Pregled statusa prijave i trendova razvoja 16 glavnih vojnih novih materijala （1）

Tehnologija materijala oduvijek je bila vrlo važno polje u planovima znanstvenog i tehnološkog razvoja zemalja širom svijeta. Zajedno s informacijskom tehnologijom, biotehnologijom i energetskom tehnologijom, prepoznata je kao visoka tehnologija koja pokriva cjelokupnu situaciju čovječanstva u današnjem društvu i dugo vremena u budućnosti. Materijali Visoka tehnologija također je ključna tehnologija moderne industrije koja podržava današnju ljudsku civilizaciju, a ujedno je i najvažnija materijalna osnova za nacionalnu obranu u zemlji. Obrambena industrija često je prioritetni korisnik dostignuća tehnologije novih materijala, a istraživanje i razvoj tehnologije novih materijala igra odlučujuću ulogu u razvoju obrambene industrije i oružja i opreme.

Strateški značaj novih vojnih materijala Novi su vojni materijali materijalna osnova nove generacije oružja i opreme, a ujedno su i ključne tehnologije u vojnom polju današnjeg svijeta. Tehnologija vojnih novih materijala nova je materijalna tehnologija koja se koristi u vojnom polju, što je ključ modernog sofisticiranog oružja i opreme i važan dio vojne visoke tehnologije. Zemlje širom svijeta pridale su veliku važnost razvoju nove tehnologije vojnih materijala. Ubrzanje razvoja tehnologije novih vojnih materijala važan je preduvjet za održavanje vojnog vodstva.

Status primjene novih vojnih materijala Novi vojni materijali mogu se podijeliti u dvije kategorije: strukturni materijali i funkcionalni materijali u skladu s njihovim uporabama. Oni se uglavnom koriste u zrakoplovnoj industriji, zrakoplovnoj industriji, industriji oružja i brodogradnji.
Vojni strukturni materijali 1. Aluminijska legura aluminijska legura uvijek je bila najčešće korištena metalna strukturna materijala u vojnoj industriji. Aluminijska legura ima karakteristike niske gustoće, visoke snage i dobre performanse obrade. Kao strukturni materijal, može se pretvoriti u profile, cijevi, visoke ploče različitih presjeka zbog izvrsnih performansi obrade, tako da se punu igru ​​daju potencijalu materijala i poboljšaju krutost i snagu komponenti . Stoga je aluminijska legura preferirani lagani strukturni materijal za lagano djelo oružja. U zrakoplovnoj industriji aluminijska legura se uglavnom koristi za proizvodnju zrakoplovnih kože, pregradnih glava, dugih greda i šipki; U zrakoplovnoj industriji aluminijska legura važan je materijal za lansirna vozila i strukturne dijelove svemirskog letjelica. Na području oružja, aluminijska legura uspješno se koristi u pješačkim borbenim vozilima i oklopnim prometnim vozilima. Nedavno razvijeni nosači pištolja HOWITzer također koriste veliki broj novih materijala za aluminijsku leguru. Posljednjih godina upotreba aluminijske legure u zrakoplovnoj industriji smanjila se, ali je još uvijek jedan od glavnih strukturnih materijala u vojnoj industriji. Razvojni trend aluminijskih legura je da nastavi visoku čistoću, visoku čvrstoću, visoku žilavost i visoku otpornost na temperaturu. Aluminijske legure koje se koriste u vojnoj industriji uglavnom uključuju aluminij-litijeve legure, legure aluminijskih kopriva (2000 serija) i aluminij-cinc-magnesium legure (7000 serija). Nove aluminij-litijeve legure koriste se u zrakoplovnoj industriji, a predviđa se da će težina zrakoplova pasti za 8 ~ 15%; Aluminij-litijeve legure također će postati kandidatni građevinski materijali za svemirske i tanke raketne školjke. S brzim razvojem zrakoplovne industrije, istraživački fokus aluminijskih litija legura još je uvijek riješiti problem loše žilavosti u smjeru debljine i smanjenje troškova. 2. Magnezijeve legure Kao najlakši inženjerski metalni materijal, magnezijeve legure imaju niz jedinstvenih svojstava kao što su težina specifična za svjetlost, visoka specifična čvrstoća i specifična krutost, dobra prigušivanje i toplinska vodljivost, snažna sposobnost elektromagnetskog oklopa i dobro smanjenje vibracije, što uvelike zadovoljiti potrebe vojnih polja poput zrakoplovstva, modernog oružja i opreme. Legure magnezija naširoko se koriste u vojnoj opremi, poput okvira sjedala spremnika, ogledala zapovjednika, ogledala oružja, kućišta mjenjača, sjedala za filtriranje motora, ulaznih i izlaznih cijevi, sjedala za distribuciju zraka, kućišta uljane pumpe, kućišta topline u nafti, Kućišta filtra za ulje, poklopci ventila, respiratori i drugi dijelovi vozila; Taktički odjeljci za podršku rakete za zračnu obranu i kože Aileron, zidne ploče, okviri za armaturu, kormile, pregrade i drugi raketni dijelovi; BORGE BOMBERI, BOMBERI, HELICOPTERS, TRANSTORNI AIRCRAFTH, AIRBORNE RADARS, rakete površine u zrak, lansirana vozila, sateliti i druge komponente svemirskog broda. Magnezijeve legure lagane su u težini, dobra je u specifičnoj čvrstoći i krutosti, dobra u redukciji vibracija, elektromagnetskim smetnjima i jakim sposobnostima zaštite, što može udovoljiti zahtjevima vojnih proizvoda za smanjenje težine, apsorpciju buke, apsorpciju udara i zaštitu od zračenja. Zauzima vrlo važan položaj u zrakoplovnoj i nacionalnoj konstrukciji obrane i ključni je strukturni materijal potreban za zrakoplove, satelite, rakete, borce, tenkove i drugo oružje i opremu. 3. Titanijska legura od titanske legure ima visoku vlačnu čvrstoću (441 ~ 1470MPa), male gustoće (4,5 g/cm³), izvrsna otpornost na koroziju, određena čvrstoća izdržljivosti visoke temperature na 300 ~ 550 stupnjeva i dobra žilavost utjecaja na nisku temperaturu i idealno je Lagani strukturni materijal. Titanijska legura ima funkcionalne karakteristike superplastičnosti. Korištenjem superplastične tehnologije obvezivanja difuzije, legura se može pretvoriti u proizvode sa složenim oblicima i preciznim dimenzijama s malo energije i potrošnje materijala. Primjena legure od titana u zrakoplovnoj industriji uglavnom je za izradu strukturnih dijelova trupa zrakoplova, za slijetanje, potporne grede, diskove kompresora motora, lopatice i spojeve; U zrakoplovnoj industriji, legura titana uglavnom se koristi za izradu vodovoda, okvira, plinskih cilindara, tlačnih posuda, kućišta pumpe s turbinskim pumpama, krutih motora s čvrstim raketnim motorima i ostalim dijelovima. Početkom pedesetih godina prošlog stoljeća industrijski čisti titanij korišten je za proizvodnju toplinskih štitnika, repnih poklopca, brzih kočnica i drugih strukturnih dijelova stražnjeg trupa na nekim vojnim zrakoplovima; Šezdesetih godina prošlog stoljeća, primjena legura od titana u zrakoplovnim strukturama proširila se na klizne klizne pregrade, pregrade s opterećenjem, grede za slijetanje i druge glavne strukture s opterećenjem; Od 1970 -ih, upotreba legura titana u vojnim zrakoplovima i motorima brzo se povećala, od boraca do velikih vojnih bombardera i transportnih zrakoplova. Njegova upotreba u zrakoplovima F14 i F15 čini 25% strukturne težine, a njegova upotreba u motorima F100 i TF39 doseže 25%, odnosno 33%; Nakon 1980 -ih, materijali za legure titana i tehnologije procesa postigli su daljnji razvoj, a zrakoplov B1B zahtijeva 90402 kg titana. Među postojećim legurama titana za zrakoplovstvo, najčešće se koristi je višenamjenski a+b tip ti -6 al -4 v legura. Posljednjih godina, Zapad i Rusija uzastopno su razvili dvije nove vrste legura od titana, naime visoke čvrstoće, visoke kratke, zavarive i formabilne legure od titana i visokotemperaturne, visoke snage, legure od titana. Ove dvije napredne legure od titana imaju dobre izglede za primjenu u budućoj zrakoplovnoj industriji.

S razvojem modernog ratovanja, vojsci je potreban višenamjenski napredni sustav haubica s velikom snagom, dugotrajnim, visokom točnošću i sposobnosti brzog odgovora. Jedna od ključnih tehnologija Advanced Howitzer sustava je nova materijalna tehnologija. Lagano samohodno samohodno artiljerijske ture, komponente i lagano metalna oklopna vozila neizbježan je trend u razvoju oružja. Pod pretpostavkom osiguranja dinamike i zaštite, legure od titana široko se koriste u vojnom oružju. Upotreba legure od titana u kočnicama od 155 artiljerijskog povratka ne može samo smanjiti težinu, već će i smanjiti deformaciju bačve od pištolja uzrokovane gravitacijom, učinkovito poboljšavajući točnost pucanja; Neke komponente složenih oblika na glavnim bojnim tenkovima i višenamjenskim raketama helikopter-anti-tank mogu se napraviti od legure od titana, što ne samo da može udovoljiti zahtjevima za izvedbu proizvoda, već i smanjuje troškove obrade komponenti. Dugo je u prošlosti primjena legura od titana bila uvelike ograničena zbog visokih troškova proizvodnje. Posljednjih godina zemlje širom svijeta aktivno razvijaju jeftine legure od titana, a istovremeno smanjuju troškove, također trebaju poboljšati rad legura titana. U mojoj je zemlji troškovi proizvodnje legura od titana još uvijek relativno visoki. S postupnim povećanjem upotrebe legura od titana, traženje nižih troškova proizvodnje neizbježan je trend u razvoju legura titana. 4. Kompozitni materijali 4.1 Kompozitni materijali na bazi smole na bazi smole kompozitni materijali imaju dobru obradu obradivosti, visoku specifičnu čvrstoću, visoki specifični modul, nisku gustoću, otpornost na umor, apsorpciju udaraca, otpornost na kemijsku koroziju, dobra dielektrična svojstva, nisku toplinsku vodljivost i drugo Karakteristike i široko se koriste u vojnoj industriji. Kompozitni materijali na bazi smole mogu se podijeliti u dvije kategorije: termoosetiranje i termoplastično. Kompozitni materijali na bazi smole na termoosetiranju su vrsta kompozitnog materijala koji se temelji na različitim termosektivnim smolama i dodaje se s različitim vlaknima za jačanje; Iako su termoplastične smole vrsta linearnog polimernog spoja koji se može otopiti u otapalima, omekšati i rastopiti u viskoznu tekućinu kada se zagrijava i očvrsne u kruticu nakon hlađenja. Kompozitni materijali na bazi smole imaju izvrsna sveobuhvatna svojstva, tehnologiju jednostavne pripreme i obilne sirovine. U zrakoplovnoj industriji kompozitni materijali na bazi smole koriste se za proizvodnju krila zrakoplova, trupa, kanala, vodoravnih repova i kanala motora; U zrakoplovnom polju kompozitni materijali na bazi smole nisu samo važni materijali za kormilo, radare i zračne ulaze, već se mogu koristiti i za izradu toplinske izolacijske školjke komore za izgaranje čvrstih raketnih motora, a mogu se koristiti i kao Ablativni materijali otporni na toplinu za mlaznice motora. Novi kompozitni materijali cijanatne smole razvijene posljednjih godina imaju prednosti snažne otpornosti na vlagu, dobra mikrovalna dielektrična svojstva i dobre dimenzijske stabilnosti. Naširoko se koriste u proizvodnji zrakoplovnih strukturnih dijelova, primarnog i sekundarnog opterećenja strukturnih dijelova zrakoplova i pokrivača radarskih antena. 4.2 Kompozitni materijali na bazi metala kompozitni materijali imaju visoku specifičnu čvrstoću, visoku specifičnu modul, dobre visoke temperaturne performanse, nizak koeficijent toplinske ekspanzije, dobre dimenzionalne stabilnosti i izvrsnu električnu i toplinsku vodljivost. Oni su se široko koristili u vojnoj industriji. Aluminij, magnezij i titanij su glavne matrice kompozitnih materijala na bazi metala, a ojačavajući materijali se uglavnom mogu podijeliti u tri kategorije: vlakna, čestice i šaparice. Među njima su kompozitni materijali na bazi aluminija uneseli čestice uneseli su provjeru modela, kao što je korištenje u F -16 borcima kao ventralnim perajama umjesto aluminijskih legura, a njihova krutost i život znatno su poboljšani. Kompozitni materijali na bazi aluminija i magnezija ojačani ugljičnim vlaknima imaju visoku specifičnu čvrstoću, blizu nulte koeficijenta toplinske ekspanzije i dobre dimenzionalne stabilnosti, a uspješno se koriste za izradu umjetnih satelitskih nosača, ravninskih antena L-opsega, svemirskih teleskopa, umjetnih satelitskih paraboličkih antena, itd.; Kompozitni materijali na bazi aluminija na bazi aluminija s česticama od silicij-karbida imaju dobre visoke temperaturne performanse i otpornost na habanje, a mogu se koristiti za izradu raketa, raketnih komponenti, infracrvenih i laserskih sustava vodstva, precizne avionike uređaja, itd.; Kompozitni materijali na bazi titana ojačani silicijskim karbidom imaju dobru otpornost na visoku temperaturu i otpornost na oksidaciju, a idealni su strukturni materijali za motore s visokim omjerom potiska i mase. Ušli su u fazu ispitivanja naprednih motora. U području industrije oružja, kompozitni materijali na bazi metala mogu se koristiti za stabilizirani rep velikog kalibra koji se odbacuju sabot-oklopni projektile, anti-helikopter/protutenkovske višenamjenske školjke za rakete i druge dijelove kako bi se smanjila težina bojna glava i poboljšavaju borbene sposobnosti. 4.3 Kompoziti na bazi keramike kompoziti na bazi keramike opći su pojam za materijale koji su ojačani vlaknima, šapama ili česticama i u kombinaciji s keramičkim matricama kroz određeni kompozitni postupak. Može se vidjeti da su kompoziti na bazi keramike višefazni materijali sastavljeni od komponente druge faze uvedene u keramičku matricu. Prevladava urođenu krhkost keramičkih materijala i postala je jedan od najaktivnijih aspekata trenutnih istraživanja znanosti o materijalima. Kompoziti na bazi keramike imaju karakteristike niske gustoće, visoke specifične čvrstoće, dobrih termomehaničkih svojstava i otpornosti na toplinski udar, te su jedan od ključnih potpornih materijala za budući razvoj vojne industrije. Iako keramički materijali imaju dobre performanse visoke temperature, vrlo su krhki. Metode za poboljšanje krhkosti keramičkih materijala uključuju pooštravanje promjene faze, zatezanje mikropukova, raspršeno jačanje metala i kontinuirano zatezanje vlakana. Kompoziti na bazi keramike uglavnom se koriste za izradu ventila mlaznica za motore s plinskim turbinama u zrakoplovu, koji igraju važnu ulogu u poboljšanju omjera motora potiska i mase i smanjenju potrošnje goriva. 4.4 Kompoziti od ugljikovog ugljika ugljika-ugljik kompoziti su kompoziti sastavljeni od pojačanja ugljičnih vlakana i ugljičnih matrica. Kompoziti od ugljika-ugljika imaju niz prednosti kao što su visoka specifična čvrstoća, dobra otpornost na toplinski udar, snažna otpornost na ablaciju i predvidive performanse. Razvoj kompozitnih materijala od ugljičnog ugljika usko je povezan sa strogim zahtjevima zrakoplovne tehnologije. Od 1980-ih, istraživanje kompozitnih materijala od ugljika-karbona ušlo je u fazu poboljšanja performansi i širenja aplikacija. U vojnoj industriji, najupečatljivija primjena kompozitnih materijala od ugljika-ugljika je kapuljač konusa od ugljikovog ugljika i krila vodeći rub svemirskog šatla, a najveći proizvod od ugljika-ugljika je kočni jastučić nadzvunice zrakoplov. Kompozitni materijali od ugljičnog ugljika uglavnom se koriste kao ablativni materijali i toplinski strukturni materijali u zrakoplovstvu. Konkretno, oni se koriste kao kape od konusa nosa interkontinentalnih raketnih bojnih glava, čvrstih raketnih mlaznica i vodećih rubova svemirskih šatla. Trenutno je gustoća uznapredovalog materijala mlaznice od ugljika-ugljik 1,87 ~ 1,97 g/kubični centimetar, a vlačna čvrstoća obruča 75 ~ 115 MPa. Nedavno razvijeni dugoročni kape za interkontinentalne rakete gotovo su sve izrađene od kompozitnih materijala od ugljika-ugljika. S razvojem moderne zrakoplovne tehnologije povećava se masa punjenja zrakoplova, a brzina slijetanja leta raste, što stavlja veće zahtjeve na hitno kočenje zrakoplova. Kompozitni materijali ugljika-ugljik su lagani, otporni na visoku temperaturu, apsorbiraju velike količine energije i imaju dobra svojstva trenja. Kočnice izrađene od njih široko se koriste u vojnim zrakoplovima velike brzine. 5. Ultra-visoka čelika čelika čelika čelika čelika čelik je čelika čvrstoće prinosa i vlačne čvrstoće veće od 1200 MPa, odnosno 1400 MPa. Istražuje se i razvija kako bi se ispunili zahtjevi materijala s visokim specifičnim čvrstoći u zrakoplovnim strukturama. Zbog širenja primjene legura titana i kompozitnih materijala u zrakoplovima, količina čelika koja se koristi u zrakoplovu smanjila se, ali ključne komponente koje nose opterećenje u zrakoplovima i dalje su izrađene od čelika ultra velike čvrstoće. Trenutno je međunarodno reprezentativni ultra-visoki čelični čelični čelik s niskom legurom tipičan čelik za zrakoplovnu opremu za slijetanje. Osim toga, čelični ultra-visoki čelik D6Ac niske legure je tipičan materijal za kućište motora s čvrstim raketnim motorom. Razvojni trend čelika ultra visoke čvrstoće je da kontinuirano poboljšava otpornost na koroziju žilavosti i stresa, a istovremeno osigurava ultra-visoku čvrstoću. 6. Napredne legure visoke temperature visoke temperature su ključni materijali za zrakoplovne elektroenergetske sustave. Legure visoke temperature su legure koje mogu izdržati određena naprezanja pri visokim temperaturama od 600 ~ 1200 stupnjeva i imaju oksidaciju i otpornost na koroziju. Oni su preferirani materijali za zrakoplovne motorne turbinske diskove. Prema različitim komponentama matrice, legure s visokim temperaturama podijeljene su u tri kategorije: na bazi željeza, nikla i kobalta. Prije 1960-ih, diskovi turbinskih motora napravljeni su od krivotvorenih legura visoke temperature, s tim da su tipične ocjene A286 i Inkonel 718. U 1970-ima, GE iz Sjedinjenih Država koristio je brzo učvršćeni legura praha Rene95 kako bi napravio CFM56 motorne turbine diskove, što je uvelike povećano Njegov omjer potiska i mase i značajno je povećao njegovu radnu temperaturu. Od tada su se diskovi s turbinom od metalurgije u prahu brzo razvili. Nedavno su Sjedinjene Države usvojile visokotemperaturne diskove za turbinu od legura proizvedenog postupkom brzog očvršćivanja taloženja prskanja. U usporedbi s legurama s visokim temperaturama u prahu, postupak je jednostavan, trošak se smanjuje i ima dobre performanse obrade kovanja. To je priprema tehnologija s velikim razvojnim potencijalom. 7. Volfram sa volframa ima najvišu talište među metalima. Njegova izvanredna prednost je što visoka tališta donosi dobru snagu visoke temperature i otpornost na koroziju na materijal, a pokazala je izvrsne karakteristike u vojnoj industriji, posebno u proizvodnji oružja. U industriji oružja uglavnom se koristi za izradu bojnih glava različitih projektila koji se bave oklopom. Legure volframa usavršavaju zrno materijala i izdužuju orijentaciju zrna putem tehnologije prethodne obrade praha i velike tehnologije za jačanje deformacije, poboljšavajući na taj način žilavost i moć prodora materijala. Volfram jezgra materijala 125ⅱ projektila oklopa za glavne borbene tenkove razvijene u mojoj zemlji je W-Ni-FE. Prihvaća proces kompaktnog sinteriranja promjenjive gustoće, a prosječni učinak doseže vlačnu čvrstoću od 1200 MPa i produženje veće od 15%. Borbeni tehnički indeks je prodrijeti u homogeni oklop od 600 mm debljine 600 mm na udaljenosti od 2000 metara. Trenutno se legure volframa široko koriste u glavnim bojnim tenkovima s velikim projektilima oklopa ometanja ometa, projektila za oklopne projektile zračne obrane malog i srednjeg kalibra i projektila kinetičke energetske energije hipervelocity. Zbog toga različiti projektili koji probijaju oklop imaju snažniju moć prodora. 8. Intermetalni spojevi Intermetalni spojevi imaju naređene strukture dugog dometa i održavaju snažnu vezu metalne veze, što im daje mnogo posebnih fizičkih i kemijskih svojstava i mehaničkih svojstava. Intermetalni spojevi imaju izvrsnu toplinsku čvrstoću i postali su važan novi strukturni materijal visokotemperaturnog koji se posljednjih godina aktivno proučava u zemlji i inozemstvu. U vojnoj industriji intermetalni spojevi korišteni su za izradu dijelova koji nose toplinsko opterećenje, poput noža motora s plinskim turbinama JT90 koje je proizvela američka kompanija Puao, noževi rotora malih zrakoplovnih motora koje je proizvela američka zrakoplovna snaga koristeći aluminij od titana,, itd., a Rusija koristi titanijske aluminijske intermetalne spojeve umjesto legura otpornih na toplinu kao vrhove klipa, što uvelike poboljšava performanse motora. U području industrije oružja, materijal turbine motora s tenkovskim motorima je legura visoke temperature na bazi nikla K18. Zbog svoje visoke specifične težine i velike inercije, utječe na performanse ubrzanja spremnika. Primjena titanijskih aluminijskih intermetalnih spojeva i njihovih oksidacijskih proizvoda uvelike je poboljšala performanse spremnika.