稀土材料在军事领域中的应用.ppt

稀土材料在军事领域中的应用 讲解人卢杨王程博刘士杰肖镇于康 为什么 爱国者 导弹能比较轻易地击落 飞毛腿 为什么尽管美制M1和苏制T 72坦克的主炮直射距离差距并不大 但前者却总是能更早开火 而且打得更准 为什么F 22战斗机可以超音速巡航 为什么 爱国者 导弹能比较轻易地击落 飞毛腿 为什么尽管美制M1和苏制T 72坦克的主炮直射距离差距并不大 但前者却总是能更早开火 而且打得更准 为什么F 22战斗机可以超音速巡航 相比传统兵器 高技术兵器的优点在于其更方便 更灵敏 更准确 更容易操纵 这些提起来容易 但却集中体现了当今材料科学 电子科学以及工程制造的诸多最高成就 而这些成就的获得 往往是源于稀土的某些特殊功能的发现和应用 稀土材料在军事领域金属方面中的应用 稀土有工业 维生素 之称 由于其具有优良的光电磁等物理特性 能与其他材料组成性能各异 品种繁多的新型材料 其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能 比如大幅度提高用于制造坦克 飞机 导弹的钢材 铝合金 镁合金 钛合金的战术性能 而且 稀土同样是电子 激光 核工业 超导等诸多高科技的润滑剂 从一定意义上说 美军在中东地区的战争中能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮 很大程度上缘于稀土科技领域的超人一等 稀土材料在军事领域应用概述 稀土元素有钢材中的 盘尼西林 之称 具有净化变质和促进合金化的功能 稀土可以同钢材中的硫 氧等反应 从而消除这些低熔点有害杂质 细化晶粒 影响钢的相变点 从而提高钢的力学性能和淬透性等 稀土特种钢被广泛应用坦克等的装甲钢和炮钢等 稀土高锰钢用于制造坦克履带板 稀土铸钢用于制造高速脱壳穿甲弹的尾翼 炮口制退器和火炮结构件等 稀土元素在核工业中也具有重要的应用 如在核辐射探测器中 利用稀土的闪耀材料 可以作为核辐射强度探测的材料 稀土元素属于较重的核 具有较大的中子吸收截面 具有较好的种子捕获能力 其中铕 钆 镝等经常用来做抗辐射材料 由于稀土元素较为活波 性质和碱土元素比较类似 经常作为燃烧弹的添加材料 金属合金中也获得广泛应用 例如有一种稀土镁合金 含有Mg Zn Zr La Ce 可用于制造喷气式发动机的传动装置 直升飞机的变速箱 飞机的着陆轮和座舱罩 在镁合金中添加稀土金属的优点是可提高其高温抗蠕变性 改善铸造性能和室温可焊性 有一种铝锆钇合金用作电线 其特点是输出功率高 耐热 耐振动和耐腐蚀 至于F 22超音速巡航的功能 则拜其强大的发动机以及轻而坚固的机身所赐 它们都大量使用稀土科技造就的特种材料 比如F119发动机叶片以及燃烧室使用了阻燃钛合金 这种钛合金的制造据说是使用了铼 而F 22的机身就更加是用稀土强化的镁钛合金武装 否则 超音速巡航中 F119强大的动力足以摧毁它自己 1 1 1装甲钢早在60年代初期 我国兵器工业就开始了稀土在装甲钢和炮钢上的应用研究 先后生产了601 603 623等稀土装甲钢 开创了我国坦克生产中的关键原材料立足于国内的新纪元 稀土材料在军事领域材料方面中的具体应用 1 1 2稀土碳素钢60年代中期 我国又在原某种优质碳素钢中加入0 05 的稀土 制成了稀土碳素钢 这种稀土钢较原碳素钢的横向冲击值提高了70 100 40 时的冲击值提高近1倍 采用该钢制造的大口径药筒经靶场射击试验证明 完全能满足技术要求 目前我国已定型投产 实现了我国在药筒材料方面以钢代铜的多年宿愿 1 1 3稀土高锰钢和稀土铸钢稀土高锰钢用于制造坦克履带板 稀土铸钢用于制造高速脱壳穿甲弹的尾翼 炮口制退器和火炮结构件 可减少加工工序 提高钢材的利用率 并能达到战术技术指标 1 2稀土球墨铸铁在现代军事技术的应用过去 我国前膛弹弹体材料均采用以优质生铁加入30 40 的废钢而制成的半钢性铸铁 由于其强度低 脆性大 爆炸后的有效杀伤破片数量少且不锋利以及杀伤威力弱等原因 一度束缚了前膛弹弹体的发展 自1963年后 采用稀土球墨铸铁制造各种口径的迫击弹 使其力学性能提高1 2倍 有效杀伤破片数量成倍增加 破片刃口锋利 大大提高了杀伤威力 我国用这种材料制造的某型加农炮炮弹和野战炮炮弹战斗壳体 其有效杀伤破片数和密集杀伤半径比钢质壳体略胜一筹 稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径 加入到有色金属及其合金中 可细化晶粒 防止偏析 除气 除杂和净化以及改善金相组织等作用 从而达到改善机械性能 物理性能和加工性能等综合目的 国内外材料工作者利用稀土的这一性质 研制出了新型稀土镁合金 铝合金 钛合金 高温合金 这些产品在歼击机 强击机 直升机 无人驾驶机 以及导弹卫星等现代军事技术上获得了广泛的应用 2镁 铝等有色稀土合金在现代军事技术上的应用经多年研究 采用了特殊的矿化处理技术 研制出了稳定廉价的氧化钇砂料与粉料 它在比重 硬度和对钛液的稳定性上 都达到了较好的水平 而在调节控制壳料浆性能上 表现出更大的优越性 用氧化钇型壳制造钛铸件的突出优点是 在铸件质量和工艺水平与钨面层工艺相当的条件下 能制造比钨面层工艺更薄的钛合金铸件 目前 该工艺已广泛用于制造各种飞机 发动机及民品铸件 2 1稀土镁合金稀土镁合金比强度较高 能减轻飞机重量 提高战术性能 具有广泛的应用前景 中国航空工业总公司 以下简称中航总 研制的稀土镁合金包括铸造镁合金及变形镁合金约有10个牌号 很多牌号已用于生产 质量稳定 例如 以稀土金属钕为主要添加元素的ZM6铸造镁合金已扩大用于直升机后减速机匣 歼击机翼肋及30kW发电机的转子引线压板等重要零件 中航总与有色金属总公司联合研制的稀土高强镁合金BM25已代替部分中强铝合金 在强击机上获得应用 2 2稀土钛合金70年代初 北京航空材料研究院 简称 航材院 在Ti A1 Mo系钛合金中用稀土金属铈 Ce 取代部分铝 硅 限制了脆性相的析出 使合金在提高耐热强度的同时 也改善了热稳定性能 以此基础上 又研制出了性能良好的含铈的铸造高温钛合金ZT3 它与国际同类合金相比 在耐热强度及工艺性能方面均具有一定的优势 用它制造的压气机匣用于WPI3 发动机 每架飞机减重达39kg 提高推重比1 5 此外减少加工工序约30 取得了明显的技术经济效益 填补了我国航空发动机在500 条件下使用铸钛机匣的空白 研究表明 含铈的ZT3合金组织中存在着细小的氧化铈质点 铈化合了合金中的一部分氧 形成了难熔的 高硬度的稀土氧化物质点Ce2O3 这些质点在合金形变过程中阻碍了位错运动 提高了合金高温性能 铈夺取了一部分气体杂质 尤其是在晶界上的 就有可能在使合金强化的同时 保持良好的热稳定性能 这是在铸造钛合金中应用难溶质点强化理论的首次尝试 此外航材院在钛合金溶模精密铸造工艺中 2 3稀土铝合金中航总研制的含稀土耐热铸造铝合金HZL206 与国外含镍的合金比较 具有优越的高温和常温力学性能 并已达到国外同类合金的先进水平 现已用于直升机和歼击机工作温度达300 的耐压阀门 取代了钢和钛合金 减轻了结构重量 已投入批量生产 稀土铝硅过共晶ZL117合金在200 300 下的拉伸强度超过西德活塞合金KS280和KS282 耐磨性能比常用活塞合金ZL108提高4 5倍 线膨胀系数小 尺寸稳定性好 已用于航空附件KY 5 KY 7空压机和航模发动机活塞 稀土元素加入铝合金中 明显改善显微组织和机械性能 稀土元素在铝合金中的作用机制为 形成分散分布 细小的铝化合物起着显著的第二相强化作用 稀土元素的加入起到了除气净化作用 从而减少合金中气孔的数量 提高合金的性能 稀土铝化合物作为异质晶核细化晶粒和共晶相 也是一种变质剂 稀土元素促进了富铁相的形成和细化 减少了富铁相的有害作用 A1中铁的固溶量随稀土加入量的增加而减少 也对提高强度和塑性有利 3 1纯稀土金属纯稀土金属因其化学性质活泼 极易同氧 硫 氮作用生成稳定的化合物 当受到剧烈摩擦与冲击发生火花时 可引燃易燃物 因此 早在1908年它就被制成打火石 现已查明 17种稀土元素中有铈 镧 钕 镨 钐和钇等六种元素具有特别良好的纵火性能 人们将稀土金属的纵火性制成了各式燃烧武器 例如美国 马克 82型 227kg航弹采用稀土金属内衬 除了产生爆炸杀伤效应处 还产生纵火效应 美国空对地 阻尼人 火箭战斗部内装108个稀土金属方棒作内衬 取代部分预制破片 静爆破试验证明 其点燃航空油料的能力比无内衬的高44 3 2混合稀土金属由于纯稀土金属的价格较为昂贵 各国在燃烧武器中广泛采用价廉的复合稀土金属 复合稀土金属燃烧剂经高压装填于金属壳体中 燃烧剂密度为 1 9 2 1 103 m3 燃烧速度1 3 1 5mm s 火焰直径约500mm 火焰温度高达1715 2000 其燃烧后炽热体炽热持续时间长于5min 美军在侵越战争中 用发射器发射的一种40mm纵火榴弹 其内装填的引燃内衬就用混合稀土金属制成的 当弹体爆炸后 每一片带有引燃内衬的破片都可引燃目标 当时该弹的月产量达20万发 最高达26万发 3 3稀土燃烧合金重量为100g的稀土燃烧合金可形成200 3000个火种 覆盖面积大 与穿甲弹 破甲弹的杀伤半径相当 为此 发展燃烧威力的多功能弹药成为目前中外弹药发展的主攻方向之一 对于穿甲弹和破甲弹 其战术性能要求在击穿敌坦克装甲之后 还能将其油料 弹药引燃 以彻底摧毁坦克 对于榴弹则要求在其杀伤范围内引燃军需物资和战略设施等 据悉 美国制造的一种塑料稀土金属燃烧弹 其弹体由玻璃纤维增强的尼龙制成 内装混合稀土合金弹芯 用于对付装有航空燃料及类似的目标具有较佳效果 4 1在军事防护技术上的应用稀土元素具有防辐射特性 美国国家中子截面中心采用高分子材料为基材 添加或不添加稀土元素制成了两种厚度为10mm的板材进行防辐射试验 热中子屏蔽效果优于无稀土高分子材料5 6倍 其中添加钐 铕 钆 镝等元素的稀土材料的中子吸收截面最大 具有良好的俘获中子的作用 目前 稀土防辐射材料在军事技术中的主要应用包括以下几个方面 4 1 1核辐射屏蔽美国采用1 硼和5 的稀土元素钆 钐 和镧 制成厚度为600mm的防辐射混凝土 用于屏蔽游泳池式反应堆裂变中子源 法国采用石墨为基材添加硼化物 稀土化合物或稀土合金 研制成一种稀土防辐射材料 这种复合屏蔽材料的填料要求分布均匀并制成预制件 根据屏蔽部位的不同要求 分别置于反应堆通道的四周 4 1 2坦克热辐射屏蔽它由四层单板组成 总厚度为5 20cm 第一层用玻璃纤维增强塑料制成 采用无机粉末添加2 的稀土化合物为填料 以阻滞快中子 吸收慢中子 第二层和第三层 是在前者之中再加入硼石墨和聚苯及占填料总量10 的稀土元素 以阻滞中能中子和吸收热中子 第四层采用石墨代替玻璃纤维 加入含25 稀土化合物 吸收热中子 4 1 3其它将稀土防辐射涂料涂在坦克 舰艇 掩蔽部和其它军事装备上 可以起到防辐射的作用 4 2在核技术上的应用稀土氧化钇可用作沸水反应堆 BWR 中铀燃料的可燃吸收体 在所有元素中 钆吸收中子的能力最强 每个原子约4600靶 每个自然钆原子在失效前平均吸收4个中子 当与可裂变的铀混合时 钆可促进燃烧 降低铀的消耗并提高能量输出 氧化钆不象碳化硼那样产生有害的副产品氘 在核反应时既能与铀燃料又能与它的包覆材料相配 用钆代替硼的好处是钆能与铀直接混合 以防止核燃料棒膨胀 据统计 目前全世界计划兴建的核反应堆149座 其中115座压水堆应用稀土氧化钆 稀土钐 铕和镝已用作中子增殖反应堆的中子吸收剂 稀土钇在中子中俘获截面小 可用作熔盐反应堆的管材 在硬质合金中添加少量稀土元素 可显著提高硬质合金的高温抗弯强度 抗氧化性和断裂韧性 合金的室温抗弯强度平均提高20 左右 硬度平均提高0 5一1HRA 还能改善硬质合金的耐冲击 耐热疲劳 热耐磨性等性能 稀土元素对粘结相有强化和作用 以钴为例 在钴中填充稀土元素可抑制 Co Co马氏体相变 金属钴属于通俗异构多晶金属 具有多种晶格结构 在其中掺入稀土元素 可以升高粘结相的多晶型转变温度 金属合金中掺杂稀土原料的原因 固溶强化的作用 加入稀有金属可使组织中粗大的晶间共晶相溶解于基体中 这种组织的优化导致了合金强度及塑性的明显提升 合金的断裂模式从准解理转变为微孔聚集型塑性断裂模式 组织强化作用 从理论上讲 细化晶粒和降低孔隙度都能提高合金强度 加入稀土金属后 合金密度变化不明显 但孔隙度降低 同时还能减缓离子扩散进行 防止晶粒继续长大 从而使之细化 自1903年奥地利科学家冯 威尔斯巴赫发明了稀土发火合金 并用制造民用的打火石原料 随后 美国 德国 日本等国家也大量生产了打火石 以满足各国的需求 20世纪50年代 我国已能生产少量的稀土发火合金 并用于生产打火石的原料 60 90年代 我国生产发火合金及打火石的水平达到工业化及规模化 以满足国内外用户的需求 2006年以来 我国的发火合金及打火石的生产量为全球最多 已达近千吨水平 更能满足国内外发展的需求 从目前看 我国已成为世界的发火合金生产大国 消费大国和市场贸易大国 今后世界发展将任然维持如此形势 稀土材料的其他应用 稀土发火材料 主要工艺过程为 原辅材料 破碎 配料 熔炼 铸锭 检测 包装 入库 发火合金产品 主要技术指标 发火合金的纯度 99 合金回收率达95 以上 发火率 98 生产工艺特点 工艺过程简单 作业较易 工艺技术成熟可行 生产设备容易解决 修理方便 合金质量高 成本较低 过程无污染物产生 利与环境保护 航母稀土钢是一个全新概念 船用特种钢材的屈服强度一般用MPa 兆帕 表示 像油轮航母稀土钢是一个全新概念 船用特种钢材的屈服强度一般用MPa 兆帕 表示 像油轮 散装货船 集装箱船等民用船所用钢大约有250MPa就够使了 普通军用船只在300MPa以下就行 而航母 潜艇用钢 特别是航母飞行甲板用钢一般要求在850MPa以上 稀土钢 而就在不久之前包钢股份自主研发的一款特种稀土钢经严格测试 屈服度高达1250MPa 达到世界最领先水平 1月31日 常州市人民政府新闻办公室官方微博及 常州晚报 的消息披露 该市某电缆企业已 又中标第二艘航母 尽管此前有很多关于中国是否建造国产航母的话题 但这次是首次有官方机构正式明确中国 第二艘航母 的消息 目前 世界上能制造航母 潜艇用钢的只有美国 日本 德国 俄罗斯等少数几个国家 其中 质量最好的还得数美国 具体说 美国的HY 100 HY 80这两个型号的钢 是制造航母或者造核潜艇最佳钢材 用这种钢制造的潜艇 能下潜2000米 或更深 而一般钢制作的潜艇下潜200米 艇上的管道都会被巨大的海水水压压扁 压裂的 俄国的航母用钢也不错 其中AK系列镍铬加钛合金钢是世界上屈服强度最高的材料 可达1000MPa 其余 法国生产的 软钢 屈服强度是550MPa左右 日本制造的特种合金钢 屈服强度基本在450MPa左右 由于军备竞赛 近年来 世界上许多国家的军舰都按照民用标准设计 以降低舰船建造成本 但对于航母的用钢 特别是飞行甲板用钢的标准 世界哪个国家都不敢凑合 谁也不敢拿自己国家的安全 拿花几十亿 上百亿美元制造的航母开玩笑 像法国自己造的戴高乐号航母用的就是美国的HY80特种钢 稀土材料在军事领域永磁材料方面中的应用 稀土永磁材料 第一代稀土永磁SmCo5第二代稀土永磁Sm2Co17第三代稀土永磁NdFeB第四代稀土永磁Sm Fe N 稀土永磁材料的应用 在微波通讯技术中的应用卫星通讯 雷达技术 电子对抗技术在电机工程中的应用机车内燃机点火系统 遥控遥测系统在仪器仪表中的应用导弹制导系统 加速度表 在磁力机械中的应用自动导航定向陀螺仪 磁力轴承 稀土超磁致伸缩材料 磁致伸缩 物体在磁场中磁化时 在磁化方向上发生伸长或缩短的现象 1960S Clark发现单晶镝磁致伸缩应变现象 1972 成功合成REFe2Laves相金属间化合物 声呐水生换能器技术 海洋探测与开发技术 智能机翼技术 燃油喷射技术 稀土超磁致伸缩材料 重要的能量与信息转换功能材料 在 Tb Dy Fe2等赝二元化合物的研究中 发现Tb1 xDyxFe2 0 68 x 0 73 的磁致伸缩应变值最大 常称为Terfenol D 该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制成功 Terfenol D优点 输出功率大 响应频率低 低压下工作 稀土超磁致伸缩材料 Terfenol D 大功率低频声呐系统 用Terfenol D制成的水生换能器 在相同体积的条件下 其共振频率比压电陶瓷水声换能器共振频率低3 4倍 发射功率可比压电陶瓷水声换能器大10倍以上 稀土超磁致伸缩材料 水生换能器 稀土离子能吸收X射线 射线 热中子和紫外线等有害射线 尤其对热中子吸收特别有效 将稀土高分子用做放射性防护材料 从材料讲比玻璃防护材料优越 从防护效果看可以弥补传统铅防护材料的不足 稀土高分子防护材料 稀土高分子的X射线防护材料 Pb的弱吸收区 传统Pb屏蔽材料40 80keV复合屏蔽材料 利用混合镧系元素取代Pb以弥补Pb的弱吸收区 制得了稀土 橡胶复合材料 这种屏蔽效果取决于 1 镧系元素中的各元素 其K层吸收边随元素原子序数的增加而逐步增高 即从La的38 9KeV到Lu的63 3keV均处于弥补Pb弱吸收区的理想位置 2 由于镧系元素中包括的不同元素K层吸收边不同 其离子吸收所覆盖的能量区域亦不相同 由此产生的递次覆盖效果 使混合镧系元素的粒子吸收几乎覆盖整个Pb的弱吸收区 稀土高分子的X射线防护材料 稀土高分子材料的热中子屏蔽效果优于无稀土高分子材料5 6倍 其中添加Sm Eu Gd Dy等元素的稀土材料的中子吸收截面最大 稀土高分子中子辐射防护材料 热中子俘获截面 Gd 46000b 1b 0 01m2 Sm 5600b Eu 4300b 这些稀土金属及其化合物是优良的核反应堆的控制材料 Eu有最佳的核性能 具有很大的热中子俘获截面 而且是一个长寿命的吸收体 核潜艇 Ce玻璃抗辐射性能好 防原子辐射的军事光学仪器 稀土高分子中子辐射防护材料 美国 1 B 5 Gd Sm La 制成厚度为60mm的防辐射混凝土 用于屏蔽游泳池式反应堆裂变中子源 法国 石墨为基材 添加硼化合物 稀土化合物或稀土合金 研制成一种稀土防辐射材料 根据评比部位的不同要求 分别置于反应堆通道的四周 稀土高分子中子辐射防护材料 核辐射屏蔽 屏蔽材料由四层单板组成 总厚度为5 20cm 第一层 玻璃纤维增强塑料 无机粉末添加2 的稀土化合物为填料 以阻滞快中子 吸收慢中子 第二 三层 加入硼石墨 聚苯 及10 的稀土元素 以阻滞中能中子 吸收热中子 第四层 采用石墨代替玻璃纤维 加入含稀土25 化合物 吸收热中子 稀土高分子中子辐射防护材料 坦克热辐射屏蔽 Sc元素的应用简介 Sc在金属材料中的应用Sc是许多有色金属的优良改性添加元素 尤其是对铝合金具有非常神奇的合金化作用 加入0 2 0 4 的Sc可以明显提高合金的高温强度 结构稳定性 焊接性能和抗腐蚀性能 1421合金 含Sc的铝锂镁锆合金 运输机机身纵梁Sc Ti Sc Mg合金 宇宙飞船的结构材料 Sc元素的应用简介 Sc在激光材料中的应用1983年 利用Sc制造钆钪镓石榴石 Cr Nd Gd3Sc2Ga3O12 激光晶体获得成功 GSGG晶体 潜艇水下激光器核聚变研究星球大战计划 美国 Sc元素的应用简介 Sc在核工业材料中的应用金属钪 中子过滤器Sc2S3 反应堆特殊耐火材料氢化钪 粒子加速器的靶材Sc2O3 核反应堆中最好的定位陶瓷材料 稀土在放光材料中的应用 讲解思路 稀土发光材料的简介稀土发光材料的性质稀土发光材料的应用稀土发光材料的现状 稀土发光材料简介 发光是稀土化合物光 电 磁三大功能中最突出的功能 受到人们极大的关注 就世界和美国24种稀土应用领域的消费分析结果来看 稀土发光材料的产值和价格均位于前列 中国的稀土应用研究中 发光材料占主要地位 稀土元素发光的来由 稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的 稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d电子组态 因此有丰富的电子能级和长寿命激发态 能级跃迁通道多达20余万个 可以产生多种多样的辐射吸收和发射 构成广泛的发光和激光材料 稀土发光材料的制备方法 气相法气体冷凝法 真空蒸发法 溅射法 化学气相沉积法 CVD 等离子体法 化学气相输运法等 固相法高温固相合成法 自蔓延燃烧合成法 SHS 室温和低热固相反应法 低温燃烧合成法 冲击波化学合成法 机械合金法法等 液相法沉淀法 均相沉淀法 共沉淀法 化合物沉淀法 熔盐法 水热氧化法 水热沉淀法 水热晶化法 水热合成法 水热脱水法 水热阳极氧化法 胶溶法 相转变法 气溶胶法 喷雾热解法 包裹沉淀法 溶胶 凝胶法 微乳液法 微波合成法等 稀土发光材料的性质 稀土发光具有吸收能力强 转换效率高 可发射从紫外线到红外光的光谱 特别在可见光区有很强的发射能力等优点 发光谱带窄 色纯度高 色彩鲜艳 光吸收能力强 转换效率高 发射波长分布区域宽 荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级 物理和化学性能稳定 耐高温 可承受大功率电子束 高能辐射和强紫外光的作用 稀土发光材料的应用 新型高效节能环保光源用稀土发光材料日光灯Ca5 PO4 3 Cl F Sb3 Mn2 BaMg2Al16O27 Eu2 MgAl11O16 Ce3 Tb3 Y2O3 Eu3 高压汞灯Y PV O4 Eu YVO4 Eu Tb黑光灯YPO4 Ce Th MgSrBF3 Eu固体光源GaP GaAs GaN InGaN YAG Ce 显示和显像 数字符号显示发光二极管 LED 平板图像显示OLED黑白电视Gd2O2S Tb 彩色电视Y2O3 Eu Y2O2S Eu 飞点扫描Y2SiO5 Ce X射线成像 Zn Cd S Ag CaWO4 BaFCl Eu2 La2O2S Tb3 Gd2O2S Tb3 激光探测 闪烁晶体CsI TlCl固体激光材料YAG Nd3 YAP Nd3 YLF Nd3 玻璃激光材料掺Nd3 硅酸盐 硼酸盐和磷酸盐玻璃液体激光Eu3 激活的苯酰丙酮 BA 二苯酰甲烷 DBM 三氟乙酰丙酮 TFA 和苯三氟丙酮 BTFA 等气体激光Sm I Eu I Eu Tm I Yb I Yb Yb等金属蒸气 稀土材料的现状 我国稀土发光材料行业的生产规模受制于下游产业的发展情况 从目前的应用领域及消费结构看 稀土发光材料约90 的需求来自于节能照明及电子信息行业 因此 上述行业的发展状况将直接决定着稀土发光材料行业的发展前景 随着人们环保节能意识的加强 国家节能减排战略的实施以及电子信息产业的蓬勃发展 根据全国稀土荧光粉 灯协作网预测 到2013年 我国节能灯产量将达到近70亿只 平板电视将超过13 000万台 笔记本电脑 液晶显示器和手机的产量也将分别达到2 93亿台 1 59亿台和8 80亿台 稀土发光材料市场需求将超过14 000吨 稀土发光材料的军事应用 激光是一种新型光源 它具有很好的单色性 方向性和相干性 并且可达很高的亮度 激光与稀土激光材料是同时诞生的 到目前为止 大约90 的激光材料都涉及到稀土 例如 以钇铝石榴石晶体是当今普及的一种在室温下可获得连续高功率输出的激光器 激光测距 美 英 法 德等国研制的掺钕钇铝石榴石激光测距机可测距离达4 000 20 000m世界上第一台激光器 是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年 首先研制成功的 美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究 1961年 第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验 对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体 激光测距仪重量轻 体积小 操作简单速度快而准确 其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一 因而被广泛用于地形测量 战场测量 坦克 飞机 舰艇和火炮对目标的测距 测量云层 飞机 导弹以及人造卫星的高度等 它是提高坦克 飞机 舰艇和火炮精度的重要技术装备 美国的M1 德国的 豹 法国的 勒克莱尔 日本的90式 以色列的 梅卡瓦 还有英国最新研制的 挑战者 2 坦克等武器系统都采用了这类激光测距机 目前 有些国家正在研制新一代的人眼安全固体激光测距机 其工作波段为1 5 2 1 m 美国 英国的采用掺钬氟化钇锂激光器研制出手持式激光测距机 其工作波段为2 06 m 测距达3000m 美国还与国际激光公司联合采用掺铒氟化钇锂激光器 研制出波长为1 73 m的激光测距机 并大量装备部队 我国的军用测距机激光波长1 06 m 测距200 7000m 我国在发射远程火箭 导弹和试验通信卫星中均通过激光电视经纬仪在靶场测量中取得重要数据 M1主战坦克 豹2型坦克 勒克莱尔坦克 日本90式主战坦克 激光制导 激光制导炸弹是用激光进行终端制导 对目标照射激光采用每秒发出几十个脉冲的Nd YAG激光器 脉冲进行编码 光脉冲能自导导弹响应 从而可防止导弹发射的干扰和敌方设置的障碍 如称作 灵巧炸弹 的美军GBV 15滑翔炸弹 同理 也可用于制造激光制导炮弹 侦察一摧毁 战术的实质是 侦察并定位目标是精确制导武器能否充分发挥作战效能的至关重要前提 如美国的GBV 15制导炸弹 射程100公里 装有电视制导系统 采用直接和间接两种制导方法 直接制导时 飞行员目视发现目标并使航空炸弹的寻的头跟踪目标直到投弹时为止 间接制导时 携带炸弹的飞机不进入目标的防空区 而是准确地进入指定的瞄准点投弹 炸弹的寻的头在坠落的弹道上自行捕捉目标 激光通讯 除Nd YAG可用作激光通信外 四磷酸钕锂晶体 LNP 的激光输出有偏振性 易于调制 被认为是最有希望的微型激光材料之一 适于光纤通信的光源 并可望在集成光学和宇宙通信方面获得应用 另外 钇铁石榴石 Y3Fe5O12 单晶可用微波集成工艺来作各种静磁表面波器件 使器件集成化 小型化 在雷达遥控遥测 导航及电子