-20 ס"מ. השכבה הראשונה עשויה מפלסטיק מחוזק בסיבי זכוכית, עם אבקה אנאורגנית בתוספת של 2%.אדמה נדירהתרכובות כחומרי מילוי לחסימת נויטרונים מהירים ולספיגת נויטרונים איטיים; השכבה השנייה והשלישית מוסיפות גרפיט בורון, פוליסטירן ויסודות אדמה נדירים המהווים 10% מכמות המילוי הכוללת לשכבה הראשונה כדי לחסום נויטרונים בעלי אנרגיה בינונית ולספוג נויטרונים תרמיים; השכבה הרביעית משתמשת בגרפיט במקום בסיבי זכוכית, ומוסיפה 25%אדמה נדירהתרכובות הבולעות נויטרונים תרמיים.

4.1.3 אחרים

הגשת מועמדותאדמה נדירהציפויים נגד קרינה על טנקים, ספינות, מקלטים וציוד צבאי אחר יכולים להיות בעלי השפעה נגד קרינה.

4.2 יישום בטכנולוגיה גרעינית

אדמה נדירהתחמוצת איטריוםיכול לשמש כחומר סופג דליק לדלק אורניום בכורי מים רותחים (BWR). בין כל היסודות,גדוליניוםבעל היכולת החזקה ביותר לבלוע נויטרונים, עם כ-4600 מטרות לאטום. כל אטום טבעיגדוליניוםהאטום סופג בממוצע 4 נויטרונים לפני כשל. כאשר מערבבים אותו עם אורניום בקיע,גדוליניוםיכול לקדם בעירה, להפחית את צריכת האורניום ולהגדיל את תפוקת האנרגיה.תחמוצת גדוליניוםאינו מייצר תוצר לוואי מזיק כמו דאוטריום כמו בורון קרביד, ויכול להיות תואם הן לדלק אורניום והן לחומר הציפוי שלו במהלך תגובות גרעיניות. היתרון של שימושגדוליניוםבמקום בורון זהגדוליניוםניתן לערבב ישירות עם אורניום כדי למנוע התפשטות מוטות דלק גרעיניים. על פי נתונים סטטיסטיים, ישנם כיום 149 כורים גרעיניים מתוכננים ברחבי העולם, מתוכם 115 כורי מים בלחץ משתמשים באדמה נדירה.תחמוצת גדוליניום. אדמה נדירהסמריום, אירופיום, ודיספרוזיוםשימשו כבולמי נויטרונים במגדלי נויטרונים.אדמה נדירה איטריוםבעל חתך רוחב קטן של לכידה בנייטרונים וניתן להשתמש בו כחומר צינור לכורים של מלח מותך. יריעות דקות עם תוספתאדמה נדירה גדוליניוםודיספרוזיוםניתן להשתמש כגלאי שדה נויטרונים בהנדסת תעשיית התעופה והחלל והגרעין, כמויות קטנות שלאדמה נדירהתוליוםוארביוםניתן להשתמש כחומרי מטרה עבור גנרטורים של נויטרונים בצינורות אטומים, ותחמוצת אדמה נדירהניתן להשתמש בקרמיקה של מתכת ברזל אירופיום לייצור לוחות תמיכה משופרים לבקרת כורים.אדמה נדירהגדוליניוםיכול לשמש גם כתוסף ציפוי למניעת קרינת נויטרונים, וכלי רכב משוריינים מצופים בציפויים מיוחדים המכיליםתחמוצת גדוליניוםיכול למנוע קרינת נויטרונים.אדמה נדירה איטרביוםמשמש בציוד למדידת הלחץ הגיאוגרפי הנגרם מפיצוצים גרעיניים תת-קרקעיים. כאשראוזן נדירהחאיטרביוםכאשר הוא נתון לכוח, ההתנגדות עולה, וניתן להשתמש בשינוי בהתנגדות כדי לחשב את הלחץ שהוא נתון לו.אדמה נדירה גדוליניוםניתן להשתמש בנייר כסף המופקד בשיקוע אדים ובציפוי מדורג עם אלמנט רגיש למאמץ למדידת מאמץ גרעיני גבוה.

5, יישום שלכדור הארץ הנדירחומרי מגנט קבועים בטכנולוגיה צבאית מודרנית

האדמה נדירהחומר מגנט קבוע, המכונה הדור החדש של מלכי המגנטים, ידוע כיום כחומר המגנט הקבוע בעל הביצועים המקיפים ביותר. יש לו תכונות מגנטיות גבוהות פי 100 מהפלדה המגנטית ששימשה בציוד צבאי בשנות ה-70. כיום, הוא הפך לחומר חשוב בתקשורת אלקטרונית מודרנית, המשמש בצינורות גלים נעים ובמחזורי לוויינים מלאכותיים של כדור הארץ, מכ"מים ותחומים אחרים. לכן, יש לו משמעות צבאית משמעותית.

סמריוםמגנטים מקובלט ומגנטים מבורון ברזל ניאודימיום משמשים למיקוד אלומת אלקטרונים במערכות הנחיית טילים. מגנטים הם התקני המיקוד העיקריים עבור אלומת אלקטרונים ומשדרים נתונים למשטח הבקרה של הטיל. ישנם כ-5-10 פאונד (2.27-4.54 ק"ג) של מגנטים בכל התקן הנחיית מיקוד של הטיל. בנוסף,אדמה נדירהמגנטים משמשים גם להנעת מנועים חשמליים ולסיבוב הגה של טילים מונחים. יתרונותיהם טמונים בתכונותיהם המגנטיות החזקות יותר ובמשקלם הקל יותר בהשוואה למגנטים המקוריים מאלומיניום ניקל קובלט.

6. יישום שלכדור הארץ הנדירחומרי לייזר בטכנולוגיה צבאית מודרנית

לייזר הוא סוג חדש של מקור אור בעל מונוכרומטיות, כיווניות וקוהרנטיות טובות, ויכול להשיג בהירות גבוהה. לייזר ואדמה נדירהחומרי לייזר נולדו בו זמנית. עד כה, כ-90% מחומרי הלייזר כולליםאדמה נדירהלדוגמה,איטריוםגביש גארנט אלומיניום הוא לייזר בשימוש נרחב שיכול להשיג תפוקה רציפה של הספק גבוה בטמפרטורת החדר. היישום של לייזרים במצב מוצק בצבא מודרני כולל את ההיבטים הבאים.

6.1 מדידת טווח לייזר

הניאודימיוםמסומםאיטריוםמד טווח לייזר מאלומיניום גארנט שפותח על ידי מדינות כמו ארצות הברית, בריטניה, צרפת וגרמניה יכול למדוד מרחקים של עד 4000 עד 20000 מטרים בדיוק של 5 מטרים. מערכות נשק כמו ה-MI האמריקאי, Leopard II הגרמני, Leclerc הצרפתי, Type 90 היפני, Mecca הישראלי והטנק Challenger 2 הבריטי האחרון, כולם משתמשים בסוג זה של מד טווח לייזר. כיום, מדינות מסוימות מפתחות דור חדש של מדי טווח לייזר מוצק לבטיחות העין האנושית, עם טווח אורכי גל עבודה של 1.5-2.1 מיקרומטר. מדי טווח לייזר ידניים פותחו באמצעותהולמיוםמסומםאיטריוםלייזרי ליתיום פלואוריד בארצות הברית ובבריטניה, עם אורך גל עבודה של 2.06 מיקרומטר, בטווח של עד 3000 מטר. ארצות הברית שיתפה פעולה גם עם חברות לייזר בינלאומיות כדי לפתח לייזר מסומם בארביום.איטריוםלייזר ליתיום פלואוריד עם אורך גל של 1.73 מיקרו-מולר ומצויד בכבדות בכוחות. אורך הגל של הלייזר של מד הטווח הצבאי של סין הוא 1.06 מיקרו-מולר, וטווח הטווח נע בין 200 ל-7000 מטר. סין משיגה נתונים חשובים מתאודוליטים טלוויזיוניים בלייזר במדידות טווח מטרה במהלך שיגור רקטות ארוכות טווח, טילים ולווייני תקשורת ניסיוניים.

6.2 הנחיית לייזר

פצצות מונחות לייזר משתמשות בלייזרים להנחיה סופית. לייזר Nd-YAG, הפולט עשרות פעימות בשנייה, משמש להקרנת לייזר המטרה. הפעימות מקודדות ופעימות האור יכולות להנחות את תגובת הטיל באופן עצמאי, ובכך למנוע הפרעות משיגור טילים ומכשולים שהציב האויב. פצצת הגלשן GBV-15 של צבא ארה"ב, המכונה גם "פצצה זריזה". באופן דומה, ניתן להשתמש בה גם לייצור פגזים מונחי לייזר.

6.3 תקשורת לייזר

בנוסף ל-Nd · YAG, פלט הלייזר של ליתיוםניאודימיוםגביש פוספט (LNP) מקוטב וקל לוויסות, מה שהופך אותו לאחד מחומרי המיקרו-לייזר המבטיחים ביותר. הוא מתאים כמקור אור לתקשורת סיבים אופטיים וצפוי להיות מיושם באופטיקה משולבת ובתקשורת קוסמית. בנוסף,איטריוםגביש יחיד של גארנט ברזל (Y3Fe5O12) יכול לשמש כמגוון התקני גלי שטח מגנטוסטטיים באמצעות טכנולוגיית אינטגרציה של מיקרוגל, מה שהופך את ההתקנים למשולבים וממוזערים, ויש להם יישומים מיוחדים בשלט רחוק של מכ"ם, טלמטריה, ניווט ואמצעי נגד אלקטרוניים.

7. היישום שלכדור הארץ הנדירחומרים מוליכי-על בטכנולוגיה צבאית מודרנית

כאשר חומר מסוים חווה התנגדות אפסית מתחת לטמפרטורה מסוימת, זה נקרא מוליכות-על, שהיא הטמפרטורה הקריטית (Tc). מוליכי-על הם סוג של חומר אנטי-מגנטי הדוחה כל ניסיון להפעיל שדה מגנטי מתחת לטמפרטורה הקריטית, המכונה אפקט מייזנר. הוספת יסודות אדמה נדירים לחומרים מוליכי-על יכולה להעלות מאוד את הטמפרטורה הקריטית Tc. זה מקדם מאוד את הפיתוח והיישום של חומרים מוליכי-על. בשנות ה-80, מדינות מפותחות כמו ארצות הברית ויפן הוסיפו כמות מסוימת שלתחמוצת אדמה נדירהכמולנתן, איטריום,אירופיום, וארביוםלתחמוצת בריום ותחמוצת נחושתתרכובות, אשר עורבבו, נלחצו וסונטרו ליצירת חומרים קרמיים מוליכי-על, מה שהופך את היישום הנרחב של טכנולוגיית מוליכת-על, במיוחד ביישומים צבאיים, לנרחב יותר.

7.1 מעגלים משולבים מוליכי-על

בשנים האחרונות נערך מחקר בחו"ל על יישום טכנולוגיית מוליכות-על במחשבים אלקטרוניים, ופותחו מעגלים משולבים מוליכי-על המשתמשים בחומרים קרמיים מוליכי-על. אם סוג זה של מעגל משולב ישמש לייצור מחשבים מוליכי-על, הוא לא רק יהיה קטן בגודלו, קל במשקלו ונוח לשימוש, אלא גם יהיה בעל מהירות מחשוב מהירה פי 10 עד 100 ממחשבי מוליכים למחצה, כאשר פעולות נקודה צפה מגיעות ל-300 עד טריליון פעמים בשנייה. לכן, צבא ארה"ב צופה שברגע שיוצגו מחשבים מוליכי-על, הם יהפכו ל"מכפיל" ליעילות הקרב של מערכת C1 בצבא.

7.2 טכנולוגיית חקר מגנטי מוליך-על

לרכיבים רגישים למגנטים העשויים מחומרים קרמיים מוליכי-על יש נפח קטן, מה שמקל על השגת אינטגרציה ומערך. הם יכולים ליצור מערכות גילוי רב-ערוציות ורב-פרמטריות, מה שמגדיל מאוד את קיבולת המידע של היחידה ומשפר מאוד את מרחק הגילוי והדיוק של הגלאי המגנטי. השימוש במגנטומטרים מוליכי-על יכול לא רק לזהות מטרות נעות כגון טנקים, כלי רכב וצוללות, אלא גם למדוד את גודלן, מה שמוביל לשינויים משמעותיים בטקטיקות ובטכנולוגיות כגון לוחמה נגד טנקים וצוללות.

דווח כי חיל הים האמריקאי החליט לפתח לוויין חישה מרחוק באמצעותואדמה נדירהחומר מוליך-על כדי להדגים ולשפר את טכנולוגיית חישה מרחוק המסורתית. לוויין זה, המכונה מצפה הכוכבים הימי לתמונות כדור הארץ, שוגר בשנת 2000.

8. יישום שלכדור הארץ הנדירחומרים מגנטוסטריקטיביים ענקיים בטכנולוגיה צבאית מודרנית

אדמה נדירהחומרים מגנטוסטריקטיבים ענקיים הם סוג חדש של חומר פונקציונלי שפותח לאחרונה בסוף שנות ה-80 בחו"ל. הם מתייחסים בעיקר לתרכובות ברזל נדירות. לסוג זה של חומר יש ערך מגנטוסטריקטיב גדול בהרבה מזה של ברזל, ניקל וחומרים אחרים, ומקדם המגנטוסטריקטיב שלו גבוה פי 102-103 בערך מזה של חומרים מגנטוסטריקטיבים כלליים, ולכן הוא נקרא חומרים מגנטוסטריקטיבים גדולים או ענקיים. מבין כל החומרים המסחריים, לחומרים מגנטוסטריקטיבים ענקיים של אדמה נדירה יש את ערך המאמץ והאנרגיה הגבוהים ביותר תחת פעולה פיזיקלית. במיוחד עם הפיתוח המוצלח של סגסוגת מגנטוסטריקטיב טרפנול-D, נפתח עידן חדש של חומרים מגנטוסטריקטיבים. כאשר טרפנול-D ממוקם בשדה מגנטי, וריאציית הגודל שלו גדולה מזו של חומרים מגנטיים רגילים, מה שמאפשר השגת תנועות מכניות מדויקות מסוימות. כיום, הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים, החל ממערכות דלק, בקרת שסתומי נוזלים, מיקום מיקרו ועד מפעילים מכניים לטלסקופי חלל ווסתים של כנפי מטוסים. פיתוח טכנולוגיית החומר טרפנול-D עשה התקדמות פורצת דרך בטכנולוגיית המרה אלקטרומכנית. והוא מילא תפקיד חשוב בפיתוח טכנולוגיה מתקדמת, טכנולוגיה צבאית ומודרניזציה של תעשיות מסורתיות. יישום חומרים מגנטיים-סטריקטיבים של אדמה נדירה בצבא המודרני כולל בעיקר את ההיבטים הבאים:

8.1 סונאר

תדר הפליטה הכללי של סונאר הוא מעל 2 קילוהרץ, אך לסונאר בתדר נמוך מתחת לתדר זה יש יתרונות מיוחדים: ככל שהתדר נמוך יותר, כך ההנחתה קטנה יותר, כך גל הקול מתפשט רחוק יותר, וכך מיגון ההד התת-ימי מושפע פחות. סונארים העשויים מחומר טרפנול-D יכולים לעמוד בדרישות של הספק גבוה, נפח קטן ותדר נמוך, ולכן הם התפתחו במהירות.

8.2 מתמרים חשמליים מכניים

משמש בעיקר להתקנים קטנים בעלי פעולה מבוקרת - מפעילים. כולל דיוק בקרה המגיע לרמת ננומטרי, כמו גם משאבות סרוו, מערכות הזרקת דלק, בלמים וכו'. משמש למכוניות צבאיות, מטוסים וחלליות צבאיות, רובוטים צבאיים וכו'.

8.3 חיישנים ומכשירים אלקטרוניים

כגון מגנטומטרים כיסיים, חיישנים לגילוי תזוזה, כוח ותאוצה, והתקני גל אקוסטיים מתכווננים. האחרונים משמשים בחיישני פאזה במכרות, סונאר ורכיבי אחסון במחשבים.

9. חומרים אחרים

חומרים אחרים כגוןאדמה נדירהחומרים זוהרים,אדמה נדירהחומרי אחסון מימן, חומרים מגנטו-רסיסטיים ענקיים של אדמה נדירה,אדמה נדירהחומרי קירור מגנטיים, ואדמה נדירהחומרי אחסון מגנטו-אופטיים יושמו כולם בהצלחה בצבא המודרני, ושיפרו מאוד את יעילות הלחימה של כלי נשק מודרניים. לדוגמה,אדמה נדירהחומרים זוהרים יושמו בהצלחה במכשירי ראיית לילה. במראות ראיית לילה, זרחן מסוג אדמה נדירה ממירים פוטונים (אנרגיית אור) לאלקטרונים, אשר מוגברים דרך מיליוני חורים קטנים במישור המיקרוסקופ של הסיבים האופטיים, ומשקפים הלוך ושוב מהקיר, ומשחררים אלקטרונים נוספים. חלק מזרחן האדמה הנדירה בקצה הזנב ממירים אלקטרונים בחזרה לפוטונים, כך שניתן לראות את התמונה באמצעות עינית. תהליך זה דומה לזה של מסך טלוויזיה, שבואדמה נדירהאבקה פלואורסצנטית פולטת תמונה בצבע מסוים על המסך. התעשייה האמריקאית משתמשת בדרך כלל בניוביום פנטוקסיד, אך כדי שמערכות ראיית לילה יצליחו, יסוד האדמה הנדירלנתןהוא מרכיב מכריע. במלחמת המפרץ, כוחות רב-לאומיים השתמשו במשקפי ראיית לילה אלה כדי לצפות שוב ושוב במטרות הצבא העיראקי, בתמורה לניצחון קטן.

10. סיכום

התפתחות ה-אדמה נדירההתעשייה קידמה ביעילות את ההתקדמות המקיפה של הטכנולוגיה הצבאית המודרנית, ושיפור הטכנולוגיה הצבאית גם הניע את הפיתוח המשגשג שלאדמה נדירהתעשייה. אני מאמין שעם ההתקדמות המהירה של המדע והטכנולוגיה העולמיים,אדמה נדירהמוצרים ימלאו תפקיד גדול יותר בפיתוח טכנולוגיה צבאית מודרנית עם תפקידיהם המיוחדים, ויביאו יתרונות כלכליים וחברתיים יוצאי דופן ל...אדמה נדירההתעשייה עצמה.