تطبيق المواد الأرضية النادرة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الأتربة النادرة,تُعرف باسم "كنز" المواد الجديدة، باعتبارها مادة وظيفية خاصة، يمكنها تحسين جودة وأداء المنتجات الأخرى بشكل كبير، وتُعرف باسم "فيتامينات" الصناعة الحديثة. فهي لا تستخدم على نطاق واسع فقط في الصناعات التقليدية مثل المعادن والبتروكيماويات والسيراميك الزجاجي وغزل الصوف والجلود والزراعة، ولكنها تلعب أيضًا دورًا لا غنى عنه في مواد مثل التألق والمغناطيسية والليزر واتصالات الألياف الضوئية وطاقة تخزين الهيدروجين، الموصلية الفائقة، وما إلى ذلك، تؤثر بشكل مباشر على سرعة ومستوى تطور صناعات التكنولوجيا الفائقة الناشئة مثل الأجهزة البصرية والإلكترونيات والفضاء والصناعة النووية. وقد تم تطبيق هذه التقنيات بنجاح في التكنولوجيا العسكرية، مما عزز بشكل كبير تطوير التكنولوجيا العسكرية الحديثة.

الدور المميز الذي تلعبهالأرض النادرةلقد اجتذبت المواد الجديدة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة اهتمامًا كبيرًا من الحكومات والخبراء من مختلف البلدان، مثل إدراجها كعنصر أساسي في تطوير صناعات التكنولوجيا الفائقة والتكنولوجيا العسكرية من قبل الإدارات ذات الصلة في دول مثل الولايات المتحدة واليابان.

مقدمة مختصرة عنالأرض النادرةق وعلاقتها بالدفاع العسكري والوطني
بالمعنى الدقيق للكلمة، جميع العناصر الأرضية النادرة لها تطبيقات عسكرية معينة، ولكن الدور الأكثر أهمية الذي تلعبه في الدفاع الوطني والمجالات العسكرية يجب أن يكون في تطبيقات مثل تحديد المدى بالليزر، والتوجيه بالليزر، والاتصالات بالليزر.

تطبيقالأرض النادرةالصلب والأرض النادرةحديد الدكتايل في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

1.1 تطبيقالأرض النادرةالصلب في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

تتضمن الوظيفة جانبين: التنقية وصناعة السبائك، وبشكل رئيسي إزالة الكبريت، وإزالة الأكسدة، وإزالة الغاز، والقضاء على تأثير الشوائب الضارة ذات نقطة الانصهار المنخفضة، وتكرير الحبوب والهيكل، والتأثير على نقطة انتقال الطور للصلب، وتحسين صلابته وخصائصه الميكانيكية. قام العاملون في العلوم والتكنولوجيا العسكرية بتطوير العديد من المواد الأرضية النادرة المناسبة للاستخدام في الأسلحة من خلال الاستفادة من خصائصهاالأرض النادرة.

1.1.1 الفولاذ المدرع

في وقت مبكر من أوائل الستينيات، بدأت صناعة الأسلحة الصينية في البحث عن استخدامات العناصر الأرضية النادرة في الفولاذ المدرع وفولاذ الأسلحة، وأنتجت على التوالي.الأرض النادرةالفولاذ المدرع مثل 601 و603 و623، إيذانا ببدء حقبة جديدة من المواد الخام الرئيسية لإنتاج الدبابات في الصين على أساس الإنتاج المحلي.

1.1.2الأرض النادرةالصلب الكربوني

وفي منتصف الستينيات أضافت الصين 0.05%.الأرض النادرةعناصر معينة لإنتاج الفولاذ الكربوني عالي الجودةالأرض النادرةالصلب الكربوني. تمت زيادة قيمة التأثير الجانبي لهذا الفولاذ الأرضي النادر بنسبة 70% إلى 100% مقارنة بالفولاذ الكربوني الأصلي، وتضاعفت قيمة التأثير عند -40 درجة مئوية تقريبًا. لقد أثبتت علبة الخرطوشة ذات القطر الكبير المصنوعة من هذا الفولاذ من خلال اختبارات الرماية في ميدان الرماية أنها تلبي المتطلبات الفنية بالكامل. في الوقت الحالي، قامت الصين بوضع اللمسات النهائية عليه ووضعه في مرحلة الإنتاج، لتحقيق رغبة الصين الطويلة الأمد في استبدال النحاس بالفولاذ في مادة الخرطوشة.

1.1.3 فولاذ المنغنيز الأرضي النادر والفولاذ المصبوب الترابي النادر

الأرض النادرةيتم استخدام الفولاذ عالي المنغنيز لتصنيع ألواح مسار الخزانات، بينماالأرض النادرةيتم استخدام الفولاذ المصبوب لتصنيع أجنحة الذيل، ومكابح الكمامة، والمكونات الهيكلية للمدفعية للقذائف عالية السرعة الخارقة للقذائف. وهذا يمكن أن يقلل من خطوات المعالجة، ويحسن استخدام الفولاذ، ويحقق المؤشرات التكتيكية والفنية.

1.2 تطبيق الحديد الزهر العقدي الأرضي النادر في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

في الماضي، كانت مواد المقذوفات ذات الحجرة الأمامية في الصين مصنوعة من الحديد الزهر شبه الصلب المصنوع من الحديد الخام عالي الجودة الممزوج بنسبة 30٪ إلى 40٪ من الفولاذ الخردة. نظرًا لقوتها المنخفضة، وهشاشتها العالية، وتشظيها الفعال المنخفض وغير الحاد بعد الانفجار، وقوة القتل الضعيفة، فقد كان تطوير أجسام المقذوفات ذات الغرفة الأمامية مقيدًا في السابق. منذ عام 1963، تم تصنيع عيارات مختلفة لقذائف الهاون باستخدام الحديد المطاوع الأرضي النادر، مما أدى إلى زيادة خواصها الميكانيكية بمقدار 1-2 مرات، وتضاعف عدد الشظايا الفعالة، وشحذ حواف الشظايا، مما عزز بشكل كبير قدرتها على القتل. تتمتع القذيفة القتالية لنوع معين من قذائف المدفع وقذائف المدفع الميداني المصنوعة من هذه المادة في بلدنا بعدد فعال من الشظايا ونصف قطر قتل كثيف أفضل قليلاً من القذيفة الفولاذية.

تطبيق غير الحديديةسبيكة أرضية نادرةمثل المغنيسيوم والألومنيوم في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الأتربة النادرةلها نشاط كيميائي مرتفع وأنصاف أقطار ذرية كبيرة. عند إضافتها إلى المعادن غير الحديدية وسبائكها، يمكنها تحسين حجم الحبوب، ومنع الفصل، وإزالة الغازات والشوائب وتنقيتها، وتحسين البنية المعدنية، وبالتالي تحقيق أهداف شاملة مثل تحسين الخواص الميكانيكية، والخواص الفيزيائية، وأداء المعالجة. لقد استخدم عمال المواد المحليين والأجانب خصائصالأتربة النادرةلتطوير جديدالأرض النادرةسبائك المغنيسيوم، وسبائك الألومنيوم، وسبائك التيتانيوم، وسبائك عالية الحرارة. وقد تم استخدام هذه المنتجات على نطاق واسع في التقنيات العسكرية الحديثة مثل الطائرات المقاتلة والطائرات الهجومية والمروحيات والمركبات الجوية بدون طيار والأقمار الصناعية الصاروخية.

2.1الأرض النادرةسبائك المغنيسيوم

الأرض النادرةتتمتع سبائك المغنيسيوم بقوة نوعية عالية، ويمكن أن تقلل من وزن الطائرة، وتحسن الأداء التكتيكي، ولها آفاق تطبيق واسعة. الالأرض النادرةتشتمل سبائك المغنيسيوم التي طورتها شركة صناعة الطيران الصينية (المشار إليها فيما يلي باسم AVIC) على حوالي 10 درجات من سبائك المغنيسيوم المصبوب وسبائك المغنيسيوم المشوهة، وقد تم استخدام الكثير منها في الإنتاج وتتميز بجودة مستقرة. على سبيل المثال، تم توسيع سبائك المغنيسيوم ZM 6 مع معدن النيوديميوم الأرضي النادر كمادة مضافة رئيسية لاستخدامها في أجزاء مهمة مثل أغلفة التخفيض الخلفية لطائرات الهليكوبتر، وأضلاع أجنحة المقاتلات، وألواح ضغط الرصاص الدوارة لمولدات بقدرة 30 كيلووات. لقد حلت سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة عالية القوة BM25 التي تم تطويرها بشكل مشترك من قبل شركة الطيران الصينية وشركة المعادن غير الحديدية محل بعض سبائك الألومنيوم متوسطة القوة وتم تطبيقها في الطائرات المصطدمة.

2.2الأرض النادرةسبائك التيتانيوم

في أوائل سبعينيات القرن العشرين، استبدل معهد بكين لمواد الطيران (يشار إليه باسم المعهد) بعض الألومنيوم والسيليكون بأخرى من الألومنيوم.المعادن الأرضية النادرة السيريوم (Ce) في سبائك التيتانيوم Ti-A1-Mo، مما يحد من هطول المراحل الهشة ويحسن مقاومة الحرارة والثبات الحراري للسبائك. وعلى هذا الأساس، تم تطوير سبيكة تيتانيوم ZT3 ذات درجة حرارة عالية مصبوبة عالية الأداء تحتوي على السيريوم. بالمقارنة مع السبائك الدولية المماثلة، فهي تتمتع بمزايا معينة في مقاومة الحرارة، والقوة، وأداء العملية. يتم استخدام غلاف الضاغط المُصنع معه لمحرك W PI3 II، مما يقلل وزن كل طائرة بمقدار 39 كجم ويزيد نسبة الدفع إلى الوزن بنسبة 1.5%. بالإضافة إلى ذلك، تم تقليل خطوات المعالجة بحوالي 30%، مما يحقق فوائد تقنية واقتصادية كبيرة، ويسد فجوة استخدام أغلفة التيتانيوم المصبوبة لمحركات الطيران في الصين تحت ظروف 500 درجة مئوية. وقد أظهرت الأبحاث أن هناك صغيرةأكسيد السيريومجزيئات في البنية المجهرية لسبائك ZT3 التي تحتوي علىالسيريوم.السيريوميجمع جزءًا من الأكسجين الموجود في السبيكة لتكوين مادة مقاومة للحرارة وعالية الصلابةأكسيد الأرض النادرةالمواد: Ce2O3. تعيق هذه الجسيمات حركة الاضطرابات أثناء تشوه السبائك، مما يحسن أداء السبيكة عند درجة الحرارة العالية.السيريوميلتقط بعض الشوائب الغازية (خاصة عند حدود الحبوب)، مما قد يقوي السبيكة مع الحفاظ على استقرار حراري جيد. هذه هي المحاولة الأولى لتطبيق نظرية تقوية النقطة المذابة الصعبة في صب سبائك التيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك، بعد سنوات من البحث، طور معهد مواد الطيران مواد مستقرة وغير مكلفةأكسيد الإيتريوممواد الرمل والمسحوق في عملية الصب الدقيق لمحلول سبائك التيتانيوم، باستخدام تكنولوجيا معالجة التمعدن الخاصة. لقد حقق مستويات جيدة في الثقل النوعي والصلابة والثبات لسائل التيتانيوم. من حيث التعديل والتحكم في أداء ملاط ​​القشرة، فقد أظهر تفوقًا أكبر. الميزة البارزة لاستخدام غلاف أكسيد الإيتريوم لتصنيع مصبوبات التيتانيوم هي أنه في ظل الظروف التي تكون فيها جودة ومستوى معالجة المسبوكات قابلة للمقارنة مع عملية الطبقة السطحية للتنغستن، فمن الممكن تصنيع مصبوبات سبائك التيتانيوم التي تكون أرق من تلك المصبوبات عملية طبقة سطح التنغستن في الوقت الحاضر، تم استخدام هذه العملية على نطاق واسع في تصنيع مختلف الطائرات والمحركات والمسبوكات المدنية.

2.3الأرض النادرةسبائك الألومنيوم

تتميز سبائك الألومنيوم المصبوب المقاومة للحرارة HZL206 والتي تحتوي على أتربة نادرة والتي طورتها AVIC بخصائص ميكانيكية متفوقة في درجات الحرارة العالية ودرجة حرارة الغرفة مقارنة بالسبائك التي تحتوي على النيكل في الخارج، وقد وصلت إلى المستوى المتقدم من السبائك المماثلة في الخارج. يتم استخدامه الآن كصمام مقاوم للضغط لطائرات الهليكوبتر والطائرات المقاتلة مع درجة حرارة عمل تصل إلى 300 درجة مئوية، ليحل محل سبائك الفولاذ والتيتانيوم. تم تخفيض الوزن الهيكلي وتم طرحه في الإنتاج الضخم. قوة الشدالأرض النادرةسبائك الألومنيوم والسيليكون ZL117 مفرطة الانصهار عند 200-300 درجة مئوية أعلى من سبائك المكبس في ألمانيا الغربية KS280 وKS282. مقاومة التآكل أعلى بـ 4-5 مرات من سبائك المكبس شائعة الاستخدام ZL108، مع معامل صغير للتمدد الخطي واستقرار جيد للأبعاد. لقد تم استخدامه في ملحقات الطيران KY-5 وضواغط الهواء KY-7 ومكابس محرك طراز الطيران. إضافةالأرض النادرةتعمل عناصر سبائك الألومنيوم على تحسين البنية المجهرية والخواص الميكانيكية بشكل كبير. آلية عمل العناصر الأرضية النادرة في سبائك الألومنيوم هي تشكيل توزيع مشتت، وتلعب مركبات الألومنيوم الصغيرة دوراً كبيراً في تقوية المرحلة الثانية؛ إضافةالأرض النادرةتلعب العناصر دورًا في تفريغ الغازات وتنقيتها، وبالتالي تقليل عدد المسام الموجودة في السبيكة وتحسين أدائها؛الأرض النادرةمركبات الألومنيوم، كنواة بلورية غير متجانسة لتحسين الحبوب والأطوار سهلة الانصهار، هي أيضًا نوع من المعدلات؛ تعمل العناصر الأرضية النادرة على تعزيز تكوين وصقل المراحل الغنية بالحديد، مما يقلل من آثارها الضارة. α— تتناقص كمية المحلول الصلب للحديد في A1 بزيادةالأرض النادرةبالإضافة إلى ذلك، وهو مفيد أيضًا لتحسين القوة واللدونة.

تطبيقالأرض النادرةمواد الاحتراق في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

3.1 نقيالمعادن الأرضية النادرة

نقيالمعادن الأرضية النادرةنظرًا لخصائصها الكيميائية النشطة، فهي عرضة للتفاعل مع الأكسجين والكبريت والنيتروجين لتكوين مركبات مستقرة. عندما تتعرض للاحتكاك والتأثير الشديد، يمكن أن يؤدي الشرر إلى إشعال المواد القابلة للاشتعال. ولذلك، في وقت مبكر من عام 1908، تم تحويله إلى الصوان. وقد تبين أنه من بين 17الأرض النادرةالعناصر، ستة عناصر بما في ذلكالسيريوم, اللانثانم, النيوديميوم, البراسيوديميوم, سماريوم، والإيتريوملديهم أداء جيد بشكل خاص في مجال الحرق العمد. لقد تحول الناس إلى خصائص الحرق العمد لـ rهي معادن أرضيةإلى أنواع مختلفة من الأسلحة الحارقة، مثل الصاروخ الأمريكي مارك 82 زنة 227 كجم، الذي يستخدمالمعادن الأرضية النادرةالبطانة، والتي لا تنتج تأثيرات قتل متفجرة فحسب، بل تنتج أيضًا تأثيرات حريق متعمد. تم تجهيز الرأس الحربي الصاروخي الأمريكي جو-أرض "Damping Man" بـ 108 قضبان مربعة من المعدن الأرضي النادر كبطانات، لتحل محل بعض الشظايا الجاهزة. أظهرت اختبارات التفجير الساكنة أن قدرتها على إشعال وقود الطائرات أعلى بنسبة 44٪ من تلك غير المبطنة.

3.2 مختلطالمعادن الأرضية النادرةs

بسبب ارتفاع سعر النقيالمعادن الأرضية النادرة,تستخدم العديد من البلدان مركبًا غير مكلف على نطاق واسعالمعادن الأرضية النادرةفي أسلحة الاحتراق. المركبالمعادن الأرضية النادرةيتم تحميل عامل الاحتراق في الغلاف المعدني تحت ضغط عالٍ، بكثافة عامل احتراق تبلغ (1.9 ~ 2.1) × 103 كجم / م 3، وسرعة الاحتراق 1.3-1.5 م / ث، وقطر اللهب حوالي 500 مم، ودرجة حرارة اللهب تصل إلى 1715-2000 درجة مئوية. بعد الاحتراق، تكون مدة تسخين الجسم المتوهج أطول من 5 دقائق. خلال حرب فيتنام، أطلق الجيش الأمريكي قنبلة حارقة عيار 40 ملم باستخدام قاذفة، وكانت بطانة الإشعال بداخلها مصنوعة من معدن ترابي نادر مختلط. بعد انفجار القذيفة، يمكن لكل شظية ذات بطانة مشتعلة أن تشعل الهدف. وبلغ الإنتاج الشهري للقنبلة وقتها 200 ألف طلقة، والحد الأقصى 260 ألف طلقة.

3.3الأرض النادرةسبائك الاحتراق

Aالأرض النادرةيمكن أن تشكل سبيكة الاحتراق التي تزن 100 جرام 200-3000 شرارة مع مساحة تغطية كبيرة، وهو ما يعادل نصف قطر القتل للقذائف الخارقة للدروع والقذائف الخارقة للدروع. لذلك، أصبح تطوير الذخيرة متعددة الوظائف ذات قوة الاحتراق أحد الاتجاهات الرئيسية لتطوير الذخيرة في الداخل والخارج. بالنسبة للقذائف الخارقة للدروع والقذائف الخارقة للدروع، يتطلب أدائها التكتيكي أنه بعد اختراق درع دبابة العدو، يمكنهم أيضًا إشعال الوقود والذخيرة لتدمير الدبابة بالكامل. بالنسبة للقنابل اليدوية، فهي مطلوبة لإشعال الإمدادات العسكرية والمنشآت الاستراتيجية ضمن نطاق القتل الخاص بها. يُذكر أن القنبلة الحارقة البلاستيكية المصنوعة من المعدن الأرضي النادر المصنوعة في الولايات المتحدة تحتوي على جسم مصنوع من النايلون المقوى بالألياف الزجاجية ونواة مختلطة من سبيكة أرضية نادرة، والتي تُستخدم لتحقيق تأثيرات أفضل ضد الأهداف التي تحتوي على وقود الطائرات والمواد المماثلة.

تطبيق 4الأرض النادرةمواد في الحماية العسكرية والتكنولوجيا النووية

4.1 التطبيق في تكنولوجيا الحماية العسكرية

العناصر الأرضية النادرة لها خصائص مقاومة للإشعاع. استخدم المركز الوطني للمقاطع العرضية النيوترونية في الولايات المتحدة مواد البوليمر كركيزة وصنع نوعين من الألواح بسماكة 10 ملم مع أو بدون إضافة عناصر أرضية نادرة لاختبار الحماية من الإشعاع. أظهرت النتائج أن تأثير التدريع الحراري للنيوتروناتالأرض النادرةمواد البوليمر أفضل بـ 5-6 مرات من تلك الموجودة في البوليمرالأرض النادرةمواد البوليمر الحرة. المواد الأرضية النادرة مع العناصر المضافة مثلسماريوم, اليوروبيوم, الجادولينيوم, الديسبروسيوموما إلى ذلك لها أعلى مقطع عرضي لامتصاص النيوترونات ولها تأثير جيد على التقاط النيوترونات. في الوقت الحاضر، تشمل التطبيقات الرئيسية للمواد الأرضية النادرة المضادة للإشعاع في التكنولوجيا العسكرية الجوانب التالية.

4.1.1 التدريع من الإشعاع النووي

وتستخدم الولايات المتحدة 1% بورون و5% عناصر أرضية نادرةالجادولينيوم, سماريوم، واللانثانمتصنيع خرسانة مقاومة للإشعاع بسمك 600 متر لحماية مصادر النيوترونات الانشطارية في مفاعلات حمامات السباحة. قامت فرنسا بتطوير مادة حماية من الإشعاعات الأرضية النادرة عن طريق إضافة البوريدات،الأرض النادرةمركبات، أوسبائك أرضية نادرةإلى الجرافيت باعتباره الركيزة. يجب أن يتم توزيع حشو مادة التدريع المركبة بالتساوي وتصنيعها في أجزاء مسبقة الصنع، والتي يتم وضعها حول قناة المفاعل وفقًا للمتطلبات المختلفة لأجزاء التدريع.

4.1.2 التدريع من الإشعاع الحراري للخزان

وتتكون من أربع طبقات من القشرة يبلغ سمكها الإجمالي 5-20 سم. الطبقة الأولى مصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية مع إضافة مسحوق غير عضوي بنسبة 2%الأرض النادرةمركبات كمواد حشو لمنع النيوترونات السريعة وامتصاص النيوترونات البطيئة؛ تضيف الطبقتان الثانية والثالثة جرافيت البورون والبوليسترين والعناصر الأرضية النادرة التي تمثل 10٪ من إجمالي كمية الحشو إلى الطبقة الأولى لمنع نيوترونات الطاقة المتوسطة وامتصاص النيوترونات الحرارية؛ الطبقة الرابعة تستخدم الجرافيت بدلا من الألياف الزجاجية وتضيف 25%الأرض النادرةمركبات لامتصاص النيوترونات الحرارية.

4.1.3 أخرى

التقديمالأرض النادرةيمكن أن يكون للطلاءات المضادة للإشعاع للدبابات والسفن والملاجئ وغيرها من المعدات العسكرية تأثير مضاد للإشعاع.

4.2 التطبيق في التكنولوجيا النووية

الأرض النادرةأكسيد الإيتريوميمكن استخدامه كممتص قابل للاحتراق لوقود اليورانيوم في مفاعلات الماء المغلي (BWRs). ومن بين جميع العناصر،الجادولينيوميتمتع بأقوى قدرة على امتصاص النيوترونات، حيث يبلغ ما يقرب من 4600 هدفًا لكل ذرة. كل طبيعيالجادولينيومتمتص الذرة في المتوسط ​​4 نيوترونات قبل الفشل. عند مزجه مع اليورانيوم القابل للانشطار،الجادولينيوميمكن أن يعزز الاحتراق، ويقلل من استهلاك اليورانيوم، ويزيد من إنتاج الطاقة.أكسيد الجادولينيوملا ينتج الديوتيريوم منتجًا ثانويًا ضارًا مثل كربيد البورون، ويمكن أن يكون متوافقًا مع كل من وقود اليورانيوم ومواد الطلاء الخاصة به أثناء التفاعلات النووية. ميزة الاستخدامالجادولينيومبدلا من البورون هو ذلكالجادولينيومويمكن خلطه مباشرة مع اليورانيوم لمنع تمدد قضبان الوقود النووي. ووفقا للإحصاءات، يوجد حاليا 149 مفاعلا نوويا مخططا لها في جميع أنحاء العالم، منها 115 مفاعلا للمياه المضغوطة تستخدم التربة النادرة.أكسيد الجادولينيوم. الأرض النادرةسماريوم, اليوروبيوم، والديسبروسيومتم استخدامها كامتصاص للنيوترونات في مربي النيوترونات.الأرض النادرة الإيتريوميحتوي على مقطع عرضي صغير للنيوترونات ويمكن استخدامه كمادة أنابيب لمفاعلات الملح المنصهر. رقائق رقيقة مع إضافةالأرض النادرة الجادولينيوموالديسبروسيوميمكن استخدامها ككاشفات لمجال النيوترونات في هندسة الطيران والصناعة النووية، بكميات صغيرة منالأرض النادرةالثوليوموالإربيوميمكن استخدامها كمواد مستهدفة لمولدات النيوترونات ذات الأنبوب المختومأكسيد الأرض النادرةيمكن استخدام سيراميك معدن حديد اليوروبيوم لصنع لوحات دعم محسنة للتحكم في المفاعل.الأرض النادرةالجادولينيومويمكن أيضا أن تستخدم كمادة مضافة للطلاء لمنع الإشعاع النيوتروني، والمركبات المدرعة المغلفة بطبقات خاصة تحتوي علىأكسيد الجادولينيوميمكن أن يمنع الإشعاع النيوتروني.الأرض النادرة الإيتربيوميستخدم في معدات قياس الضغط الأرضي الناجم عن التفجيرات النووية تحت الأرض. متىالارض النادرةحالإيتربيومعند تعرضه للقوة، تزداد مقاومته، ويمكن استخدام التغير في المقاومة لحساب الضغط الذي يتعرض له. الربطالأرض النادرة الجادولينيوميمكن استخدام الرقائق المترسبة عن طريق ترسيب البخار والطلاء المتدرج مع عنصر حساس للإجهاد لقياس الإجهاد النووي العالي.

5، تطبيقالأرض النادرةمواد المغناطيس الدائم في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الالأرض النادرةتُعرف مادة المغناطيس الدائم، التي تُعتبر الجيل الجديد من الملوك المغناطيسيين، حاليًا بأنها مادة المغناطيس الدائم ذات الأداء الشامل الأعلى. يتمتع بخصائص مغناطيسية أعلى بأكثر من 100 مرة من الفولاذ المغناطيسي المستخدم في المعدات العسكرية في السبعينيات. في الوقت الحاضر، أصبحت مادة مهمة في تكنولوجيا الاتصالات الإلكترونية الحديثة، وتستخدم في أنابيب الموجات المتنقلة والدورات الدموية في الأقمار الصناعية الأرضية والرادارات وغيرها من المجالات. ولذلك، فإن لها أهمية عسكرية كبيرة.

سماريوميتم استخدام مغناطيس الكوبالت ومغناطيس النيوديميوم البورون الحديدي لتركيز شعاع الإلكترون في أنظمة توجيه الصواريخ. المغناطيس هو جهاز التركيز الرئيسي لحزم الإلكترون وينقل البيانات إلى سطح التحكم في الصاروخ. يوجد ما يقرب من 5-10 أرطال (2.27-4.54 كجم) من المغناطيس في كل جهاز توجيه تركيز للصاروخ. فضلاً عن ذلك،الأرض النادرةويستخدم المغناطيس أيضًا في تشغيل المحركات الكهربائية وتدوير دفة الصواريخ الموجهة. تكمن مزاياها في خصائصها المغناطيسية الأقوى ووزنها الخفيف مقارنةً بمغناطيسات النيكل والكوبالت المصنوعة من الألومنيوم الأصلي.

6. تطبيقالأرض النادرةمواد الليزر في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الليزر هو نوع جديد من مصادر الضوء الذي يتمتع بأحادية اللون واتجاهية وتماسك جيدة، ويمكن أن يحقق سطوعًا عاليًا. الليزر والأرض النادرةولدت مواد الليزر في وقت واحد. حتى الآن، ما يقرب من 90٪ من مواد الليزر تنطوي على ذلكالأتربة النادرة. على سبيل المثال،الإيتريومكريستال العقيق الألومنيوم هو ليزر يستخدم على نطاق واسع ويمكنه تحقيق إنتاج مستمر عالي الطاقة في درجة حرارة الغرفة. يتضمن تطبيق ليزر الحالة الصلبة في الجيش الحديث الجوانب التالية.

6.1 نطاق الليزر

الالنيوديميوممخدرالإيتريوميمكن لجهاز تحديد المدى بالليزر العقيق المصنوع من الألومنيوم والذي طورته دول مثل الولايات المتحدة وبريطانيا وفرنسا وألمانيا قياس مسافات تصل إلى 4000 إلى 20000 متر بدقة 5 أمتار. أنظمة الأسلحة مثل MI الأمريكية، Leopard II الألمانية، Leclerc الفرنسية، Type 90 اليابانية، مكة الإسرائيلية، وأحدث دبابة تشالنجر 2 البريطانية المطورة جميعها تستخدم هذا النوع من محدد المدى بالليزر. في الوقت الحاضر، تعمل بعض البلدان على تطوير جيل جديد من أجهزة تحديد المدى بالليزر الصلبة من أجل سلامة العين البشرية، مع نطاق طول موجي عامل يتراوح بين 1.5-2.1 ميكرومتر. وقد تم تطوير أجهزة تحديد المدى الليزرية المحمولة باستخدامالهولميوممخدرالإيتريومليزر فلوريد الليثيوم في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة، بطول موجي عامل يبلغ 2.06 ميكرومتر، ويصل إلى 3000 متر. كما تعاونت الولايات المتحدة أيضًا مع شركات الليزر العالمية لتطوير مادة مخدرة بالإربيومالإيتريومليزر فلوريد الليثيوم بطول موجة يبلغ 1.73 ميكرومتر ومحدد المدى بالليزر ومجهز بالقوات بشكل كبير. يبلغ الطول الموجي بالليزر لجهاز تحديد المدى العسكري الصيني 1.06 ميكرومتر، ويتراوح من 200 إلى 7000 متر. تحصل الصين على بيانات مهمة من أجهزة المزواة التلفزيونية الليزرية في قياسات المدى المستهدف أثناء إطلاق الصواريخ بعيدة المدى والقذائف وأقمار الاتصالات التجريبية.

6.2 التوجيه بالليزر

تستخدم القنابل الموجهة بالليزر أشعة الليزر للتوجيه النهائي. يتم استخدام ليزر Nd · YAG، الذي يصدر عشرات النبضات في الثانية، لتشعيع الليزر المستهدف. يتم تشفير النبضات ويمكن للنبضات الضوئية توجيه الرد الصاروخي ذاتيًا، وبالتالي منع التداخل من إطلاق الصاروخ والعقبات التي يضعها العدو. القنبلة الشراعية العسكرية الأمريكية GBV-15، والمعروفة أيضًا باسم "القنبلة البارعة". وبالمثل، يمكن استخدامه أيضًا لتصنيع القذائف الموجهة بالليزر.

6.3 الاتصال بالليزر

بالإضافة إلى Nd · YAG، مخرجات الليزر من الليثيومالنيوديميومتتميز بلورات الفوسفات (LNP) بأنها مستقطبة وسهلة التعديل، مما يجعلها واحدة من أكثر مواد الليزر الدقيقة الواعدة. إنه مناسب كمصدر للضوء لاتصالات الألياف الضوئية ومن المتوقع أن يتم تطبيقه في البصريات المتكاملة والاتصالات الكونية. فضلاً عن ذلك،الإيتريوميمكن استخدام البلورة المفردة من العقيق الحديدي (Y3Fe5O12) كأجهزة موجة سطحية مغناطيسية مختلفة باستخدام تقنية تكامل الموجات الدقيقة، مما يجعل الأجهزة متكاملة ومصغرة، ولها تطبيقات خاصة في التحكم عن بعد بالرادار، والقياس عن بعد، والملاحة، والإجراءات المضادة الإلكترونية.

7.تطبيقالأرض النادرةالمواد فائقة التوصيل في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

عندما تواجه مادة معينة مقاومة صفرية تحت درجة حرارة معينة، يُعرف ذلك بالموصلية الفائقة، وهي درجة الحرارة الحرجة (Tc). الموصلات الفائقة هي نوع من المواد المضادة للمغناطيسية التي تصد أي محاولة لتطبيق مجال مغناطيسي تحت درجة الحرارة الحرجة، والمعروفة باسم تأثير مايسنر. يمكن أن تؤدي إضافة العناصر الأرضية النادرة إلى المواد فائقة التوصيل إلى زيادة درجة الحرارة الحرجة Tc بشكل كبير. وهذا يعزز إلى حد كبير تطوير وتطبيق المواد فائقة التوصيل. وفي الثمانينيات، أضافت الدول المتقدمة مثل الولايات المتحدة واليابان كمية معينة منأكسيد الأرض النادرةمثلاللانثانم, الإيتريوم,اليوروبيوم، والإربيوملأكسيد الباريوم وأكسيد النحاسالمركبات، التي تم خلطها وضغطها وتلبيدها لتكوين مواد سيراميكية فائقة التوصيل، مما يجعل التطبيق واسع النطاق لتكنولوجيا الموصلية الفائقة، خاصة في التطبيقات العسكرية، أكثر اتساعًا.

7.1 الدوائر المتكاملة فائقة التوصيل

في السنوات الأخيرة، تم إجراء أبحاث حول تطبيق تكنولوجيا الموصلية الفائقة في أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية في الخارج، وتم تطوير دوائر متكاملة فائقة التوصيل باستخدام مواد سيراميكية فائقة التوصيل. إذا تم استخدام هذا النوع من الدوائر المتكاملة لتصنيع أجهزة كمبيوتر فائقة التوصيل، فلن تكون صغيرة الحجم وخفيفة الوزن وسهلة الاستخدام فحسب، بل ستتمتع أيضًا بسرعة حوسبة أسرع بـ 10 إلى 100 مرة من أجهزة الكمبيوتر شبه الموصلة، مع عمليات الفاصلة العائمة. تصل إلى 300 إلى 1 تريليون مرة في الثانية. ولذلك، يتوقع الجيش الأمريكي أنه بمجرد إدخال أجهزة الكمبيوتر فائقة التوصيل، فإنها ستصبح "مضاعفًا" للفعالية القتالية لنظام C1 في الجيش.

7.2 تكنولوجيا الاستكشاف المغناطيسي فائقة التوصيل

تتميز المكونات الحساسة المغناطيسية المصنوعة من مواد سيراميكية فائقة التوصيل بحجم صغير، مما يجعل من السهل تحقيق التكامل والصفيف. يمكنها تشكيل أنظمة كشف متعددة القنوات ومتعددة المعلمات، مما يزيد بشكل كبير من سعة معلومات الوحدة ويحسن بشكل كبير مسافة الكشف ودقة الكاشف المغناطيسي. إن استخدام أجهزة قياس المغناطيسية فائقة التوصيل لا يمكنه فقط اكتشاف الأهداف المتحركة مثل الدبابات والمركبات والغواصات، بل يمكنه أيضًا قياس حجمها، مما يؤدي إلى تغييرات كبيرة في التكتيكات والتقنيات مثل الحرب المضادة للدبابات والغواصات.

ويذكر أن البحرية الأمريكية قررت تطوير قمر صناعي للاستشعار عن بعد باستخدام هذاالأرض النادرةمادة فائقة التوصيل لإظهار وتحسين تكنولوجيا الاستشعار عن بعد التقليدية. تم إطلاق هذا القمر الصناعي المسمى Naval Earth Image Observatory في عام 2000.

8.تطبيقالأرض النادرةالمواد المقترنة مغناطيسيًا العملاقة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الأرض النادرةالمواد المغناطيسية العملاقة هي نوع جديد من المواد الوظيفية التي تم تطويرها حديثًا في أواخر الثمانينات في الخارج. يشير بشكل رئيسي إلى مركبات الحديد الأرضية النادرة. هذا النوع من المواد له قيمة تقبُّض مغناطيسي أكبر بكثير من الحديد والنيكل والمواد الأخرى، ومعامل التقبُّض المغنطيسي الخاص به أعلى بحوالي 102-103 مرات من معامل التقبُّض المغنطيسي العام، لذلك يطلق عليه اسم المواد التقبُّض المغنطيسي الكبيرة أو العملاقة. من بين جميع المواد التجارية، تتمتع مواد التقبُّض المغناطيسي العملاقة الأرضية النادرة بأعلى قيمة إجهاد وطاقة تحت تأثير بدني. خاصة مع التطوير الناجح لسبائك Terfenol-D ذات التقبُّض المغناطيسي، تم فتح حقبة جديدة من المواد ذات التقبُّض المغناطيسي. عندما يتم وضع Terfenol-D في مجال مغناطيسي، يكون تباين حجمه أكبر من تباين المواد المغناطيسية العادية، مما يتيح تحقيق بعض الحركات الميكانيكية الدقيقة. في الوقت الحاضر، يتم استخدامه على نطاق واسع في مجالات مختلفة، بدءًا من أنظمة الوقود والتحكم في الصمامات السائلة وتحديد المواقع الدقيقة إلى المحركات الميكانيكية للتلسكوبات الفضائية ومنظمات أجنحة الطائرات. لقد حقق تطوير تكنولوجيا المواد Terfenol-D تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا التحويل الكهروميكانيكية. ولعبت دورًا مهمًا في تطوير التكنولوجيا المتطورة والتكنولوجيا العسكرية وتحديث الصناعات التقليدية. يشمل تطبيق المواد الأرضية النادرة المغناطيسية في الجيش الحديث الجوانب التالية بشكل أساسي:

8.1 السونار

يزيد تردد الانبعاث العام للسونار عن 2 كيلو هرتز، لكن السونار منخفض التردد تحت هذا التردد له مزاياه الخاصة: كلما انخفض التردد، قل التوهين، وانتشرت الموجة الصوتية، وكان تأثيرها أقل على درع الصدى تحت الماء. يمكن للسونار المصنوع من مادة Terfenol-D أن يلبي متطلبات الطاقة العالية والحجم الصغير والتردد المنخفض، لذلك فقد تطور بسرعة.

8.2 محولات الطاقة الميكانيكية الكهربائية

تستخدم بشكل أساسي لأجهزة الحركة الصغيرة التي يتم التحكم فيها - المحركات. بما في ذلك دقة التحكم التي تصل إلى مستوى النانومتر، وكذلك مضخات السيرفو وأنظمة حقن الوقود والفرامل وغيرها. تستخدم للسيارات العسكرية والطائرات العسكرية والمركبات الفضائية والروبوتات العسكرية وغيرها.

8.3 أجهزة الاستشعار والأجهزة الإلكترونية

مثل مقاييس المغناطيسية الجيبية، وأجهزة الاستشعار للكشف عن الإزاحة والقوة والتسارع، وأجهزة الموجات الصوتية السطحية القابلة للضبط. ويستخدم هذا الأخير لأجهزة استشعار الطور في المناجم، والسونار، ومكونات التخزين في أجهزة الكمبيوتر.

9. مواد أخرى

مواد أخرى مثلالأرض النادرةمواد مضيئة،الأرض النادرةمواد تخزين الهيدروجين، والمواد الأرضية النادرة ذات المقاومة المغناطيسية العملاقة،الأرض النادرةمواد التبريد المغناطيسية، والأرض النادرةتم تطبيق جميع مواد التخزين المغناطيسية الضوئية بنجاح في الجيش الحديث، مما أدى إلى تحسين الفعالية القتالية للأسلحة الحديثة بشكل كبير. على سبيل المثال،الأرض النادرةتم تطبيق المواد المضيئة بنجاح على أجهزة الرؤية الليلية. في مرايا الرؤية الليلية، تقوم الفوسفورات الأرضية النادرة بتحويل الفوتونات (الطاقة الضوئية) إلى إلكترونات، والتي يتم تعزيزها من خلال ملايين الثقوب الصغيرة في مستوى مجهر الألياف الضوئية، والتي تنعكس ذهابًا وإيابًا من الجدار، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من الإلكترونات. تقوم بعض الفوسفورات الأرضية النادرة الموجودة في نهاية الذيل بتحويل الإلكترونات مرة أخرى إلى فوتونات، لذلك يمكن رؤية الصورة بالعدسة العينية. تشبه هذه العملية عملية شاشة التلفاز، حيثالأرض النادرةيصدر مسحوق الفلورسنت صورة ملونة معينة على الشاشة. وتستخدم الصناعة الأمريكية عادة خامس أكسيد النيوبيوم، ولكن لكي تنجح أنظمة الرؤية الليلية، يجب استخدام العنصر الأرضي النادراللانثانمهو عنصر حاسم. وفي حرب الخليج، استخدمت القوات المتعددة الجنسيات نظارات الرؤية الليلية هذه لمراقبة أهداف الجيش العراقي مراراً وتكراراً، مقابل تحقيق نصر بسيط.

10. الاستنتاج

تطويرالأرض النادرةلقد عززت الصناعة بشكل فعال التقدم الشامل للتكنولوجيا العسكرية الحديثة، كما أدى تحسين التكنولوجيا العسكرية إلى دفع التنمية المزدهرة للصناعة العسكرية.الأرض النادرةصناعة. وأعتقد أنه مع التقدم السريع في العلوم والتكنولوجيا في العالم،الأرض النادرةستلعب المنتجات دورًا أكبر في تطوير التكنولوجيا العسكرية الحديثة بوظائفها الخاصة، وستعود بفوائد اقتصادية واجتماعية هائلة على المجتمع.الأرض النادرةالصناعة نفسها.