稀土:閱兵式中的幕后英雄
2015年09月07日 9:13 9745次瀏覽 來(lái)源: 上海有色網(wǎng) 分類: 稀土
抗戰(zhàn)時(shí)期,軍事工業(yè)的落后曾經(jīng)讓國(guó)人備受欺凌。70年后,歷經(jīng)幾代人的奮斗,我國(guó)的國(guó)防工業(yè)取得了巨大的進(jìn)步,形成了完善的軍事工業(yè)體系,閱兵儀式上的先進(jìn)裝備實(shí)現(xiàn)了百分之百的國(guó)產(chǎn)化。
在這些裝備中,稀土扮演著重要角色。如果沒有稀土,很多先進(jìn)的裝備就將不具備現(xiàn)有的功能,甚至?xí)兂梢欢褟U鐵。如果說(shuō)石油是工業(yè)的血液,那么稀土就是工業(yè)的維生素。尤其在軍事工業(yè)中,稀土扮演著更為重要的角色。
稀土,是元素周期表第三副族鈧(Sc),釔(Y)和鑭系元素共17種元素的統(tǒng)稱,幾乎每種元素在軍事裝備中都有對(duì)應(yīng)的應(yīng)用。稀土具有優(yōu)異的光、電、磁學(xué)性質(zhì),在光學(xué)材料,磁學(xué)材料,合金材料,核工業(yè)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。因稀土金屬的化學(xué)性質(zhì),也經(jīng)常被作為燃燒彈的添加材料。
稀土
稀土元素是巨大的光學(xué)材料的寶庫(kù)。其具備豐富的4f能級(jí),電子未充滿的13種三價(jià)稀土離子共具有1639種能級(jí),而不同的能級(jí)之間的能級(jí)躍遷數(shù)目高達(dá)19萬(wàn)種以上,意味著至少可以得到19萬(wàn)種不同波長(zhǎng)的光。由于外層電子的屏蔽作用,稀土離子的發(fā)射光譜譜帶寬度很窄,可以得到顏色純度很高的光。
在軍事領(lǐng)域,稀土光學(xué)材料在顯示、激光、溫度傳感等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。顯示主要包括軍用雷達(dá)等各種先進(jìn)的裝備的儀表顯示、夜視儀等。
稀土:閱兵式中的幕后英雄
夜視畫面
稀土摻雜的激光材料在激光通訊、激光制導(dǎo)、激光測(cè)距、激光武器等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。軍事中廣泛應(yīng)用的激光通信利用激光作為信息載體,具有通信容量大、保密性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)輕便等優(yōu)點(diǎn)。激光制導(dǎo)的炸彈、導(dǎo)彈可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的轟炸,甚至可以實(shí)現(xiàn)穿過(guò)“透氣天窗”實(shí)現(xiàn)點(diǎn)殺傷,這都是激光引導(dǎo)的功勞。
稀土:閱兵式中的幕后英雄
激光制導(dǎo)炸彈
激光測(cè)距裝置被廣泛應(yīng)用于坦克、狙擊步槍的測(cè)距瞄準(zhǔn)等。高功率的激光器可以直接利用激光的巨大能量直接燒毀敵方來(lái)襲的飛機(jī)導(dǎo)彈,具備快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優(yōu)異性能。而這些激光材料基本都是利用稀土摻雜的材料。元素則銪可以用來(lái)作為風(fēng)洞試驗(yàn)的溫度傳感材料。
風(fēng)洞試驗(yàn)
稀土元素具有優(yōu)異的磁學(xué)性能,其來(lái)自于稀土獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)。其4f電子層具有較多的未成對(duì)電子,如三價(jià)釓離子未成對(duì)電子達(dá)到了7個(gè),可以產(chǎn)生較大的磁矩。此外由于鑭系元素4f電子層外具有5s、5p,金屬態(tài)的還具有6s電子層,使得4f電子層受外界晶體場(chǎng)的影響較小。這種性質(zhì)不僅體現(xiàn)在其發(fā)光譜線窄、單色性好,而且可以體現(xiàn)在其磁學(xué)性質(zhì)上,4f 電子層的軌道磁矩不會(huì)被“凍結(jié)”而表現(xiàn)出來(lái),原子磁矩表現(xiàn)出軌道磁矩和自旋磁矩之和,其值較大。因而稀土元素具有更加優(yōu)異的磁學(xué)性質(zhì)。其可以用來(lái)制備各種性能優(yōu)異的磁學(xué)材料。主要包括稀土永磁材料、磁制冷材料、磁致伸縮材料等。
稀土永磁材料發(fā)展經(jīng)歷了三代:第一代的SmCo5 永磁材料,第二代Sm2Co17 永磁材料,第三代釹鐵硼(Nb-Fe-B)永磁材料。稀土永磁材料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用可以說(shuō)無(wú)處不在。常規(guī)通信中,一端將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),另一端將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)都需要借助電磁鐵,電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能,發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能轉(zhuǎn)化成電能都需要磁鐵的作用。在巡航導(dǎo)彈的制導(dǎo)中,永磁體的作用極為重要,如海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中大顯神威的“愛國(guó)者”導(dǎo)彈就使用了4Kg的釹鐵硼永磁材料。國(guó)產(chǎn)的長(zhǎng)劍、紅鳥、鷹擊等系列的導(dǎo)彈也離不開高性能的稀土永磁材料。
稀土:閱兵式中的幕后英雄
此外,反潛飛機(jī)如讓國(guó)人揚(yáng)眉吐氣的高新6號(hào)的“長(zhǎng)尾巴”實(shí)際上就是一個(gè)磁異探測(cè)器,和高性能的稀土磁性材料息息相關(guān)。
稀土:閱兵式中的幕后英雄
稀土元素也可以作為某些軍用特種鋼材的添加材料。稀土元素有鋼材中的“盤尼西林”之稱,具有凈化變質(zhì)和促進(jìn)合金化的功能。稀土可以同鋼材中的硫、氧等反應(yīng),從而消除這些低熔點(diǎn)有害雜質(zhì),細(xì)化晶粒,影響鋼的相變點(diǎn),從而提高鋼的力學(xué)性能和淬透性等。稀土特種鋼被廣泛應(yīng)用坦克等的裝甲鋼和炮鋼等,稀土高錳鋼用于制造坦克履帶板,稀土鑄鋼用于制造高速脫殼穿甲彈的尾翼、炮口制退器和火炮結(jié)構(gòu)件等。
稀土元素在核工業(yè)中也具有重要的應(yīng)用,如在核輻射探測(cè)器中,利用稀土的閃耀材料,可以作為核輻射強(qiáng)度探測(cè)的材料。稀土元素屬于較重的核,具有較大的中子吸收截面,具有較好的種子捕獲能力。其中銪、釓、鏑等經(jīng)常用來(lái)做抗輻射材料。由于稀土元素較為活波,性質(zhì)和堿土元素比較類似,經(jīng)常作為燃燒彈的添加材料。
稀土元素是重要的戰(zhàn)略資源,其無(wú)論在民用還是軍事領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用,是各種高科技技術(shù)裝備的必備原料。我國(guó)供應(yīng)著世界百分之九十以上的稀土消耗,但定價(jià)權(quán)并未掌握在我們手上。極為珍貴的稀土資源被當(dāng)“泥土”,“白菜”賤賣。稀土行業(yè)存在的各種亂象,在六大稀土集團(tuán)成立之后應(yīng)當(dāng)有所改觀。珍愛和平,珍愛稀土!
責(zé)任編輯:周大偉
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