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工程材料

探秘国防武器装备内的高性能稀有金属

时间:2016-05-22 20:56:01  作者:未知  来源:网络文摘  浏览:72  评论:0

    谈及国防装备,就不得不了解广泛用于航天产业和国防建设,但储量稀缺,功能关键的稀有稀土金属,由于这些资源在国防和军事上的巨大作用,这些稀缺资源被称为战略金属,称为各国作为长期储备的战略资源。

    首先,让我们普及稀有金属在航天产业和国防建设中不可替代的作用。

    航天产业在本月第51届世界最大的巴黎航展上,中国和巴基斯坦联合研制的“枭龙”战斗机迎来了它的精彩首秀。

    枭龙战机是中国航空工业集团公司和巴基斯坦空军联合研制并生产的第三代单座多用途战斗机,巴基斯坦军方对其高性能、高性价比及出色的作战能力称道有加。此番西方媒体一改常态对枭龙战机的大加报道,可以说西方对枭龙战机的关注度甚至超出了对F-22 “猛禽”的关注。西方惊恐“枭龙”战机,并不是惊恐其有多么先进的性能,而是看到其背后的中国军工的发展能力、中国军事实力提升及对世界其他国家的影响力。

    为了提升枭龙的综合作战效能,使其更好地适应现代化战争,我国和巴基斯坦对枭龙做了一系列设备升级,尤其是基于机身隐身化的改进。

    类似于俄罗斯研制生产的第五代战斗机T-50,升级后的枭龙拥有“独一无二”的复合材料元件涂层,每一层的镀膜厚度不超过20纳米,总镀层厚度约90纳米。尽管这种金属材料用量很小,但是可以使座舱内设备的雷达反射面积降低250倍,应用这种涂层,不但能够保护驾驶员玻璃座舱防止无线电波和太阳辐射,而且敌人防空系统雷达信号不能显示飞机座舱,因此安装在内部的仪器对于敌人电子侦察系统来说是不可见的。座舱是机身前向的一大腔体散射源,普通玻璃座舱盖无法阻止雷达波进入杂乱无章的座舱内,从而形成强烈腔体散射,涂抹后该金属镀膜的座舱盖可以有效减少雷达波的透入,并将大部分雷达波反射到低威胁方向。而生产此类金属镀膜的主要原料便是稀有金属铟和锗。

    锗是光纤和传感器材料的理想材料,具有高折射率、低色散、容易加工、有良好的机械强度、不吸潮等优点,利用铟和锗稀有金属材料设计的智能蒙皮技术,可以通过共性设计有效减少飞机的天线尺寸,并可以采用低成本的新型材料提高气动外形效果,对缩减飞机性能起到了重要作用,节省了大量的飞机内部空间,减轻了飞机重量,简化了飞机设计方案,从而极大地提高了飞机的可靠性、可用性和生存能力。

    此外,稀有金属锗将空间太阳能电池同全球卫星的发射量紧密衔接,预计在北斗导航系统等军民卫星发射需求的支撑下,我国每年将以20颗卫星的速度发射。

    在航空太阳能电池领域,锗衬底化合物半导体电池具有高效率、高电压、高温特性好等优点,广泛用于空间卫星太阳能电池和地面太阳能电站建设当中。如每颗普通卫星大约需要高效太阳能电池用锗晶片约6000-15000片,每颗大型卫星的太阳能用锗晶片将达到数万片,空间站的建立及维护所需要的太阳能用锗晶片数量更为巨大。目前全球空间太阳能电池超过80%采用了锗衬底化合物半导体叠层电池,未来将提高到95%。

国防核工业:

    在世人面前,国防核工业始终蒙着一层厚厚的面纱,2011年日本大地震,福田核电站发生了严重的核泄漏事故,核泄漏主要是事故后泄漏的大量放射性物质,引起世界的关注,因此核电站的安全得到了全世界的关注,福岛事件使日本核电产业发展进入几年的寒冬期。

    我国“华龙一号”的推出,李克强总理“”走出去“战略的实施,开启中国核电”一带一路“互利共赢布局似乎拉近了”核“这个望而生畏的字眼同我们的距离。本月中核集团在海上丝绸之路起点福建,面向全球组织召开”华龙一号“技术推介会,推介中国先进的三代核电——”华龙一号“技术,据悉,中科院核能安全技术研究所建成的”多功能铅铋堆技术综合实验回路KYLIN-II“已通过包括中国核动力研究设计院、中国原子能科学研究院在内的专家评审。评审专家组一致认为:”该装置是世界最大的多功能液态铅铋综合实验平台,回路规模、设计与综合实验能力处于国际领先水平。发展了多项核心技术,成果具有创新性。其成功建造与调试运行为中国铅基反应堆技术及液态重金属技术进一步研究奠定了基础,为提升中国在先进核能领域的国际竞争力起到重要作用“。铅铋合金回路试验装置是研究并解决铅铋反应堆材料相容性、设备与系统安全等关键科学技术问题的必备平台。

    “华龙一号”成功落地,标志着中国步入了世界先进核电技术国家的第一阵营。据国际原子能机构预测,中国目前在建核电站数量占全世界的40.5%,2015年,中国将有6至8台核电机组开建,8台机组有望实现商运,这标志着核电产业正在迎来发展的春天,在此背景下,金属铋作为核电站中应用广泛的金属原料,将迎来消费高峰。

    在核反应堆中铟锡氧化物及锗酸铋晶体的应用也日渐广泛,根据国外权威市场分析公司NanoMarkets调查指出,铟在未来十年将被大量需要,即使价格高涨,铟的需求仍将继续成长。NanoMarkets表示,至2015年,铟锡氧化物涂层基板的产值将达到80亿美元,而铟锡氧化物墨作为商品,也将有6亿美元的产值。 

陆军武器装备:

稀有金属钨本身的耐高温优点,使其被用于各种高速弹药,尤其是穿甲弹,几乎是其必不可少的成本。在坦克装甲车中,钨合金不仅用来制作炮弹,也用来作为复合装甲的成分,提高热强度和耐高温能力金属钨一直是稀缺资源,而钨几乎曾是高速穿甲弹弹芯材质的唯一选择,各种弹道导弹武器由于飞行速度极高必须在外壳应用钨合金,对抗高速飞行中因空气摩擦产生的高温,使得各种钨合金是必不可少的关键成分。作为重要的战略资源,钨产业关系着国家经济命脉和国防安全。

    二战时期,由于从中国进口钨矿的渠道被切断,纳粹德国坦克严重缺乏大威力的钨制穿甲弹,包括虎式坦克等武器在火力上都大打折扣。美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制,以及能够对敌人肆无忌惮地打击,正缘于稀有金属科技领域的超人一等,美国爱国者导弹的精确制导系统中使用了大约4公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦, M1坦克装备的掺钕钇铝石榴石的激光测距机,在晴朗的白天可以达到近4000米的观瞄距离,而T-72的激光测距机能看到2000米就算不错,而在夜间,加入稀土金属镧的夜视仪又成为伊拉克军队的梦魇。

    中国是全球稀有金属资源的主要储备国、出口国,资源优势突出,但由于产业集中度不高,主要下游消费是日本、韩国、美国等发达国家,境外企业采用委托专业采购公司集中采购的办法,对国内小产能企业各个击破,国内企业在和下游垄断跨国公司进行贸易谈判时,完全没有话语权,在没有其他销售途径的情况下被迫以较低得价格将珍稀资源贱卖到境外。以稀有金属钨为例,中国一直是钨矿资源最丰富的国家。然而近年来由于掠夺式开采,钨矿也陷于枯竭,中国虽然有世界上最大的钨矿资源,但长期因挖掘技术水平低下造成大量浪费,并且为换取外汇而低价出口国外。目前国内的白钨矿已经枯竭,而黑钨矿的资源也迅速减少。

    习近平总书记在党的十二届全国人民代表大会阐释中国梦时称中国梦是人民的梦,要让人民共享人生出彩、梦想成真的机会,具体到泛亚来说,就是稀有金属产业的 ”中国梦“,就是作为全球最大稀有金属储备国和出口国的中国,拥有我们自己的定价权,在全球稀有金属游戏规则的制定上,我们不再处于被动地位,让中国在全球稀有金属的格局中扮演越来越重要的角色,长期服务于我国的国防和高科技产业。


标签:国防武器装备 稀有金属 

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