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發布日期︰2020-11-26 18:05 來源︰http://www.sdrcl.com 點擊︰

導讀︰軍用新材料按其用途可分為結構材料和功能材料兩大類可狠,廣泛應用于航空愿望、航天视线全、兵器和船艦等領域中粉纯洁。文章對二者進行了綜述毒毒对,並就及其在軍工領域的相關應用;並討論了其今後的發展趨勢明白躲。


1引言

國無防不立’汗哦,民無防不安王枪。作為一個國家广告、一個民族较重要,最重要的無非兩件大事︰一個是發展問題六岁,一個是安全問題发烧。國防是人類社會發展與安全需要的產物大烟馆,它是關系到國家和民族生死存亡的根本大計叫月。

現代國防以軍事力量為核心故意打,還包括有關的非軍事力量;它重視國家的戰爭潛力一下骑,特別是戰時的動員效率;它還是以經濟和科技為主的綜合實力的競爭0这几。材料技術作為國家科技發展規劃中最為關鍵的領域之一她反驳,與信息技術洗睡、生物技術够接受、能源技術一起拨开,被公認為是當今社會及今後相當長時間內總攬全局的高新技術揭他。材料高新技術還是支撐當今人類文明的現代工業關鍵技術她爽朗,用于軍事領域的軍用新材料技術是發展高新技術武器的物質基礎浓烈确,也是一個國家國防力最最重要的物質基礎直占据。

出于自身利益及世界形勢的考量同辈弟,每個國家都需要且必須建立強大的國防情佑外。因而開發具有自主知識產權的現代化尖端武器小猪起,對國家安全而言就顯得尤為重要我整治。而就目前現有的材料品種十人忽、規格俊脖、性能及冶煉工藝方式已遠遠不能滿足高新武器發展的需求卡走去,有時甚至成為制約武器研究開發的“瓶頸”别人一,在這種背景下累,軍用材料技術便應運而生露馅。目前顽抗,世界範圍內的軍用新材料技術已有上萬種雾飘忽,並以每年5%的速度遞增待下一,正向高功能化戏狠狠、超高能化尽管敏、復合輕量和智能化的方向發展床里。

2 新材料技術在軍工方面的應用

軍用新材料按其用途可分為結構材料和功能材料兩大類伙知道,廣泛應用于航空要战、航天样高深、兵器和船艦等領域中意思疯。

2.1軍用結構材料

隨著現代科學技術的發展求购单,武器裝備的技術密集程度越來越高商贸,正在從機械化戰爭向信息化戰爭演變套装外,武器裝備向精確制導方向發展殿下竟。因此人刚愎,對軍用材料提出了更高起手式、更新的要求惊爆。

2.1.1鎂合金

鎂合金作為最輕的工程金屬材料原本显,具有比重輕抗议声、比強度及比剛度高开始动、阻尼性及導熱性好决断出,電磁屏蔽能力強内部、以及減振性好等一系列獨特的性質大厦,極大的滿足了航空航天刷蓝水、現代武器裝備等軍工領域的需求全补上。

鎂合金在軍工裝備上有諸多應用面坐,如坦克座椅骨架前里、車長鏡这些人、炮長鏡特别好、變速箱箱體他上辈、發動機機濾座白胖、進出水管机智、空氣分配器座但出现、機油泵殼體前开口、水泵殼體这种拥、機油熱交換器这一端、機油濾清器殼體先存起、氣門室罩雄入城、呼吸器等車輛零部件;戰術防空導彈的支座艙段與副翼蒙皮时遗落、壁板他侧身、加強框更没、舵板疼死、隔框等彈箭零部件;殲擊機留德、轟炸機行赌博、直升機百花茶、運輸機要挨老、機載雷達渍、地空導彈闪~~~、運載火箭白搭、人造衛星等飛船飛行器構件腿扫。鎂合金重量輕对治安、比強度和剛度好手阻挡、減振性能好位、電磁干擾要挣脱、屏蔽能力強等特點能滿足軍工產品對減重过更、吸噪随便点、減震你搞什、防輻射的要求数年轮。在航空航天和國防建設中佔有十分重要的地位内外分,是飛行器成声,衛星颜料画,導彈皇飘荡,以及戰斗機和戰車等武器裝備所需的關鍵結構材料可误。

2.1.2鋁合金

鋁合金一直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料之一流汗。鋁合金材料具有密度低果您回、強度高定决心、加工性能好等特點很稳,作為結構材料夸奖,因其加工性能優良具上,可制成各種截面的型材眼处、管材时收缩、高筋板材等很苍白,以充分發揮材料的潛力眼神送,提高構件剛出第二、強度接口道。所以好开心,鋁合金是武器輕量化首選的輕質結構材料腾去。

鋁合金的發展趨勢是追求高純降十级、高強被告知、高韌和耐高溫你分,在軍事工業中應用的鋁合金主要有鋁鋰合金小型、鋁銅合金和鋁鋅鎂合金卡通版。新型鋁鋰台金應用于航空工業中验证过,預計飛機重量將下降8%~15%;鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁導彈殼體的候選結構材料长谁。隨著航空航天業的迅速發展考官外,鋁鋰合金的研究重點仍然是解決厚度方向的韌性差和降低成本的問題立刻使。

2.1.3結構陶瓷

常用的結構陶瓷材料主要包括︰氧化鋁平凡人、氧化鉛被动、氮化 他左手、碳化 间22、氮化鋁及其復合材料等陌好奇。由于結構陶瓷材料通常具有高強你先、高硬被弹、耐高溫阶段最、耐腐蝕她可、耐磨損的特性奋起,因而在國防此神技、軍工領域具有廣泛的應用被呛。

陶瓷材料是當今世界上發展晟快的高技術村料音突,它已經南單相陶瓷發展到多相復合陶瓷态度都。結構陶瓷材料因其耐高溫甘毁灭、低密度师剿灭、耐磨損及低的熱膨脹系數等諸多優異性能敢赌,在軍事工業中有著良好的應用前景小三既。利用結構陶瓷的高硬度最诡异、高耐磨性可以制備陶瓷刀具敢下手、陶瓷軸承语气多、防彈裝甲补品、各種閥門大学、耐磨襯里俊俏、密封環;利用結構陶瓷的耐高溫性能可以制備高溫陶瓷熱交換器找忧伤、汽車尾氣過濾器席、燃氣輪機高溫過流部件;利用結構陶瓷的透明性可以制備透明燈管咐嘱咐、導彈窗口材料等断重复。

2.1.4超高強度鋼

超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200MPa和1400MPa的鋼腿上,它是為了滿足飛機結構上要求高比強度的材料而研究和開發的决定翘。超高強度鋼不僅具有高的抗拉強度院长本,還具有一定塑性和韌性遭雷劈、小的缺口敏感性尴尬过、高的疲勞強度忘乎、一定的抗蝕性曾停下、良好的工藝性能被外、符合資源情況及價格低廉等優點尿起夜,在航空工業的應用越來越廣泛全被压。超高強度鋼大量用于制造火箭發動機外殼长叫,飛機機身骨架推销、蒙皮和著陸部件以及高壓容器和一些常規武器意识虽。由于鈦合金和復合材料在飛機上應用的擴大染蛇身,鋼在飛機上用量有所減少雨吊起,但是飛機上的關鍵承力構件仍采用超高強度鋼制造魔法技。目前同宿舍,在國際上有代表性的低合金超高強度鋼300M脚下一,是典型的飛機起落架用鋼K大玩。此外他表现,低合金超高強度鋼D6AC是典型的固體火箭發動機殼體材料树根上。超高強度鋼的發展趨勢是在保證超高強度的同時老泰坦,不斷提高韌性和抗應力腐蝕能力可怜相。

2.1.5先進高溫合金

高溫合金在600~1200℃高溫下能承受一定應力並具有抗氧化或抗腐蝕能力的合金最紧,具有較高的高溫強度c房屋,良好的抗氧化和抗腐蝕性能攻击起,良好的疲勞性能育、斷裂韌性等綜合性能廣泛應用于航空众人吓、航天愈发、石油守势、化工影响下、艦船的一種重要材料咒骂道。

按基體元素來分生活,高溫合金又分為鐵基亚提出、鎳基回合下、鈷基等高溫合金拨开。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到750~780℃差点忍,對于在更高溫度下使用的耐熱部件太讨厌,則采用鎳基和難熔金屬為基的合金远去。 鎳基高溫合金在整個高溫合金領域佔有特殊重要的地位够威胁,它廣泛地用來制造航空噴氣發動機但代、各種工業燃氣輪機最熱端部件愁断肠。若以150MPA~100H持久強度為標準月夜一,而目前鎳合金所能承受的最高溫度>1100℃观战中,而鎳合金約為950℃一声停,鐵基的合金<850℃老天总,即鎳基合金相應地高出150℃至250℃左右这些更。所以人們稱鎳合金為發動機的心髒介绍他。目前苏末则,在先進的發動機上腊肠各,鎳合金已佔總重量的一半软嫩嫩,不僅渦輪葉片及燃燒室发上站,而且渦輪盤甚至後幾級壓氣機葉片也開始使用鎳合金算很多。與鐵合金相比程式化,鎳合金的優點是︰工作溫度較高花岗岩,組織穩定我死命、有害相少及抗氧化搞腐蝕能力大我死。與鈷合金相比值标准,鎳合金能在較高溫度與應力下工作级榜差,尤其是在動葉片場合武魂骤。

2.1.6復合材料

復合材料是指兩種以上不同性質或不同結構物質組合而成的材料略微细,通常由基體材料與增強劑組成抛飞。先進復合材料比通用復合材料具有更高綜合性能心生出,它包括樹脂基復合材料三兽算、金屬基復合材料自己可、陶瓷基復合材料和碳基復合材料等暴力女,它在軍事工業的發展中起著舉足輕重的作用挺顺耳。先進的復合材料具有高強度很多咧、高模量他坐镇、耐燒蝕我体内、抗侵蝕劈啪声、抗核成熟女、抗粒子雲果对上、透波被焚烧、吸波要怪物、隱身真怕找、抗高速撞擊等一系列優點压力,是國防工業發展中最重要的一類工程材料一转折。

復合材料正在迅速發展成為航天航空工業的基本結構材料过大半。高性能聚合物基復合材料在航空航天工業的用量佔其全部用量的80%边吃起。由于碳縴維具有高比強度一眨、比模量气血、低熱膨脹系數和高導熱性等獨特性能赶我我,因而由其增強的復合材料用作航空航天結構材料仿真,減重效果十分顯著这奖励,顯示出無可比擬的巨大應用潛力抓住它。例如上认可,碳縴維增強樹脂燼復合材料用做航天飛機艙門美色、機械臂和壓力容器等约成立,此外建,還將其在火箭與導彈的減重谁最大、飛機的主承力結構很离奇,在雷達波隱身材料方面这群,除涂層外船票,復合材料作為結構隱身材料正日益引起人們的關注势端坐,主要為碳縴維增強熱固性樹脂基復合材料(如C/EP卡模拟、C/PI或C/BMI)和熱塑性樹脂基復合材料(C/PEEK都沉默,C/PPS)赶快回,目前已經得到了某些應用脸都黑。

2.1.7金屬間化合物

金屬間化合物具有長程有序的超點陣結構杂草,保持很強的金屬鍵結合他凑什,使它們具有許多特殊的理化性質和力學性能想战斗。金屬間化合物具有優異的熱強性安阳,近年來已成為國內外積極研究的重要的新型高溫結構材料九次。在軍事工業中面比,金屬間化合物已被用于制造承受熱負荷的零部件上;在兵器工業領域更,坦克發動機增壓器渦輪材料為K18鎳基高溫合金下班,因其比重大刚认识、起動慣量大而影響了坦克的加速性 能老师报,應用鈦鋁金屬聞化合物及其由氧化鋁没走、碳化 縴維增強的復合輕質耐熱新材料解彤,可以大大改善坦克的起動性能刻,提高戰場上的生存能力它计较。此外世最强,金屬問化合物還可用于多種耐熱部件医生正,減輕重量己获,提高可靠性與戰技指標愤懑。

2.2軍用功能材料

功能材料是指利用聲这首曲、光包括你、電哦~你、磁它存、熱断吞吐、化登岛、生化等效應杀画上,將能量從一種形式轉化為另一種形式的材料大人自。功能材料很多下帮你,如光電功能材料挤出水、貯氫功能材料晚霞、阻尼減震材料玫瑰路、隱身材料等我施展。

2.2.1 光電功能材料

光電功能材料是指在光電子技術中使用的材料疑团,它能將光電結合的信息傳輸與處理忙做事,是現代信息科技的重要組成部分骚扰貌。光電功能材料在軍事工業中有著廣泛的應用明天醒。碲鎘汞去完成、銻化銦是紅外探測器的重要材料;硫化鋅系统店、硒化鋅像棉花、砷化鎵主要用于制作飛行器我直接、導彈以及地面武器裝備紅外探測系統的窗口象上面、頭罩打赢我、整流罩等已经忘。氟化鎂具有較高的透過率注目、較強的抗雨蝕3571、抗沖刷能力被摆,它是較好的紅外透射材料绿地。激光晶體和激光玻璃是高功率和高能量固體激光器的材料消气,典型的激光材料有紅寶石晶體唐三肩、摻釹釔鋁石榴石颤抖过、半導體激光材料等——赖。

2.2.2貯氫功能材料

某些過渡簇金屬顺序,合金和金屬問化合物我尽,由于其特殊的晶格結構的原因手指饶,氫原子比較容易透入金屬晶格的四面體或八面體間隙位中人运气,形成了金屬氫化物翻记录,這種材料稱為貯氫材料最好踩。

在兵器工業中跟他打,坦克車輛使用的鉛酸蓄電池因容量低下自己、自放電率高而需經常充電级五级,此時維護和搬運十分不便魔力可。放電輸出功率容易受電池壽命油条、充電狀態和溫度的影響做献祭,在寒冷的氣候條件下嫌弃谈,坦克車輛起動速度會顯著減慢发人,甚至不能起動成份,這樣就會影響坦克的作戰能力另一男。貯氫合金蓄電池具有能量密度高轻抚摸、耐過充隐隐、抗震过几十、低溫性能好返飞出、壽命長等優點他迈,在未來主戰坦克蓄電池發展過程中具有廣闊的應用前景麟玩去。

2.2.3阻尼減震材料

阻尼是指一個自由振動的固體即使與外界完全隔離没打全,它的機械性能也會轉變為熱能的現象大师猜。采用高阻尼功能材料的目的是減震降嗓这轻轻,因此阻尼減震材料在軍事工業中具有十分重要的意義唐门极。

2.2.4隱身材料

現代攻擊武器的發展她更多,特別是精確打擊武器的出現自体内,使武器裝備的生存力受到了極大的威脅倒刺更,單純依靠加強武器的防護能力已不實際啥新意。采用隱身技術您才,使敵方的探測他苦、制導神匠、偵察系統失去功效我胳膊,從而盡可能地隱蔽自己破晓,掌握戰場的主動權006751,搶先發現並消滅敵人表示说,己成為現代武器防護的重要發展方向想念你。隱身技術的最有效手段是采用隱身材料漂亮MM。

隱身材料有毫米波結構吸波材料幸霉、毫米波橡膠吸波材料和多功能吸波涂料等晓盗点,它們不僅能夠降低毫米波雷達和毫米波制導系統的發現三千—、跟蹤和命中的概率茶饮,而且能夠兼容可見光唐三鼻、近紅外偽裝和中遠紅外熱迷彩的效果生命要。近年來听铮铮,國外在提高與改進傳統隱身材料的同時够平静,正致力于多種新材料的探索句流氓。晶須材料我拍开、納米材料起点方、陶瓷材料我叫素、手性材料玩世、導電高分子材料等逐步應用到雷達波和紅外隱身材料女暗影,使涂層更加薄型化要最、輕量化道炫丽。納米材料因其具有極好的吸波特性你弄丢,同時具備了寬頻帶件下、兼容性好算放水、厚度薄等特點朱雀可,發達國家均把納米材料作為新一代隱身材料加以研究和開發;國內毫米波隱身材料的研究起步于上世紀80年代中期主要作,研究單位主要集中在兵器系統表演赛。經過多年的努力先亮起,預研工作取得了較大進展牙投,該項技術可用于各類地面武器系統的偽裝和隱身排,如主戰坦克唐三退、155毫米先進加榴炮系統及水陸兩用坦克等颓丧。

目前胜负并,世界上正在研制的第5代超音速殲擊機独行日,其機體結構采用復合材料十足、翼身融合體和吸波涂層前无往,使其真正具有了隱身功能禁术,而電磁波吸收型涂料你坐、電磁屏蔽型涂料已開始在隱身飛機上涂裝;美國和俄羅斯的地對空導彈正在使用質外露、寬頻帶吸收像记、熱穩定性好的隱身材料大陆都。可以預見你巴,隱身技術的研究和應用已成為世界各國國防技術中最重要的課題之一壁垒。

3 軍用新材料技術的發展趨勢

從今後軍工企業發展趨勢來看前两方,用于軍事工業的新材料要求具有較高的技術含量多焦躁,世界範圍內的軍用新材料正向高功能化足吃、超高功能化我识人、復合輕量和智能化的方向發展蛋壳。軍事高技術的發展要求材料不再是單一的結構材料他运。在這種條件下引怪,軍用復合材料應運而生稻田。2l世紀復合材料的發展方向是低成本腐败、高性能尺长、多功能和智能化负责起。 我國軍用材料經過多年發展我放你,已取得長足進步一甜,但也存在“多我自恋、雜牙笑开、散”的問題剑哥,系列化嘴封、通用化較差水潭畔,影響了軍用材料科研的整體效益和對于武器裝備研制生產的保障能力名字实,為此需要建立適合我國國情的軍用材料體系耗竟。

回首過去飞机上,國防建設和兵器工業的發展得益于材料科學的發展她纠缠,展望未來靡,材料科學的進步將給國防建設提供強有力的保障容发。


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