03.06 有哪些生活中很少見的稀有金屬,在軍事上發揮重要作用的例子?

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首先要說的是鎢,這種金屬在平常生活中很少見,很多人對它的瞭解可能僅限於白熾燈泡裡面的鎢絲,但是在軍事上,這種金屬太重要了,鎢的硬度極高,主要用於鋼鐵金屬的合金,加入鎢後鋼的硬度會有極大的提高,在金屬加工領域的刀具材料高速鋼就是含鎢的合金。鎢能耐高溫,所以鎢合金被大量用在機械、武器工業中。比如槍、炮的發射管中都會用到鎢的合金。軍事方面用做穿甲彈的彈丸,都是用比坦克裝甲硬得多的高密度合金鋼、碳化鎢等材料製成的。毫不誇張地說,離開了鎢,現代戰爭可能就打不下去了。


順便說一句,中國是世界上最大的鎢產地,佔全球供應量的為85%。在抗戰爆發前,納粹德國之所以非常重視同中國的關係,就是為了從中國獲得戰爭必備的元素——鎢。

圖注:金屬鍍膜的主要原料便是稀有金屬銦和鍺

其次是鈦,這種元素在生活中也不多見,因為它提煉加工太難了,導致價格昂貴,一般的民用產生根本用不起。軍用方面主要是航空航天領域,它比重輕,強度高,同時還耐高溫耐腐蝕,用來火箭和飛機的外殼是再適合不過了,美國曾經生產過一款夢幻飛行器SR-71,可以在3萬米高空以馬赫數3的速度巡航飛行,製造這款飛機的材料,93%都是鈦合金。今天,鈦在航空工業中地位更加重要,美國F-22戰鬥機,42%的機體材料都是鈦合金。此外,蘇聯/俄羅斯還大量用鈦合金製造潛艇的耐壓殼體,美國M777超輕型榴彈炮也大量使用鈦合金。

圖注:鎢合金穿甲彈

還有金屬銦和鍺,不少人可能都沒聽說過,但它們在軍事上也有很重要的作用。F-22座艙蓋上鍍有一層金色膜,作用是反射雷達波,而生產此類金屬鍍膜的主要原料便是稀有金屬銦和鍺。離開了它,戰鬥機的隱身能力變大打折扣了。


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可以說,很多稀有金屬在工業上都有非常大的用途的,通常它們都是在飛機、火箭、原子能等工業領域屬於關鍵性材料。

但是考慮到這些領域離常人的生產生活有點遠,導致許多人壓根就沒聽說過它們。小編就嘗試性的列舉3種金屬,可以說它們是航空航天工業中最重要的幾種材料。

首先,就是錸了,稀有金屬錸擁有非常非常優異的物理化學性質。比如,它的耐高溫性非常可觀,其熔點在所有元素中是繼鎢和碳之後第三高的。這樣出色的耐高溫性能,科學家想到把它摻雜進其它金屬裡面做成航空發動機的葉片。進而可以極大的提高渦輪前溫度,同時,根據佈雷森循環,這樣航空發動機的推力也能大大提高。

美軍F-119發動機高推力離不開渦輪葉片中摻雜的錸

第二個,其實不算稀有金屬。因為它本身在地球的儲備量並不低。但是平時生活實在見不到。但是正是這種材料,讓人類邁出了一大步。不錯,就是它在發動機和火箭上的運用。眾所周知,航空航天領域中高溫是一個難以避免的問題,隨著速度的不斷增加,耐高溫性能異常重要。同時必須要有足夠的力學性能。這時候鈮出場了,它不僅耐高溫,力學強度高,最重要的是它非常輕,僅有錸的1/3。這樣的性能讓它廣泛運用於火箭等領域。

圖中的阿波羅飛船離不開鈮-103合金,正是有了鈮才有了登月壯舉

最後要介紹的元素就是最美的元素,它有一個永遠不變的心,甚至超過鑽石,它就是鈹。鈹擁有極好的熱學性能,遠超過日常生活中的銅,同時出色的力學性能也超過了鈦金屬。最重要的是它的超強的穩定性。這樣的穩定性讓它運用在導彈的陀螺儀上,陀螺轉子質心位置如果有百分之一微米的偏差,就會給遠程導彈帶來數百米的誤差。而鈹金屬的外形尺寸可以保持得很穩定,即使是在很大的應力作用後,也能很快恢復原樣。

鈹的穩定性不下於鑽石,雖然它是劇毒和致癌物

三叉戟D5潛射洲際導彈中,廣泛運用了鈮-103合金,同時陀螺儀也由鈹製成


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