Semakan status permohonan dan trend pembangunan 16 bahan baru ketenteraan utama (1）

Teknologi bahan sentiasa menjadi bidang yang sangat penting dalam rancangan pembangunan saintifik dan teknologi negara -negara di seluruh dunia. Bersama -sama dengan teknologi maklumat, bioteknologi, dan teknologi tenaga, ia diiktiraf sebagai teknologi tinggi yang meliputi keadaan keseluruhan manusia dalam masyarakat hari ini dan untuk jangka masa yang cukup lama di masa depan. Bahan Teknologi Tinggi juga merupakan teknologi utama industri moden yang menyokong tamadun manusia hari ini, dan ia juga merupakan asas yang paling penting bagi pertahanan negara negara. Industri pertahanan sering menjadi pengguna keutamaan pencapaian teknologi bahan baru, dan penyelidikan dan pembangunan teknologi bahan baru memainkan peranan penting dalam pembangunan industri pertahanan dan senjata dan peralatan.

Kepentingan strategik bahan ketenteraan baru bahan ketenteraan baru adalah asas asas generasi baru senjata dan peralatan, dan juga teknologi utama dalam bidang ketenteraan dunia hari ini. Teknologi Bahan Baru Tentera adalah teknologi bahan baru yang digunakan dalam bidang ketenteraan, yang merupakan kunci kepada senjata dan peralatan canggih moden dan bahagian penting teknologi tinggi tentera. Negara -negara di seluruh dunia telah sangat penting untuk pembangunan teknologi bahan ketenteraan baru. Mempercepat pembangunan teknologi bahan ketenteraan baru adalah prasyarat penting untuk mengekalkan kepimpinan ketenteraan.

Status permohonan bahan ketenteraan baru bahan ketenteraan baru boleh dibahagikan kepada dua kategori: bahan struktur dan bahan berfungsi mengikut kegunaan mereka. Mereka terutamanya digunakan dalam industri penerbangan, industri aeroangkasa, industri senjata dan industri pembuatan kapal.
Bahan Struktur Ketenteraan 1. Aloi aluminium aloi aluminium selalu menjadi bahan struktur logam yang paling banyak digunakan dalam industri ketenteraan. Aloi aluminium mempunyai ciri -ciri ketumpatan rendah, kekuatan tinggi dan prestasi pemprosesan yang baik. Sebagai bahan struktur, ia boleh dijadikan profil, paip, plat tinggi yang berlainan dari pelbagai bahagian silang kerana prestasi pemprosesan yang sangat baik, untuk memberikan permainan penuh kepada potensi bahan dan meningkatkan ketegaran dan kekuatan komponen . Oleh itu, aloi aluminium adalah bahan struktur ringan yang disukai untuk senjata ringan. Dalam industri penerbangan, aloi aluminium digunakan terutamanya untuk mengeluarkan kulit pesawat, bulkheads, rasuk panjang dan bar mengasah; Dalam industri aeroangkasa, aloi aluminium adalah bahan penting untuk melancarkan kenderaan dan kawasan struktur kapal angkasa. Dalam bidang senjata, aloi aluminium telah berjaya digunakan dalam kenderaan pertempuran infantri dan kenderaan pengangkutan perisai. Pistol Howitzer yang baru dibangunkan juga menggunakan sejumlah besar bahan aloi aluminium baru. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, penggunaan aloi aluminium dalam industri aeroangkasa telah menurun, tetapi ia masih merupakan salah satu bahan struktur utama dalam industri ketenteraan. Trend pembangunan aloi aluminium adalah untuk meneruskan kesucian yang tinggi, kekuatan tinggi, ketahanan tinggi dan rintangan suhu tinggi. Aloi aluminium yang digunakan dalam industri ketenteraan terutamanya termasuk aloi aluminium-lithium, aloi aluminium-tembaga (siri 2000) dan aloi aluminium-zink-magnesium (7000 siri). Aloi aluminium-lithium baru digunakan dalam industri penerbangan, dan diramalkan bahawa berat pesawat akan turun sebanyak 8 ~ 15%; Aloi aluminium-lithium juga akan menjadi bahan struktur calon untuk kapal angkasa dan kerang peluru berpandu berdinding nipis. Dengan perkembangan pesat industri aeroangkasa, tumpuan penyelidikan aloi aluminium-lithium masih untuk menyelesaikan masalah ketangguhan yang buruk dalam arah ketebalan dan mengurangkan kos. 2. Aloi magnesium sebagai bahan logam kejuruteraan yang paling ringan, aloi magnesium mempunyai siri sifat unik seperti graviti spesifik cahaya, kekuatan khusus yang tinggi dan kekakuan spesifik, redaman yang baik dan kekonduksian terma, keupayaan perisai elektromagnetik yang kuat, dan pengurangan getaran yang baik, yang sangat besar memenuhi keperluan bidang tentera seperti aeroangkasa, senjata moden dan peralatan. Aloi magnesium digunakan secara meluas dalam peralatan ketenteraan, seperti bingkai tempat duduk tangki, cermin komander, cermin penembak, perumahan kotak gear, tempat duduk penapis enjin, salur masuk air dan paip keluar, kerusi pengedar udara, perumahan pam minyak, perumahan pam air, penukar haba minyak, perumahan penapis minyak, penutup injap, pernafasan dan bahagian kenderaan lain; Kompartemen sokongan peluru berpandu pertahanan udara taktikal dan kulit aileron, panel dinding, bingkai tetulang, plat kemudi, bulkhead dan bahagian peluru berpandu lain; Jet pejuang, pengebom, helikopter, pesawat pengangkutan, radar udara, peluru berpandu permukaan ke udara, kenderaan pelancaran, satelit dan komponen kapal angkasa yang lain. Aloi magnesium adalah ringan, baik dalam kekuatan dan kekakuan tertentu, baik dalam pengurangan getaran, gangguan elektromagnet, dan kuat dalam keupayaan melindungi, yang dapat memenuhi keperluan produk ketenteraan untuk pengurangan berat badan, penyerapan bunyi, penyerapan kejutan, dan perlindungan radiasi. Ia menduduki kedudukan yang sangat penting dalam pembinaan aeroangkasa dan pertahanan negara, dan merupakan bahan struktur utama yang diperlukan untuk pesawat, satelit, peluru berpandu, pejuang, tangki dan senjata dan peralatan lain. 3. Aloi aloi titanium titanium mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi (441 ~ 1470mpa), ketumpatan rendah (4.5g/cm³), rintangan kakisan yang sangat baik, kekuatan ketahanan suhu tinggi tertentu pada 300 ~ 550 darjah dan ketahanan kesan suhu rendah yang baik, dan adalah ideal Bahan struktur ringan. Aloi Titanium mempunyai ciri -ciri fungsional superplasticity. Dengan menggunakan teknologi ikatan pembentukan superplastik, aloi boleh dijadikan produk dengan bentuk yang kompleks dan dimensi yang tepat dengan sedikit tenaga dan penggunaan bahan. Penggunaan aloi titanium dalam industri penerbangan adalah terutamanya untuk membuat bahagian struktur pesawat pesawat, peralatan pendaratan, rasuk sokongan, cakera pemampat enjin, bilah dan sendi; Dalam industri aeroangkasa, aloi titanium digunakan terutamanya untuk membuat komponen beban, bingkai, silinder gas, kapal tekanan, casing pam turbin, casing enjin roket pepejal dan muncung dan bahagian lain. Pada awal tahun 1950 -an, titanium tulen industri digunakan untuk mengeluarkan perisai haba, penutup ekor, brek laju dan bahagian struktur lain dari pesawat belakang pada beberapa pesawat tentera; Pada tahun 1960-an, penggunaan aloi titanium dalam struktur pesawat berkembang ke gelongsor flap, bigheads galas beban, rasuk gear pendaratan dan struktur beban besar yang lain; Sejak tahun 1970 -an, penggunaan aloi titanium dalam pesawat tentera dan enjin telah meningkat dengan pesat, dari pejuang ke pengebom tentera yang besar dan pesawat pengangkutan. Penggunaannya dalam pesawat F14 dan F15 menyumbang 25% daripada berat struktur, dan penggunaannya dalam enjin F100 dan TF39 masing -masing mencapai 25% dan 33%; Selepas tahun 1980 -an, bahan aloi titanium dan teknologi proses telah mencapai perkembangan selanjutnya, dan pesawat B1B memerlukan 90402 kg titanium. Di antara aloi titanium yang sedia ada untuk aeroangkasa, yang paling banyak digunakan ialah pelbagai jenis a+b jenis ti -6 al -4 v aloi. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, Barat dan Rusia telah berturut-turut membangunkan dua jenis aloi titanium yang baru, iaitu kekuatan tinggi, kepelbagaian tinggi, aloi titanium yang boleh dikimpal dan boleh dibentuk dan aloi titanium suhu tinggi, kekuatan tinggi, api. Kedua -dua aloi titanium maju ini mempunyai prospek aplikasi yang baik dalam industri aeroangkasa masa depan.

Dengan perkembangan peperangan moden, Tentera Darat memerlukan sistem howitzer maju pelbagai fungsi dengan kuasa yang besar, jarak jauh, ketepatan tinggi dan keupayaan tindak balas yang cepat. Salah satu teknologi utama sistem Howitzer Advanced adalah teknologi bahan baru. Ringan menara artileri, komponen, dan kenderaan perisai logam ringan adalah trend yang tidak dapat dielakkan dalam pembangunan senjata. Di bawah premis memastikan dinamik dan perlindungan, aloi titanium digunakan secara meluas dalam senjata tentera. Penggunaan aloi titanium dalam 155 brek artileri recoil bukan sahaja dapat mengurangkan berat badan, tetapi juga mengurangkan ubah bentuk laras pistol yang disebabkan oleh graviti, dengan berkesan meningkatkan ketepatan menembak; Sesetengah komponen berbentuk kompleks pada tangki pertempuran utama dan peluru berpandu pelbagai guna helikopter-tangki boleh dibuat daripada aloi titanium, yang bukan sahaja dapat memenuhi keperluan prestasi produk tetapi juga mengurangkan kos pemprosesan komponen. Untuk masa yang lama pada masa lalu, penggunaan aloi titanium sangat terhad kerana kos pembuatan yang tinggi. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, negara-negara di seluruh dunia secara aktif membangun aloi titanium kos rendah, sambil mengurangkan kos, mereka juga perlu meningkatkan prestasi aloi titanium. Di negara saya, kos pembuatan aloi titanium masih agak tinggi. Dengan peningkatan secara beransur -ansur penggunaan aloi titanium, mencari kos pembuatan yang lebih rendah adalah trend yang tidak dapat dielakkan dalam pembangunan aloi titanium. 4. Bahan Komposit 4.1 Bahan komposit berasaskan resin Bahan-bahan komposit berasaskan resin mempunyai proses yang membentuk yang baik, kekuatan khusus yang tinggi, modulus khusus yang tinggi, ketumpatan rendah, rintangan keletihan, penyerapan kejutan, rintangan kakisan kimia, sifat dielektrik yang baik, kekonduksian terma yang rendah dan lain-lain ciri -ciri, dan digunakan secara meluas dalam industri ketenteraan. Bahan komposit berasaskan resin boleh dibahagikan kepada dua kategori: termoset dan termoplastik. Bahan komposit berasaskan resin thermosetting adalah sejenis bahan komposit yang berdasarkan pelbagai resin termoset dan ditambah dengan pelbagai gentian pengukuhan; Walaupun resin termoplastik adalah sejenis sebatian polimer linear yang boleh dibubarkan dalam pelarut, dilembutkan dan dicairkan ke dalam cecair likat apabila dipanaskan, dan dikeraskan menjadi pepejal selepas penyejukan. Bahan komposit berasaskan resin mempunyai sifat komprehensif yang sangat baik, teknologi penyediaan mudah, dan bahan mentah yang banyak. Dalam industri penerbangan, bahan komposit berasaskan resin digunakan untuk mengeluarkan sayap pesawat, pesawat, kanard, ekor mendatar dan saluran enjin; Di dalam bidang aeroangkasa, bahan komposit berasaskan resin bukan sahaja bahan penting untuk kemudi, radar, dan saluran masuk udara, tetapi juga boleh digunakan untuk mengeluarkan shell penebat haba ruang pembakaran enjin roket pepejal, dan juga boleh digunakan sebagai Bahan tahan haba ablatif untuk muncung enjin. Bahan -bahan komposit resin cyanate baru yang dibangunkan pada tahun -tahun kebelakangan ini mempunyai kelebihan rintangan kelembapan yang kuat, sifat dielektrik gelombang mikro yang baik, dan kestabilan dimensi yang baik. Mereka digunakan secara meluas dalam pembuatan bahagian-bahagian struktur aeroangkasa, bahagian-bahagian struktur pesawat primer dan menengah, dan penutup antena radar. 4.2 Bahan komposit berasaskan logam Bahan komposit berasaskan logam mempunyai kekuatan khusus yang tinggi, modulus khusus yang tinggi, prestasi suhu tinggi yang baik, pekali pengembangan terma yang rendah, kestabilan dimensi yang baik, dan kekonduksian elektrik dan terma yang sangat baik. Mereka telah digunakan secara meluas dalam industri ketenteraan. Aluminium, magnesium, dan titanium adalah matriks utama bahan komposit berasaskan logam, dan bahan pengukuhan secara amnya boleh dibahagikan kepada tiga kategori: gentian, zarah, dan kumis. Antaranya, bahan-bahan komposit berasaskan aluminium yang diperkuatkan oleh zarah telah memasuki pengesahan model, seperti yang digunakan dalam pejuang F -16 sebagai sirip ventral dan bukannya aloi aluminium, dan kekakuan dan kehidupan mereka sangat bertambah baik. Aluminium bertetulang serat karbon dan bahan komposit berasaskan magnesium mempunyai kekuatan khusus yang tinggi, hampir dengan pekali pengembangan terma sifar dan kestabilan dimensi yang baik, dan berjaya digunakan untuk membuat kurungan satelit buatan, antena planar l-band, teleskop ruang, antennas satelol buatan, dan sebagainya; Bahan-bahan komposit berasaskan aluminium silikon karbida mempunyai prestasi suhu tinggi yang baik dan rintangan haus, dan boleh digunakan untuk membuat roket, komponen peluru berpandu, komponen sistem bimbingan inframerah dan laser, peranti avionik ketepatan, dan sebagainya; Bahan komposit berasaskan titanium serat karbida silikon mempunyai rintangan suhu tinggi dan rintangan pengoksidaan yang baik, dan merupakan bahan struktur yang ideal untuk enjin nisbah tujahan-ke-berat yang tinggi. Mereka telah memasuki peringkat ujian enjin lanjutan. Dalam bidang industri senjata, bahan komposit berasaskan logam boleh digunakan untuk ekor berkaliber yang stabil membuang sabot perisai penumpang perisai, anti-helikopter/anti-tangki enjin pepejal peluru berpandu dan bahagian lain untuk mengurangkan berat badan Warhead dan meningkatkan keupayaan tempur. 4.3 Komposit berasaskan seramik berasaskan seramik adalah istilah umum untuk bahan-bahan yang diperkuat dengan serat, kumis atau zarah dan digabungkan dengan matriks seramik melalui proses komposit tertentu. Ia dapat dilihat bahawa komposit berasaskan seramik adalah bahan multiphase yang terdiri daripada komponen fasa kedua yang diperkenalkan ke dalam matriks seramik. Ia mengatasi kelembutan bahan seramik yang wujud dan telah menjadi salah satu aspek yang paling aktif dalam penyelidikan sains bahan semasa. Komposit berasaskan seramik mempunyai ciri-ciri kepadatan rendah, kekuatan khusus yang tinggi, sifat termomekanik yang baik dan rintangan kejutan terma, dan merupakan salah satu bahan sokongan utama untuk pembangunan masa depan industri ketenteraan. Walaupun bahan seramik mempunyai prestasi suhu tinggi yang baik, mereka sangat rapuh. Kaedah untuk memperbaiki keburukan bahan seramik termasuk perubahan fasa yang mengasyikkan, pengeras mikrokrek, pengukuhan logam tersebar dan menguatkan serat berterusan. Komposit berasaskan seramik terutamanya digunakan untuk membuat injap muncung untuk enjin turbin gas pesawat, yang memainkan peranan penting dalam meningkatkan nisbah tujahan-ke-berat enjin dan mengurangkan penggunaan bahan api. 4.4 Komposit karbon karbon karbon-karbon adalah komposit yang terdiri daripada bantuan serat karbon dan matriks karbon. Komposit karbon-karbon mempunyai siri kelebihan seperti kekuatan khusus yang tinggi, rintangan kejutan terma yang baik, rintangan ablasi yang kuat, dan prestasi yang boleh direka bentuk. Perkembangan bahan komposit karbon-karbon berkait rapat dengan keperluan teknologi aeroangkasa yang ketat. Sejak tahun 1980-an, penyelidikan mengenai bahan komposit karbon-karbon telah memasuki tahap peningkatan prestasi dan memperluaskan aplikasi. Di dalam industri ketenteraan, penggunaan bahan komposit karbon karbon yang paling menarik adalah cap kerucut hidung karbon karbon anti-pengoksidaan dan sayap utama ruang ulang-alik, dan produk karbon-karbon terbesar adalah pad brek supersonik pesawat. Bahan komposit karbon-karbon terutamanya digunakan sebagai bahan ablatif dan bahan struktur terma dalam aeroangkasa. Khususnya, ia digunakan sebagai topi kerucut hidung peledak peluru berpandu intercontinental, muncung roket pepejal dan tepi sayap utama pengangkutan ruang. Pada masa ini, ketumpatan bahan muncung karbon-karbon maju adalah 1.87 ~ 1.97 g/sentimeter padu, dan kekuatan tegangan gelung adalah 75 ~ 115 MPa. Topi akhir peluru berpandu intercontinental jarak jauh yang baru-baru ini hampir semua diperbuat daripada bahan komposit karbon-karbon. Dengan pembangunan teknologi penerbangan moden, jisim pesawat yang semakin meningkat, dan kelajuan pendaratan penerbangan semakin meningkat, yang meletakkan keperluan yang lebih tinggi pada brek kecemasan pesawat. Bahan komposit karbon-karbon adalah ringan, tahan suhu tinggi, menyerap sejumlah besar tenaga, dan mempunyai sifat geseran yang baik. Pad brek yang diperbuat daripada mereka digunakan secara meluas dalam pesawat ketenteraan berkelajuan tinggi. 5. Kekuatan keluli keluli keluli ultra tinggi keluli adalah keluli dengan kekuatan hasil dan kekuatan tegangan melebihi 1200 MPa dan 1400 MPa masing-masing. Ia diteliti dan dibangunkan untuk memenuhi keperluan bahan kekuatan khusus yang tinggi dalam struktur pesawat. Oleh kerana pengembangan penggunaan aloi titanium dan bahan komposit dalam pesawat, jumlah keluli yang digunakan dalam pesawat telah menurun, tetapi komponen beban utama pada pesawat masih diperbuat daripada keluli kekuatan ultra tinggi. Pada masa ini, perwakilan di peringkat antarabangsa yang rendah aloi ultra-tinggi kekuatan keluli 300m adalah keluli biasa untuk gear pendaratan pesawat. Di samping itu, keluli kekuatan ultra tinggi aloi D6AC adalah bahan sarung enjin roket yang biasa. Trend pembangunan keluli kekuatan ultra tinggi adalah untuk terus meningkatkan ketahanan dan tekanan ketahanan kakisan sambil memastikan kekuatan ultra tinggi. 6. Aloi suhu tinggi suhu tinggi maju adalah bahan utama untuk sistem kuasa aeroangkasa. Aloi suhu tinggi adalah aloi yang dapat menahan tekanan tertentu pada suhu tinggi 600 ~ 1200 darjah dan mempunyai pengoksidaan dan rintangan kakisan. Mereka adalah bahan pilihan untuk cakera turbin enjin aeroangkasa. Menurut komponen matriks yang berbeza, aloi suhu tinggi dibahagikan kepada tiga kategori: berasaskan besi, berasaskan nikel dan berasaskan kobalt. Sebelum tahun 1960-an, cakera turbin enjin diperbuat daripada aloi suhu tinggi yang dipalsukan, dengan gred tipikal menjadi A286 dan Inconel 718. Pada tahun 1970-an, GE Amerika Syarikat menggunakan aloi serbuk Rene95 yang kuat untuk membuat cakera turbin enjin CFM56, yang sangat meningkat Nisbah tujahan-ke-beratnya dan meningkatkan suhu operasi dengan ketara. Sejak itu, cakera turbin metalurgi serbuk telah berkembang dengan pesat. Baru-baru ini, Amerika Syarikat telah mengadopsi cakera turbin aloi suhu tinggi yang dihasilkan oleh pemendapan semburan proses pemejalan pesat. Berbanding dengan aloi suhu tinggi serbuk, prosesnya mudah, kosnya dikurangkan, dan ia mempunyai prestasi pemprosesan yang baik. Ia adalah teknologi penyediaan dengan potensi pembangunan yang hebat. 7. Tungsten Tungsten Tungsten mempunyai titik lebur tertinggi di kalangan logam. Kelebihannya yang luar biasa ialah titik lebur yang tinggi membawa kekuatan suhu tinggi dan ketahanan kakisan yang baik terhadap bahan, dan ia telah menunjukkan ciri-ciri yang sangat baik dalam industri ketenteraan, terutama dalam pembuatan senjata. Dalam industri senjata, ia digunakan terutamanya untuk membuat peledak pelbagai projektil meniup perisai. Aloi Tungsten memperbaiki bijirin bahan dan memanjangkan orientasi bijirin melalui teknologi prapreatment serbuk dan teknologi pengukuhan ubah bentuk yang besar, dengan itu meningkatkan kekuatan dan penembusan bahan -bahan. Bahan teras tungsten dari projektil penunggang perisai 125 ⅱ untuk tangki pertempuran utama yang dibangunkan di negara saya ialah W-Ni-Fe. Ia mengamalkan proses sintering padat kepadatan berubah -ubah, dan prestasi purata mencapai kekuatan tegangan 1200 MPa dan pemanjangan lebih daripada 15%. Indeks Teknikal Combat adalah untuk menembusi perisai keluli homogen 600 mm pada jarak 2000 meter. Pada masa ini, aloi tungsten digunakan secara meluas dalam tangki pertempuran utama dengan nisbah besar projektil perisai perisai, projektil perisai pertahanan udara berkaliber kecil dan sederhana, dan hypervelocity kinetik tenaga perisai proyek. Ini menjadikan pelbagai projektil meniup perisai mempunyai kuasa penembusan yang lebih kuat. 8. Sebatian intermetallic Sebatian intermetallic mempunyai jangka panjang yang memerintahkan struktur superlattice dan mengekalkan ikatan ikatan logam yang kuat, yang memberi mereka banyak sifat fizikal dan kimia khas dan sifat mekanik. Sebatian intermetallic mempunyai kekuatan terma yang sangat baik dan telah menjadi bahan struktur suhu tinggi baru yang telah dikaji secara aktif di rumah dan di luar negara dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Dalam industri ketenteraan, sebatian intermetallic telah digunakan untuk mengeluarkan bahagian -bahagian yang menanggung beban haba, seperti bilah enjin turbin gas JT90 yang dihasilkan oleh syarikat Amerika Puao, bilah pemutar enjin pesawat kecil yang dihasilkan oleh Angkatan Udara AS menggunakan titanium aluminium, dan sebagainya, dan Rusia menggunakan sebatian intermetallic aluminium titanium dan bukannya aloi tahan panas sebagai puncak omboh, yang sangat meningkatkan prestasi enjin. Dalam bidang industri senjata, bahan turbin supercharger enjin tangki adalah aloi suhu tinggi berasaskan nikel K18. Kerana graviti spesifik yang tinggi dan inersia bermula yang besar, ia mempengaruhi prestasi pecutan tangki. Penggunaan sebatian intermetallic aluminium titanium dan produk pengoksidaan mereka telah meningkatkan prestasi tangki.