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稀土材料在船舶制造过程中的应用前景可期
2022/4/22 16:09:52


我国在这方面的研究与应用晚于相关发达国家,但也取得了一定成绩并在迎头赶上。二零一六年中车集团电机公司与相关公司企业签订了船用稀土永磁同歩牵引电机合同,可提供80KW等永磁电机及配套变频器,实现了油改电,运营成本降低10%以上,同时减少了污染和碳排放,该电机将广泛用于内河船运、景区、港口、轮渡等中小船只。2017年,我国研制的第一艘全电动式船只试航成功,该船可载2000吨货物,充电2小时可续航80km。
对2014年~2024年全世界电动式船只、中小型潜水艇、全自动水上航行器等的市场前景、性能、成本等内容开展了预测,认为其市场容量由2013年的26亿美元将增加到2024年的73亿美元,而大功率电动船市场将增长3倍以上。
稀土防辐射涂料用在舰船相关部位可起到防辐射作用。选用Tb、Dy、Fe的稀土超磁致伸缩材料,通常称为Terfenol-D,用这种材料制成的水生换能器,在相同体积条件下,其共振频率是压电陶瓷的1/4~1/3,射出频率高10倍以上,是用来制作水下声纳的理想材料,可实现在较远距离探知敌方舰艇的方位。在民用方面,可用于探测鱼群的位置等和探测地质情况的仪器。
早在1983年利用Sc制作的GsGG晶体研发成功,即Gd3Sc2Ga3O12激光晶体,可用于潜水艇水下激光发生器以及其他重要应用场景。
炸弹的精准制导有多种方式,激光制导是最重要的方式之一。对打击目标直射激光束,选用每秒钟射出十几个单脉冲的YAG:Nd激光发生器,对单脉冲开展编码,光单脉冲能自导导弹响应,防止对导弹发射干扰和躲避敌方障碍。
舰船不论大型抑或中小型,都需要大量的照明灯具,用于轮机舱、驾驶舱、船员休息、弹药库等各船室的照明,总耗电量也不可忽视。而电力来源于柴油机、燃气轮机或核反应堆等驱动发电获得,舰船携带油料有限,为此节约电力消耗非常必要。各种稀土发光材料制作的灯具节能、高效,在舰船上有广泛应用,如三基色节能灯、LED灯、高压汞灯等,这些灯具所用的发光材料均含有Y、Eu、Ce、Tb等稀土元素(Y、Eu、Ce是高丰度稀土元素)。

稀土高分子X射线防护材料、稀土高分子中子辐射防护材料都可以在舰船中找到用武之地,如后者的热中子屏蔽效果比无稀土高分子材料高5~6倍,其中添加了Sm、Eu、Gd、Dy等元素的材料性能为最佳。

由此可见,以稀土永磁、稀土发光、稀土晶体为代表的稀土功能材料,以稀土钢、稀土铸铁、稀土有色金属、稀土有机化合物为代表的稀土结构材料,已经在舰船中得到日益广泛的应用。随着稀土材料性能的持续改进,性价比的不断提升,以及新的稀土功能材料和结构材料的问世,可以预见稀土在舰船中将有更多的用武之地。稀土在舰船中的应用,将有力地加快舰船的自动化、智能化升级,节省舰船及部件重量,减少油料消耗,进而提高舰船的续航能力、隐身能力等综合性能。简言之,稀土在舰船中应用正是方兴未艾、前景可期。


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