Преглед на състоянието на приложението и тенденциите за развитие на 16 основни военни нови материали （1）

Материалните технологии винаги са били много важна област в плановете за научно и технологично развитие на страни по света. Заедно с информационните технологии, биотехнологиите и енергийните технологии, той е признат като висока технология, която обхваща цялостната ситуация на човечеството в днешното общество и за значителен период от време в бъдеще. Високите технологии за материали са и основната технология на съвременната индустрия, която поддържа днешната човешка цивилизация, а също така е и най -важната основна основа за националната отбрана на страната. Отбранителната индустрия често е приоритет на потребителя на постиженията на новите материали, а изследванията и разработването на нови материали технологията играят решителна роля в развитието на отбранителната индустрия и оръжия и оборудване.

Стратегическото значение на новите военни материали Новите военни материали са съществената основа на ново поколение оръжия и оборудване, а също така са ключови технологии във военното поле на днешния свят. Военните нови материали Технологията е нова материална технология, използвана във военното поле, която е ключът към съвременните сложни оръжия и оборудване и важна част от военните високи технологии. Страните по света придадоха голямо значение на развитието на нови технологии за военни материали. Ускоряването на развитието на новите военни материали технологията е важна предпоставка за поддържане на военното ръководство.

Състояние на приложението на новите военни материали Новите военни материали могат да бъдат разделени на две категории: структурни материали и функционални материали според техните употреби. Те се използват главно в авиационната индустрия, аерокосмическата индустрия, оръжейната индустрия и корабостроителната индустрия.
Военни структурни материали 1. Алуминиева сплав с алуминиева сплав винаги е бил най -използваният метален структурен материал във военната индустрия. Алуминиевата сплав има характеристиките на ниската плътност, високата якост и добрите характеристики на обработката. Като структурен материал, той може да бъде направен в профили, тръби, висококачествени плочи от различни напречни сечения поради отличните си характеристики на обработка, така че да даде пълна игра на потенциала на материала и да подобри твърдостта и силата на компонентите . Следователно алуминиевата сплав е предпочитаният лек конструктивен материал за оръжие. В авиационната индустрия алуминиевата сплав се използва главно за производство на кожи на самолети, прегради, дълги греди и барове; В аерокосмическата индустрия алуминиевата сплав е важен материал за изстрелващите превозни средства и конструкционните части на космическите кораби. В областта на оръжията алуминиевата сплав успешно се използва в пехотни бойни превозни средства и бронирани транспортни превозни средства. Наскоро разработените монтиране на пистолета на гаубица също използват голям брой нови материали от алуминиева сплав. През последните години използването на алуминиева сплав в аерокосмическата индустрия намалява, но все пак е един от основните структурни материали във военната индустрия. Тенденцията на развитието на алуминиевите сплави е да се преследват висока чистота, висока якост, висока здравина и висока температурна устойчивост. Алуминиевите сплави, използвани във военната индустрия, включват главно алуминиеви литиеви сплави, алуминиеви сплави (серия 2000) и алуминий-цинско-магнезиеви сплави (серия 7000). Новите алуминиеви литиеви сплави се използват в авиационната индустрия и се прогнозира, че теглото на самолета ще спадне с 8 ~ 15%; Алуминиевите литиеви сплави също ще станат кандидат-структурни материали за космически кораби и ракетни черупки с тънкостенни. С бързото развитие на аерокосмическата индустрия, изследователският фокус на алуминиевите литиеви сплави все още трябва да реши проблема с лошата здравина в посока на дебелината и да намали разходите. 2. Магнезиеви сплави като най -лекия инженерен метален материал, магнезиевите сплави имат серия от уникални свойства като специфична гравитация на светлината, висока специфична якост и специфична твърдост, добро затихване и термична проводимост, силна електромагнитна способност за екраниране и добро намаляване на вибрациите, които значително отговарят на нуждите на военни полета като аерокосмическото пространство, модерното оръжие и оборудването. Магнезиевите сплави се използват широко във военно оборудване, като рамки на седалките на резервоара, огледала на командира, огледала на артилеристите, корпуси на скоростната кутия, седалки за филтър на двигателя, водни входове и тръби корпуси на масления филтър, капаци на клапана, респиратори и други части на превозното средство; Тактически отделения за поддръжка на противовъздушна отбрана и кожи на Aileron, стенни панели, армировъчни рамки, кормилни плочи, прегради и други ракетни части; изтребители, бомбардировачи, хеликоптери, транспортни самолети, въздушни радари, ракети от повърхност-въздух, изстрелващи превозни средства, спътници и други компоненти на космическите кораби. Магнезиевите сплави са с тегло на светлината, добри в специфична якост и скованост, добри в редукцията на вибрациите, електромагнитните смущения и силните в екраниращите възможности, които могат да отговарят на изискванията на военните продукти за намаляване на теглото, усвояване на шума, усвояване на удари и защита на радиацията. Той заема много важна позиция в аерокосмическото и националното строителство на отбраната и е ключов структурен материал, необходим за самолети, спътници, ракети, бойци, резервоари и други оръжия и оборудване. 3. Титанова сплав Титаниев сплав има висока якост на опън (441 ~ 1470mpa), ниска плътност (4.5g/cm³), отлична устойчивост на корозия, определена якост на издръжливост при висока температура при 300 ~ 550 градуса и добра здравина на въздействието на ниска температура и е идеал лек структурен материал. Титановата сплав има функционалните характеристики на свръхпластичността. Използвайки суперпластичната технология за свързване на формиране-дифузия, сплавта може да бъде направена в продукти със сложни форми и прецизни размери с малко консумация на енергия и материал. Прилагането на титанова сплав в авиационната индустрия е главно да се направят конструкционни части на самолета фюзелаж, кацащи съоръжения, поддържащи греди, дискове за компресори на двигателя, остриета и фуги; В аерокосмическата индустрия титановата сплав се използва главно за направата на компоненти, носещи компоненти, рамки, газови цилиндри, съдове под налягане, обвивки на турбинната помпа, твърди ракетни двигатели и дюзи и други части. В началото на 50 -те години на миналия век се използва индустриален чист титан за производство на топлинни щитове, опашни капаци, скоростни спирачки и други структурни части на задния фюзелаж на някои военни самолети; През 60-те години прилагането на титанови сплави в самолетните конструкции се разширява до плъзгане на клапата, натоварващи прегради, греди за кацане и други основни конструкции, носещи товари; От 70 -те години на миналия век използването на титанови сплави във военни самолети и двигатели се увеличава бързо, от бойци до големи военни бомбардировачи и транспортни самолети. Използването му в самолета F14 и F15 представлява 25% от структурното тегло, а използването му при двигателите F100 и TF39 достига съответно 25% и 33%; След 80 -те години на миналия век материалите и технологиите на Titanium Alloy са постигнали по -нататъшно развитие, а самолетът B1B изисква 90402 кг титан. Сред съществуващите титанови сплави за аерокосмическото пространство, най-широко използваният е многоцелевият A+B тип Ti -6 al -4 V сплав. През последните години Западът и Русия последователно разработиха два нови титанни сплави от титан, а именно с висока якост, висококачествена, заваряеми и формируеми титанови сплави и високотемпературни, високоякостни, пламъчни титанови сплави. Тези две напреднали титанови сплави имат добри перспективи за приложение в бъдещата аерокосмическа индустрия.

С развитието на съвременната война, армията се нуждае от многофункционална напреднала гаубична система с голяма мощност, дълъг обсег, висока точност и способност за бърза реакция. Една от ключовите технологии на модерните системи на гаубица е новата материална технология. Леката тежест на самоходните артилерийски курорти, компоненти и леки метални бронирани превозни средства е неизбежна тенденция в развитието на оръжия. Под предпоставката за осигуряване на динамика и защита, титановите сплави се използват широко в армейските оръжия. Използването на титанова сплав в 155 спирачката на артилерията може не само да намали теглото, но и да намали деформацията на цевта на пистолета, причинена от гравитацията, като ефективно подобрява точността на стрелба; Някои сложни компоненти на основните бойни резервоари и многофункционалните ракети с хеликоптер-анти-танки могат да бъдат направени от титанова сплав, който не само може да отговаря на изискванията за производителност на продукта, но и да намали разходите за обработка на компонентите. Дълго време в миналото прилагането на титанови сплави беше значително ограничено поради високите производствени разходи. През последните години страните по света активно развиват нискотарифни титанови сплави, като същевременно намаляват разходите, те също трябва да подобрят работата на титанови сплави. В моята страна производствената цена на титанови сплави все още е сравнително висока. С постепенното увеличаване на използването на титанови сплави, търсенето на по -ниски производствени разходи е неизбежна тенденция при разработването на титанови сплави. 4. Композитни материали 4.1 Композитни материали на базата на смола Композитни материали на базата на смола имат добро формиране на обработваемост, висока специфична якост, висок специфичен модул, ниска плътност, устойчивост на умора, усвояване на шока, химическа устойчивост на корозия, добри диелектрични свойства, ниска термична проводимост и други характеристики и се използват широко във военната индустрия. Композитните материали на базата на смола могат да бъдат разделени на две категории: термореактиране и термопластично. Композитните материали на базата на смола са вид композитен материал, който се основава на различни термореактивни смоли и се добавя с различни подсилващи влакна; Докато термопластичните смоли са вид линейно полимерно съединение, което може да се разтвори в разтворители, омекоти и разтопено във вискозна течност при нагряване и втвърдена в твърдо вещество след охлаждане. Композитните материали на базата на смола имат отлични изчерпателни свойства, лесна технология за подготовка и изобилие от суровини. В авиационната индустрия композитните материали на базата на смола се използват за производство на крила на самолети, фюзелажи, канарди, хоризонтални опашки и двигателни канали; В аерокосмическото поле композитните материали на базата на смола са не само важни материали за кормилни, радари и входове на въздуха, но могат да се използват и за производството на топлинната изолационна обвивка на горивната камера на твърдите ракетни двигатели, а също така може да се използва като Аблативни топлоустойчиви материали за дюзи на двигателя. Новите композитни материали за цианатна смола, разработени през последните години, имат предимствата на силната устойчивост на влага, добрите микровълнови диелектрични свойства и добрата стабилност на размерите. Те се използват широко при производството на аерокосмически структурни части, първични и вторични структурни части на самолета и радарна антена. 4.2 Метални композитни материали Металните композитни материали имат висока специфична якост, висок специфичен модул, добри високотемпературни характеристики, нисък коефициент на термично разширение, добра стабилност на размерите и отлична електрическа и термична проводимост. Те са били широко използвани във военната индустрия. Алуминият, магнезият и титанът са основните матрици на композитни материали на метална основа, а армиращите материали обикновено могат да бъдат разделени на три категории: влакна, частици и мустаци. Сред тях композитните материали, подсилени с алуминиева основа на частици, са въвели проверка на модела, като например да се използват във F -16 бойци като вентрални перки вместо алуминиеви сплави и тяхната скованост и живот са значително подобрени. Carbon fiber reinforced aluminum and magnesium-based composite materials have high specific strength, close to zero thermal expansion coefficient and good dimensional stability, and are successfully used to make artificial satellite brackets, L-band planar antennas, space telescopes, artificial satellite parabolic antennas, и т.н.; Композитни материали на алуминиевата на силиконов карбид, подсилени с алуминиеви, имат добра високотемпературна характеристика и устойчивост на износване и могат да се използват за изработка на ракети, ракетни компоненти, компоненти на системата за прецизни авионики, прецизни авионични устройства и др.; Композитни материали на титан на силиций на силициев карбид имат добра устойчивост на висока температура и устойчивост на окисляване и са идеални структурни материали за двигатели с високо съотношение на тяга до тегло. Те са влезли в тестовия етап на напреднали двигатели. В областта на оръжейната индустрия композитните материали на метална основа могат да се използват за опашка с големи калибър, стабилизирана изхвърляща сабота-пиърсинг снаряди, анти-хеликоптер/противотанкови многофункционални ракетни черупки на двигателя и други части, за да се намали теглото на теглото на бойната глава и подобряване на бойните възможности. 4.3 Керамични композити на базата на керамика са общ термин за материали, които са подсилени с влакна, мустаци или частици и се комбинират с керамични матрици чрез определен композитен процес. Вижда се, че композитите на базата на керамика са многофазни материали, съставени от компонент от втора фаза, въведен в керамична матрица. Той преодолява присъщата бритълност на керамичните материали и се превърна в един от най -активните аспекти на настоящите изследвания на материалите. Керамичните композити имат характеристиките на ниската плътност, високата специфична якост, добрите термомеханични свойства и устойчивостта на термичен удар и са един от основните поддържащи материали за бъдещото развитие на военната индустрия. Въпреки че керамичните материали имат добри високотемпературни характеристики, те са много крехки. Методите за подобряване на мрачността на керамичните материали включват укрепване на фазата, засилването на микропукането, засилването на диспергирания метал и непрекъснатото засилване на влакната. Керамичните композити се използват главно за извършване на дюзи за двигатели на газови турбини на въздухоплавателни средства, които играят важна роля за подобряване на съотношението на двигателите на тегло на тегло и намаляване на разхода на гориво. 4.4 Композити от въглерод-въглерод въглерод-въглеродните композити са композити, съставени от подсилвания на въглеродни влакна и въглеродни матрици. Композитите с въглерод-въглерод имат серия от предимства като висока специфична якост, добра устойчивост на термичен удар, силна устойчивост на аблация и проектираща се характеристика. Разработването на композитни материали от въглерод-въглерод е тясно свързано с строгите изисквания на аерокосмическата технология. От 80-те години на миналия век изследванията върху композитните материали от въглерод-въглерод навлизат в етапа на подобряване на производителността и разширяването на приложенията. Във военната индустрия най-привлекателното приложение на композитни материали от въглерод-въглерод е антиоксидацията въглероден въглероден конус капачка и водещ ръб на крилото на космическия совалка, а най-големият въглероден карбонен продукт е спирачната накладка на свръхзвуковата част самолет. Композитните материали от въглерод-въглерод се използват главно като аблативни материали и термични структурни материали в аерокосмическото пространство. По -конкретно, те се използват като капачки за конусни конуси на междуконтинентални ракетни бойни глави, твърди ракетни дюзи и водещи краища на космическите совалки. Понастоящем плътността на усъвършенстваните материали за въглерод-въглерод-въглерод е 1,87 ~ 1,97 g/кубичен сантиметър, а якостта на опън на обръча е 75 ~ 115 MPa. Наскоро разработените междуконтинентални ракетни капачки на междуконтинентални ракети са почти всички изработени от композитни материали от въглерод-въглерод. С развитието на съвременната авиационна технология товарната маса на самолета се увеличава и скоростта на кацане на полета се увеличава, което поставя по -високи изисквания за аварийното спиране на самолета. Композитните материали от въглерод-въглерод са леки, устойчиви на висока температура, абсорбират големи количества енергия и имат добри свойства на триене. Спирачните накладки, направени от тях, се използват широко във високоскоростни военни самолети. 5. Той е изследван и разработен, за да отговори на изискванията на висококачествени материали в самолета. Поради разширяването на прилагането на титанови сплави и композитни материали в самолета, количеството стомана, използвана в самолета, намалява, но ключовите компоненти, носещи товари на самолета, все още са изработени от ултра висока якост. Понастоящем международно представителната нисколежна ултра-висока якост стомана 300 м е типична стомана за кацане на самолети. В допълнение, нисколегиращата ултра-висока якост стомана D6AC е типичен твърд материал за корпус на ракетния двигател. Тенденцията на развитието на стоманата с ултра висока якост е непрекъснато да се подобрява устойчивостта на здравина и корозия на стреса, като същевременно гарантира ултра висока сила. 6. Разширените високотемпературни сплави високотемпературните сплави са ключови материали за аерокосмическите захранващи системи. Сплавите с висока температура са сплави, които могат да издържат на определени напрежения при високи температури от 600 ~ 1200 градуса и имат окисляване и устойчивост на корозия. Те са предпочитаните материали за дисковете за турбини на аерокосмическите двигатели. Според различните матрични компоненти, високотемпературните сплави са разделени на три категории: на базата на базата на желязо, на базата на никел и кобалт. Before the 1960s, engine turbine discs were made of forged high-temperature alloys, with typical grades being A286 and Inconel 718. In the 1970s, GE of the United States used rapidly solidified powder Rene95 alloy to make CFM56 engine turbine discs, which greatly increased съотношението му към тегло и значително повишава работната му температура. Оттогава турбинните дискове с металургия на прах се развиват бързо. Наскоро Съединените щати приеха високотемпературен диск за турбини с високотемпературна сплав, произведен от процеса на бързо отлагане на спрей. В сравнение с високотемпературните сплави на прах, процесът е прост, цената е намалена и има добро производство на обработка на коване. Това е технология за подготовка с голям потенциал за развитие. 7. Волфрамовата сплав волфрам има най -високата точка на топене сред металите. Изключителното му предимство е, че високата точка на топене носи добра висока температурна якост и устойчивост на корозия на материала и показа отлични характеристики във военната индустрия, особено в производството на оръжие. В индустрията на оръжията се използва главно за изработка на бойни глави на различни бронежировъчни снаряди. Волфрамовите сплави усъвършенстват зърната на материалите и удължават ориентацията на зърнените храни чрез технология за предварително третиране на прах и технологията за укрепване на големите деформации, като по този начин подобряват здравината и проникването на материалите. Волфрамовият основен материал на 125ⅱ брониращия снаряд за основни бойни танкове, разработен в моята страна, е W-Ni-Fe. Той възприема компактния процес на синтероване с променлива плътност и средната ефективност достига якост на опън от 1200 MPa и удължаване над 15%. Техническият индекс на бой е да проникне в хомогенна стоманена броня с дебелина 600 мм на разстояние 2000 метра. Понастоящем волфрамовите сплави се използват широко в основните бойни резервоари с голямо съотношение на аспектни снаряди, малки и средни калибърни бронирани снаряди, и хипердоватни кинетични енергийни бронирани снаряди. Това прави различните бронежировъчни снаряди имат по-мощна сила на проникване. 8. Интерметални съединения Интерметалните съединения имат подредени от далечни разстояния структури на суперрешетки и поддържат силна връзка с метална връзка, което им дава много специални физически и химични свойства и механични свойства. Интерметалните съединения имат отлична топлинна сила и се превърнаха в важен нов високотемпературен структурен материал, който активно се изучава у дома и в чужбина през последните години. Във военната индустрия междуметалните съединения са били използвани за производство на части, които носят топлинни натоварвания, като например лопатите на двигателя на газовите турбини JT90, произведени от американската компания PUAO, роторните остриета на малки двигатели на самолети, произведени от ВВС на САЩ, използвайки титанов алуминий, и др., А Русия използва титанови алуминиеви интерметални съединения вместо топлинно устойчиви сплави като върхове на буталото, което значително подобрява работата на двигателя. В областта на оръжейната промишленост материалът на турбината за супер зареждания на резервоара е сплав с високотемпературна на базата на никел K18. Поради високата си специфична гравитация и голяма начална инерция, тя влияе върху ефективността на ускорението на резервоара. Прилагането на титанови алуминиеви интерметални съединения и техните окислителни продукти значително подобри работата на резервоара.