由于含有稀土的化合物其質(zhì)量和性能會(huì)得到大幅度的提升，就好像少量的味精就能提升菜肴的鮮美程度一樣，因此，稀土也被稱為“現(xiàn)代工業(yè)的味精”。
土星五號(hào)運(yùn)載火箭的陀螺儀使用稀土永磁材料
▏使命必達(dá)全靠它
稀土化合物
運(yùn)載火箭分秒不差地把有效載荷送達(dá)到地球軌道；導(dǎo)彈要跨越戰(zhàn)區(qū)準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定位置并成功擊毀目標(biāo)，這些都離不開精確的導(dǎo)航系統(tǒng)和導(dǎo)引裝置。
眾所周知，導(dǎo)航和導(dǎo)引裝置非常精密且復(fù)雜。從工作原理上來說，它們都離不開一個(gè)可以進(jìn)行精確調(diào)節(jié)的穩(wěn)定磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)一般是通過永磁材料來實(shí)現(xiàn)的。
其實(shí)，早期所用的鐵氧永磁材料，想要形成一個(gè)滿足要求的磁場(chǎng)源，整個(gè)設(shè)備就必須做得很大，而且性能還不可靠。然而稀土永磁材料的問世，成功地解決了這一問題。
稀土永磁材料是稀土金屬原子與過渡金屬原子所構(gòu)成的金屬間化合物為基礎(chǔ)的永磁材料。相比于鐵氧材料它具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積的特點(diǎn)，發(fā)展至今形成了釤鈷永磁和銣鐵硼兩大稀土永磁材料系列。
銣鐵硼的磁能積可達(dá)到鐵氧材料的數(shù)十倍，也被稱為“永磁之王”，但由于其熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性不如釤鈷，因此兩大系列的稀土永磁材料在不同電磁系統(tǒng)和設(shè)備中都有廣泛應(yīng)用。它們具備優(yōu)異性能的同時(shí)還具備了體積小、重量輕等特點(diǎn)，十分貼合航天裝備的需求。
在火箭導(dǎo)航系統(tǒng)的陀螺儀中，是用釤鈷永磁輻射環(huán)來控制電機(jī)速度，調(diào)整火箭方向，助其準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道的。
另外，導(dǎo)彈的制導(dǎo)方式雖然多樣，但無論是射頻制導(dǎo)、光學(xué)制導(dǎo)還是多模復(fù)合制導(dǎo)，稀土材料都不可或缺。無論是主動(dòng)還是被動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)，雷達(dá)需要永磁體形成的磁場(chǎng)來控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)高頻或超高頻振蕩，以及微波信號(hào)的放大和接收。而雷達(dá)微波發(fā)射系統(tǒng)的環(huán)形器和微波接收系統(tǒng)的隔離器一般都由銣鐵硼材料制成。
在光學(xué)制導(dǎo)中，稀土材料的應(yīng)用就更加廣泛了，電視制導(dǎo)使用的特種玻璃、攝像頭的鏡頭都需要使用稀土材料來提升特定的性能。
激光制導(dǎo)則完全建立在稀土材料的基礎(chǔ)之上。目前，世界上大約有90%的激光材料都涉及到稀土，其中以稀土石榴石體系應(yīng)用最為廣泛，它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性，吸收和發(fā)射譜線都是均勻增寬，熒光譜很窄，是脈沖激光器的核心。
另外，對(duì)于光纖制導(dǎo)的導(dǎo)彈來說，鈥和鐿是通訊和放大器件必不可少的原材料。
▏精準(zhǔn)動(dòng)作仰仗它
稀土永磁電機(jī)
稀土永磁材料擁有高磁能積的特點(diǎn)，使采用稀土永磁材料制成的電機(jī)具備重量輕、體積小、輸出功率大、動(dòng)態(tài)特性好、控制精度高、能耗低、可靠性高、壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、形狀靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別適合軌道飛行器上工作環(huán)境惡劣、需要可靠精準(zhǔn)控制動(dòng)作的作動(dòng)系統(tǒng)。
衛(wèi)星上提供能源、實(shí)現(xiàn)通訊觀測(cè)和遙測(cè)功能的各種設(shè)備的展開機(jī)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)都使用了稀土永磁電機(jī)來作為驅(qū)動(dòng)。
比如，我國(guó)的風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星，它的太陽(yáng)能電池陣展開機(jī)構(gòu)使用的就是釤鈷永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)；北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的天線展開機(jī)構(gòu)則使用的是銣鐵硼永磁有刷直流電機(jī)；風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星的太陽(yáng)光源測(cè)試伺服系統(tǒng)使用的是稀土永磁電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了其超強(qiáng)的控制精度，系統(tǒng)運(yùn)行5年零8個(gè)月，誤差僅為1秒。
稀土永磁電機(jī)還廣泛地應(yīng)用在其他軌道飛行器和航天器的作動(dòng)器上。比如，我國(guó)的神舟載人飛船交會(huì)對(duì)接系統(tǒng)的捕獲鎖、對(duì)接鎖以及用于吸收對(duì)接碰撞能量的電磁阻尼器都采用稀土永磁電機(jī)；導(dǎo)彈上用于控制導(dǎo)彈飛行姿態(tài)的方向舵也是靠稀土永磁電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。
一些衛(wèi)星載荷上還會(huì)利用稀土超磁致伸縮材料，做成高響應(yīng)速度、高控制精度的致動(dòng)器或微型馬達(dá)，用來實(shí)現(xiàn)精確定位、精密位移和降噪減震等功能，主要應(yīng)用在衛(wèi)星上的光學(xué)觀測(cè)設(shè)備上。
比如，用于探測(cè)宇宙中奇異物質(zhì)（比如暗物質(zhì)和反物質(zhì)）的阿爾法磁譜儀上的魔環(huán)結(jié)構(gòu)永磁體就使用了銣鐵硼材料來形成均勻磁體。
衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播所用的微波管是使用前文提到過的稀土永磁材料，來實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)放大和接收的功能的。
▏多種領(lǐng)域應(yīng)用它
稀土材料的主動(dòng)雷達(dá)引導(dǎo)頭
稀土永磁材料還被用在航天領(lǐng)域的多個(gè)方面。
比如，近年來，科研人員開始在衛(wèi)星和深空探測(cè)器上逐漸應(yīng)用的電磁推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，就使用了稀土永磁材料來形成磁場(chǎng)。
航天器和導(dǎo)彈上用于監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)的很多傳感器也都使用了稀土永磁材料來將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
吸波稀土材料對(duì)于導(dǎo)彈隱身性能的提升非常有利，這種材料具有非常薄、質(zhì)量輕、吸收頻帶寬、吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，未來都具有應(yīng)用于隱身導(dǎo)彈上的潛質(zhì)。
稀土非常有意思，除了可以實(shí)現(xiàn)金屬材料的組織優(yōu)化，大幅提升合金的強(qiáng)度和可塑性之外，還能實(shí)現(xiàn)合金材料內(nèi)部的細(xì)化，大大改善金屬材料的機(jī)械性能、物理性能和加工性能。
目前，稀土鎂合金已經(jīng)代替鋁合金應(yīng)用于航天器的艙門和口蓋等部位。用了稀土鎂合金之后，大幅降低了結(jié)構(gòu)的重量。
另外，在航天器和導(dǎo)彈產(chǎn)品上應(yīng)用得比較廣泛的鈦合金熔模精密鑄造中，有稀土成分的氧化釔型殼不僅性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉，在比重、硬度和對(duì)鈦液的穩(wěn)定性方面也都有較高水平。
如果說鋼鐵產(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展的標(biāo)尺，那么稀土材料的應(yīng)用則體現(xiàn)的一個(gè)國(guó)家高技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)力。隨著人類社會(huì)向信息化、智能化的不斷深入發(fā)展，被譽(yù)為“新材料、新技術(shù)之母”的稀土材料必將發(fā)揮更大的作用，尤其是在航天高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用也將越來越普遍。[中國(guó)航天報(bào)]
