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稀土材料在船舶制造過程中的應(yīng)用前景可期
2022/4/22 16:09:52


我國在這方面的研究與應(yīng)用晚于相關(guān)發(fā)達國家,但也取得了一定成績并在迎頭趕上。二零一六年中車集團電機公司與相關(guān)公司企業(yè)簽訂了船用稀土永磁同歩牽引電機合同,可提供80KW等永磁電機及配套變頻器,實現(xiàn)了油改電,運營成本降低10%以上,同時減少了污染和碳排放,該電機將廣泛用于內(nèi)河船運、景區(qū)、港口、輪渡等中小船只。2017年,我國研制的第一艘全電動式船只試航成功,該船可載2000噸貨物,充電2小時可續(xù)航80km。
對2014年~2024年全世界電動式船只、中小型潛水艇、全自動水上航行器等的市場前景、性能、成本等內(nèi)容開展了預(yù)測,認(rèn)為其市場容量由2013年的26億美元將增加到2024年的73億美元,而大功率電動船市場將增長3倍以上。
稀土防輻射涂料用在艦船相關(guān)部位可起到防輻射作用。選用Tb、Dy、Fe的稀土超磁致伸縮材料,通常稱為Terfenol-D,用這種材料制成的水生換能器,在相同體積條件下,其共振頻率是壓電陶瓷的1/4~1/3,射出頻率高10倍以上,是用來制作水下聲納的理想材料,可實現(xiàn)在較遠(yuǎn)距離探知敵方艦艇的方位。在民用方面,可用于探測魚群的位置等和探測地質(zhì)情況的儀器。
早在1983年利用Sc制作的GsGG晶體研發(fā)成功,即Gd3Sc2Ga3O12激光晶體,可用于潛水艇水下激光發(fā)生器以及其他重要應(yīng)用場景。
炸彈的精準(zhǔn)制導(dǎo)有多種方式,激光制導(dǎo)是最重要的方式之一。對打擊目標(biāo)直射激光束,選用每秒鐘射出十幾個單脈沖的YAG:Nd激光發(fā)生器,對單脈沖開展編碼,光單脈沖能自導(dǎo)導(dǎo)彈響應(yīng),防止對導(dǎo)彈發(fā)射干擾和躲避敵方障礙。
艦船不論大型抑或中小型,都需要大量的照明燈具,用于輪機艙、駕駛艙、船員休息、彈藥庫等各船室的照明,總耗電量也不可忽視。而電力來源于柴油機、燃?xì)廨啓C或核反應(yīng)堆等驅(qū)動發(fā)電獲得,艦船攜帶油料有限,為此節(jié)約電力消耗非常必要。各種稀土發(fā)光材料制作的燈具節(jié)能、高效,在艦船上有廣泛應(yīng)用,如三基色節(jié)能燈、LED燈、高壓汞燈等,這些燈具所用的發(fā)光材料均含有Y、Eu、Ce、Tb等稀土元素(Y、Eu、Ce是高豐度稀土元素)。

稀土高分子X射線防護材料、稀土高分子中子輻射防護材料都可以在艦船中找到用武之地,如后者的熱中子屏蔽效果比無稀土高分子材料高5~6倍,其中添加了Sm、Eu、Gd、Dy等元素的材料性能為最佳。

由此可見,以稀土永磁、稀土發(fā)光、稀土晶體為代表的稀土功能材料,以稀土鋼、稀土鑄鐵、稀土有色金屬、稀土有機化合物為代表的稀土結(jié)構(gòu)材料,已經(jīng)在艦船中得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著稀土材料性能的持續(xù)改進,性價比的不斷提升,以及新的稀土功能材料和結(jié)構(gòu)材料的問世,可以預(yù)見稀土在艦船中將有更多的用武之地。稀土在艦船中的應(yīng)用,將有力地加快艦船的自動化、智能化升級,節(jié)省艦船及部件重量,減少油料消耗,進而提高艦船的續(xù)航能力、隱身能力等綜合性能。簡言之,稀土在艦船中應(yīng)用正是方興未艾、前景可期。


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