美国为何如此重视稀土?其在军事领域有多大作用?

科普中国-军事科技前沿 2020-11-20 00:33:06

为什么美国对于稀土极其重视,稀土在军事上到底有多大作用?我们常说的“稀土”,是指17种化学元素,包括镧、铈、钕、钇、钪等。稀土被誉为“新材料之母”,直接影响着光学仪器、电子、航空航天、核工业等高技术产业发展的速度和水平。当今世界,每六项新技术的发明,就有一项离不开稀土。

稀土在军事领域作用巨大,因为它可以极大地提高武器装备的性能。美国已经将稀土视为掌控军事技术制高点的关键材料,甚至有人评价说,美国之所以在之前的数场局部战争中轻松取胜,很大程度上是美国在稀土技术上超人一等。现在,稀土已经被公认为21世纪最重要的战略资源,不仅美国极其重视,其他军事大国也都对对稀土倍加重视。

稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径,因此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,净化和改善金相组织,从而改善机械性能、物理性能和加工性能。人们利用稀土的这一性质,研制出了各种稀土合金,广泛应用于军事领域。比如稀土镁合金,具有比强度高、抗疲劳和抗磨损性好、高温抗蠕变性好、耐腐蚀性高等特点,不但能减轻飞机重量,还能明显提高飞机的技战术性能。铝钪合金被认为是新一代航空航天、舰船、兵器用的高性能稀土铝合金结构材料。这方面,苏联/俄罗斯走在世界前列。我国也研制成功了具有自主知识产权的铝钪合金板材,开始应用到航空、兵器和舰船领域。稀土钛合金的应用现在也日渐普遍,例如美国F-22A隐身战斗机的机身,就大量采用了稀土钛合金、稀土镁合金。

▲ F-22战斗机的

▲ M1A1主战坦克的基体装甲钢,就含有稀土元素

稀土元素化学性质活泼,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,人们利用稀土发展出了多种纵火武器。美国大量生产的MK82型227千克低阻航弹,就采用了稀土金属内衬,除了产生爆炸杀伤效应,还有纵火效应。美国生产的“阻尼”航空火箭弹的战斗部内装108个稀土金属方棒作内衬,取代部分预制破片。爆破试验证明,其点燃航空油料的能力比无内衬的高44%。

▲ 美军的MK82航弹

稀土材料还常用于激光测距、激光制导和激光通信。大家熟知的掺钕钇铝石榴石激光测距机(其中钕、钇就是稀土元素),就曾广泛应用于多款主战坦克,比如M1、“豹”2、“勒克莱尔”、日本90式、“梅卡瓦”、“挑战者”2等等。

永磁材料也是稀土的重要应用领域。磁轴承主要用于卫星、航天器、飞机的陀螺仪和精密仪器等。卫星或航天器一般在真空条件下工作,而机械轴承会面临严重的润滑和磨损的问题,但是稀土磁轴承摩擦力小,不需要润滑剂,适合在太空长期使用。

稀土在超导、防辐射、核技术、高性能夜视设备等方面也都不可或缺。例如夜视器材,是战机、坦克等主战平台上不可或缺的装备,现在连普通士兵都配有单兵夜视设备,而所有的夜视器材,都不能缺少稀土元素镧。稀土发光材料,还是显示器不可或缺的材料。

▲ 现代军用夜视仪都少不了稀土元素镧

石宏:《舰载武器》执行主编,从事军事编辑和防务研究工作20年,在国内众多媒体上发表过大量防务文章,并受聘为深圳卫视特约评论员、南方防务智库顾问、云南财经大学国际工商学院一带一路国际问题研究中心特聘研究员。著有《日本军情》、《韩国军情报道》。

出品:科普中国

监制:光明网科普事业部 《兵器知识》杂志社

作者:石 宏

策划:金 赫

稀土,石宏

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