Preskúmanie stavu aplikácie a vývojových trendov 16 hlavných vojenských nových materiálov （1）

Technológia materiálov bola vždy veľmi dôležitou oblasťou vo vedeckých a technologických rozvojových plánoch krajín po celom svete. Spolu s informačnými technológiami, biotechnológiami a energetickou technológiou sa uznáva ako vysoká technológia, ktorá pokrýva celkovú situáciu ľudstva v dnešnej spoločnosti a v budúcnosti značne. High Technology Materials sú tiež kľúčovou technológiou moderného priemyslu, ktorý podporuje dnešnú ľudskú civilizáciu, a je tiež najdôležitejším materiálom pre národnú obranu krajiny. Obranný priemysel je často prioritou používateľov nových materiálových technológií a výskum a vývoj nových materiálových technológií zohráva rozhodujúcu úlohu pri rozvoji obranného priemyslu a zbraní a vybavenia.

Strategický význam nových vojenských materiálov Nové vojenské materiály sú materiálnym základom novej generácie zbraní a vybavenia a sú tiež kľúčovými technológiami vo vojenskej oblasti dnešného sveta. Technológia vojenských nových materiálov je nová materiálová technológia používaná vo vojenskej oblasti, ktorá je kľúčom k moderným sofistikovaným zbraňom a vybaveniam a dôležitou súčasťou vojenských vysokoškolských technológií. Krajiny na celom svete majú veľký význam rozvoju nových vojenských materiálových technológií. Zrýchlenie rozvoja nových vojenských materiálových technológií je dôležitým predpokladom udržiavania vojenského vedenia.

Stav aplikácie nových vojenských materiálov Nové vojenské materiály možno rozdeliť do dvoch kategórií: štrukturálne materiály a funkčné materiály podľa ich použitia. Používajú sa hlavne v leteckom priemysle, leteckom priemysle, priemysle zbraní a odvetví stavby lodí.
Vojenské štrukturálne materiály 1. Zliatina hliníka z hliníka bola vždy najpoužívanejším kovovým štrukturálnym materiálom vo vojenskom priemysle. Hliníková zliatina má charakteristiky nízkej hustoty, vysokej sily a dobrého výkonu spracovania. Ako štrukturálny materiál sa môže z dôvodu vynikajúceho výkonu spracovania vyrobiť na profily, potrubia, vysoko kusové doštičky rôznych prierezov, aby sa dal plná hra na potenciál materiálu a zlepšiť tuhosť a pevnosť komponentov . Preto je hliníková zliatina preferovaným ľahkým štrukturálnym materiálom pre ľahké zbrane. V leteckom priemysle sa hliníková zliatina používa hlavne na výrobu koží lietadiel, priedely, dlhých trámov a honujúcich tyčí; V leteckom priemysle je hliníková zliatina dôležitým materiálom pre štartovacie vozidlá a štrukturálne časti kozmickej lode. V oblasti zbraní sa hliníková zliatina úspešne používa v pechotných vozidlách a obrnených dopravných vozidlách. Nedávno vyvinuté držiaky na húfnice tiež používajú veľké množstvo nových materiálov z hliníkovej zliatiny. V posledných rokoch sa použitie zliatiny hliníka v leteckom priemysle znížilo, ale stále je jedným z hlavných štrukturálnych materiálov vo vojenskom priemysle. Vývojový trend zliatin hliníka je sledovať vysokú čistotu, vysokú pevnosť, vysokú odolnosť proti húževnatosti a vysokej teplote. Zliatiny hliníka používané vo vojenskom priemysle zahŕňajú hlavne zliatiny z hliníka-Lithia, zliatiny hliníka (2000 série) a zliatiny hliníka-zink-magnézium (séria 7000). Nové zliatiny z hliníka-lithium sa používajú v leteckom priemysle a predpokladá sa, že hmotnosť lietadiel klesne o 8 až 15%; Zliatiny z hliníka-lithium sa tiež stanú kandidátskymi štrukturálnymi materiálmi pre kozmické a tenké steny raketových škrupín. Vďaka rýchlemu rozvoju leteckého priemyslu je výskumné zliatiny z hliníka-Lithia stále vyriešiť problém zlej húževnatosti v smere hrúbky a znížiť náklady. 2. Zliatiny horčíka ako najľahší inžiniersky kovový materiál, zliatiny horčíka majú sériu jedinečných vlastností, ako je napríklad špecifická hmotnosť svetla, vysoká špecifická pevnosť a špecifická stuhnutosť, dobré tlmenie a tepelná vodivosť, silná elektromagnetická ochrana tienenia. Spĺňajte potreby vojenských polí, ako je letecký priestor, moderné zbrane a vybavenie. Zliatiny horčíka sa široko používajú vo vojenských zariadeniach, ako sú rámy sedadiel v nádrži, zrkadlá veliteľa, zrkadlá Gunner, prevodovky, sedadlá pre prevodovky, sedadlá s vodou a výstupné potrubia, sedadlá distribútora vzduchu, kryty ropného čerpadla, kryty vodného čerpadla, výmenníky olejového tepla, Kryty olejového filtra, kryty ventilov, respirátory a ďalšie časti vozidiel; Tactické podpora proti vzdušnej obrannej rakety a ailerónové kože, nástenné panely, posilňovacie rámy, dosky kormidla, priedely a ďalšie raketové časti; Fighter Jets, bombardéry, vrtuľníky, prepravné lietadlá, vzdušné radary, rakety na vzduch-vzduch, štartovacie vozidlá, satelity a ďalšie komponenty kozmickej lode. Zliatina horčíka má svetlo s hmotnosťou, dobrá v špecifickej pevnosti a tuhosti, dobré v redukcii vibrácií, elektromagnetické rušenie a silné v tieniacich schopnostiach, ktoré môžu spĺňať požiadavky vojenských výrobkov na zníženie hmotnosti, absorpciu hluku, absorbovanie nárazov a ochranu proti žiareniu. Zaberá veľmi dôležité postavenie v leteckom a národnom stavebníctve a je kľúčovým štrukturálnym materiálom potrebným pre lietadlá, satelity, rakety, bojovníci, tanky a iné zbrane a vybavenie. 3. Zliatina titánu titánu má vysokú pevnosť v ťahu (441 ~ 1470MPa), nízka hustota (4,5 g/cm³), vynikajúca odolnosť proti korózii, určitá pevnosť výdrže s vysokou teplotou pri 300 ~ 550 stupňoch a húževnatosť vplyvu na nízku teplotu a je ideálny Ľahký štrukturálny materiál. Zliatina titánu má funkčné charakteristiky superplasticity. Použitím superplastickej technológie spájania formovania a difúzie sa môže zliatinu vyrobiť na výrobky s komplexnými tvarmi a presnými rozmermi s malou spotrebou energie a materiálu. Aplikácia zliatiny titánu v leteckom priemysle je hlavne výroba štrukturálnych častí trupu lietadla, podvozku, podporných trámov, diskov kompresora motora, čepele a kĺbov; V leteckom priemysle sa zliatina titánu používa hlavne na výrobu komponentov, rámy, plynových valcov, tlakových nádob, čapy turbínových čerpadiel, pevných kotúčov a dýz a ďalších častí. Začiatkom 50. rokov 20. storočia sa na výrobu tepelných štítov, chvostových krytov, rýchlostných brzdy a ďalších konštrukčných častí zadného trupu na niektorých vojenských lietadlách použil priemyselný čistý titán; V 60. rokoch 20. storočia sa aplikácia zliatin titánu v štruktúrach lietadiel rozšírila na klapku, pretiahnuté priepasti, nosné prevodové lúče a ďalšie hlavné štruktúry nosenia; Od 70. rokov 20. storočia sa používanie zliatin titánu vo vojenských lietadlách a motoroch rýchlo zvýšilo, od bojovníkov po veľké vojenské bombardéry a dopravné lietadlá. Jeho použitie v lietadlách F14 a F15 predstavuje 25% štrukturálnej hmotnosti a jeho použitie v motoroch F100 a TF39 dosahuje 25% a 33%; Po osemdesiatych rokoch dosiahli materiály a procesné technológie zliatiny titánu a lietadlo B1B vyžaduje 90402 kg titánu. Medzi existujúcimi zliatinami titánu pre Aerospace je najčastejšie používaná viacúčelová A+B typ ti -6 al -4 v zliatinu. V posledných rokoch West a Rusko postupne vyvinuli dva nové typy zliatin titánu, konkrétne vysoko pevné, vysoké, zvárateľné a nadviazané zliatiny titánu a vysokoteplotné, vysoko-silné zliatiny titánových plameňov splatnených plameňom. Tieto dve pokročilé zliatiny titánu majú dobré vyhliadky na aplikáciu v budúcom leteckom priemysle.

Vďaka rozvoju modernej vojny potrebuje armáda multifunkčný pokročilý Howitzerov systém s veľkou silou, veľkým rozsahom, vysokou presnosťou a rýchlosťou reakcie. Jednou z kľúčových technológií Advanced Howitzer Systems sú nové materiálové technológie. Ľahká váha samostatných delostreleckých veží, komponentov a obrnených vozidiel s ľahkým kovom je nevyhnutným trendom vo vývoji zbraní. Pod predpokladom zabezpečenia dynamiky a ochrany sa v armádnych zbraniach široko používajú zliatiny titánu. Použitie zliatiny titánu v delostreleckej brzde 155 delostrelectva môže nielen znížiť hmotnosť, ale tiež znížiť deformáciu valca pištole spôsobenej gravitáciou, čím sa účinne zlepšuje presnosť streľby; Niektoré komplexné komponenty v hlavných bojových nádržiach a viacúčelové rakety s helikoptérou-anti-tankmi môžu byť vyrobené z zliatiny titánu, ktoré môžu spĺňať nielen výkonnostné požiadavky produktu, ale tiež znížiť náklady na spracovanie komponentov. V minulosti bolo v minulosti uplatňovanie zliatin titánu značne obmedzené z dôvodu vysokých nákladov na výrobu. V posledných rokoch krajiny na celom svete aktívne rozvíjajú nízkonákladové zliatiny titánu a zároveň znižujú náklady, musia tiež zlepšiť výkonnosť zliatin titánu. V mojej krajine sú výrobné náklady na zliatiny titánu stále relatívne vysoké. S postupným zvyšovaním používania zliatin titánu je hľadanie nižších výrobných nákladov nevyhnutným trendom vo vývoji zliatin titánu. 4. Kompozitné materiály 4.1 Kompozitné materiály na báze živicových materiálov na báze živicových materiálov na báze živicových materiálov majú dobrú spracovateľnosť, vysokú špecifickú pevnosť, vysoký špecifický modul, nízku hustotu, odolnosť proti únavom, ochlupenie nárazu, chemická odolnosť proti korózii, dobré dielektrické vlastnosti, nízka tepelná vodivosť a iné tepelné vodivosť Charakteristiky a široko sa používajú vo vojenskom priemysle. Kompozitné materiály založené na živici možno rozdeliť do dvoch kategórií: termosetovanie a termoplastický. Kompozitné materiály založené na termosetingovej živici sú typom kompozitného materiálu, ktorý je založený na rôznych termosetovacích živici a pridávaný s rôznymi zosilniacimi vláknami; Zatiaľ čo termoplastické živice sú typom lineárnej polymérnej zlúčeniny, ktorá sa môže rozpustiť v rozpúšťadlách, zmäkčená a roztopená do viskóznej kvapaliny, keď sa zahrieva, a po ochladení sa kaprene do tuhej látky. Kompozitné materiály založené na živici majú vynikajúce komplexné vlastnosti, technológiu ľahkej prípravy a hojné suroviny. V leteckom priemysle sa kompozitné materiály založené na živicách používajú na výrobu krídel lietadiel, trupy, kanálov, horizontálnych chvostov a potrubí motora; V leteckom poli nie sú kompozitné materiály na báze živicu nielen dôležitými materiálmi pre kormidlá, radary a letecké závody, ale môžu sa tiež použiť na výrobu tepelnej izolačnej obalu spaľovacej komory tuhých rakiet a môžu sa tiež použiť ako Ablatívne materiály odolné voči teplu pre dýzy motora. Nové kompozitné materiály kyanátovej živice vyvinuté v posledných rokoch majú výhody silnej odolnosti voči vlhkosti, dobrých mikrovlnných dielektrických vlastností a dobrej rozmerovej stability. Všeobecne sa používajú pri výrobe leteckých konštrukčných častí, primárnych a sekundárnych konštrukčných častí lietadiel a poťahov radarovej antény. 4.2 Kompozitné materiály na báze kovov Kompozitné materiály na báze kovov majú vysokú špecifickú pevnosť, vysoko špecifický modul, dobrý vysoký teplota, nízka tepelná expanzná koeficient, dobrá rozmerová stabilita a vynikajúca elektrická a tepelná vodivosť. Vo vojenskom priemysle boli široko používané. Hliník, horčík a titán sú hlavnými matkami kompozitných materiálov na báze kovu a výstužné materiály sa môžu vo všeobecnosti rozdeliť do troch kategórií: vlákna, častice a fúzy. Medzi nimi boli kompozitné materiály na báze hliníka vystuženého časticami vstupujú do overovania modelu, napríklad používanie v bojovníkoch F -16 ako ventrálne plutvy namiesto zliatiny hliníka a ich tuhosť a život sa výrazne zlepšujú. Hliník a kompozitné materiály na báze horčíka zosilňované z uhlíkových vlákien majú vysokú špecifickú pevnosť, blízko nulového koeficientu tepelného rozširovania a dobrej rozmerovej stability a úspešne sa používajú na výrobu umelých satelitných držiakov, planárnych antén, vesmírnych teleskopov, umelých satelitných parabolických antén, atď.; Kompozitné materiály na báze hliníka na báze hliníka na báze kremíkového karbidu majú dobrý vysoký teplotný výkon a odolnosť proti opotrebeniu a môžu sa použiť na výrobu rakiet, raketových komponentov, infračervených a laserových komponentov systému, komponenty precíznej avioniky atď.; Kompozitné materiály založené na kremíku s karbidom kremíkovej karbidu majú dobrú odolnosť proti vysokej teplote a oxidačnú odolnosť a sú ideálnymi štrukturálnymi materiálmi pre motory s vysokým pomerom ťahu k hmotnosti. Vstúpili do skúšobnej fázy pokročilých motorov. V oblasti priemyslu zbraní môžu byť kompozitné materiály na báze kovov použité na projektily z vyradenia sabotovaného panciera na báze veľkého kaliber hlava a zlepšovanie bojových schopností. 4.3 Keramické kompozity Keramické kompozity sú všeobecným pojmom pre materiály, ktoré sú zosilnené vláknami, fúzy alebo časticami a kombinované s keramickými matkami prostredníctvom určitého kompozitného procesu. Je zrejmé, že kompozity na báze keramiky sú viacfázové materiály zložené z druhej fázovej zložky zavedenej do keramickej matrice. Prekonáva neoddeliteľnú krehkosť keramických materiálov a stala sa jedným z najaktívnejších aspektov súčasného výskumu materiálovej vedy. Keramické kompozity majú charakteristiky nízkej hustoty, vysokej špecifickej sily, dobrých termomechanických vlastností a odporu tepelného šoku a sú jedným z kľúčových podporných materiálov pre budúci rozvoj vojenského priemyslu. Aj keď keramické materiály majú dobrý výkon vysokej teploty, sú veľmi krehké. Medzi metódy na zlepšenie krehkosti keramických materiálov patrí spevnenie fázových zmien, stvrdnutie mikrokraku, dispergované stvrdnutie kovov a nepretržité tvrdenie vlákien. Keramické kompozity sa používajú hlavne na výrobu dýzových ventilov pre motory leteckých plynových turbín, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri zlepšovaní pomeru motorov k hmotnosti a znižovaní spotreby paliva. 4,4 Kompozity uhlíkových uhlíkov kompozity uhlíkových uhlíkových uhlíkov sú kompozity zložené z zosilnení uhlíkových vlákien a uhlíkových matíc. Kompozity uhlíkových uhlíkov majú sériu výhod, ako je vysoká špecifická pevnosť, dobrý odolnosť proti tepelnému nárazu, silnú odolnosť proti ablácii a označiteľný výkon. Vývoj kompozitných materiálov uhlíkových uhlíkov úzko súvisí s prísnymi požiadavkami leteckých technológií. Od 80. rokov 20. storočia vstúpil výskum z kompozitných materiálov uhlíkových uhlíkov do štádia zlepšovania výkonu a rozširovania aplikácií. Vo vojenskom priemysle je najpútavejšou aplikáciou kompozitných materiálov z uhlíka a uhlíka proti oxidácii uhlíkových uhlíkových uhlíkových kužeľa a prednej hrany kyvadlového kyvadla a najväčším produktom uhlíka s uhlíkom je brzdová podložka nadzvukových lietadlo. Kompozitné materiály uhlíka sa používajú hlavne ako ablatívne materiály a tepelné štrukturálne materiály v leteckom priestore. Konkrétne sa používajú ako čiapky kužeľov nosa medzikontinentálnych rakiet, pevné raketové dýzy a vedúce okraje kyvadlovej dopravy. V súčasnosti je hustota pokročilých materiálov uhlíkových uhlíkových trysiek 1,87 ~ 1,97 g/kubický centimeter a pevnosť v ťahu obruča je 75 ~ 115 MPa. Nedávno vyvinuté medzikontinentálne koncové uzávery s dlhým dosahom sú takmer všetky vyrobené z kompozitných materiálov uhlíka a uhlíka. S rozvojom modernej letectva sa zvyšuje nakladacia hmota lietadiel a zvyšuje sa rýchlosť pristátia letu, čo kladie vyššie požiadavky na núdzové brzdenie lietadiel. Kompozitné materiály z uhlíkových uhlíkov sú ľahké, odolné voči vysokej teplote, absorbujú veľké množstvo energie a majú dobré vlastnosti trenia. Brzdové doštičky z nich sa široko používajú vo vysokorýchlostných vojenských lietadlách. 5. Ultra vysoká pevnosť oceľ Ultra vysoká pevnosť oceľ je oceľ s pevnosťou výťažku a pevnosťou v ťahu presahujúcou 1200 MPa a 1400 MPa. Je skúmaný a vyvinutý tak, aby spĺňal požiadavky vysokej špecifickej pevnosti materiálov v štruktúrach lietadiel. V dôsledku rozšírenia aplikácie zliatin titánu a kompozitných materiálov v lietadlách sa množstvo ocele používanej v lietadle znížilo, ale kľúčové komponenty zaťaženia na lietadlách sú stále vyrobené z ocele s vysokou pevnosťou. V súčasnosti je medzinárodne reprezentatívna s nízkou zliatinou ultra vysokou pevnosťou 300 m typickou oceľou pre výstroj na podvozok lietadla. Okrem toho je oceľ D6AC s nízkym zliatinou typickým masívnym materiálom pre kolieskové krytiny raketového motora. Vývojový trend ultra vysokej ocele je neustále zlepšovať odolnosť proti korózii tvrdosti a napätia a zároveň zaisťuje ultra vysokú pevnosť. 6. Pokročilé zliatiny s vysokým teplotou vysokej teploty vysoké zliatiny sú kľúčové materiály pre letecké energetické systémy. Vysokoteplotné zliatiny sú zliatiny, ktoré vydržia určité napätia pri vysokých teplotách 600 až 1200 stupňov a majú oxidáciu a odolnosť proti korózii. Sú to preferované materiály pre disky turbíny leteckého motora. Podľa rôznych zložiek matrice sú zliatiny s vysokou teplotou rozdelené do troch kategórií: založené na železo, nikel a kobalte. Pred 60. rokmi boli disky motorových turbín vyrobené z kovaných zliatiny s vysokou teplotou, pričom typické známky boli A286 a Inconel 718. V 70. rokoch 20. storočia sa GE z Spojených štátov používala na výrobu turbíny motorov CFM56, ktoré značne zvýšili zliatinu prášku Rene95 na výrobu CFM56 Jeho pomer ťahu k hmotnosti a významne zvýšil svoju prevádzkovú teplotu. Odvtedy sa rýchlo vyvinuli disky na metalurgie práškových metalurgie. Spojené štáty nedávno prijali disk turbín s vysokou teplotou zliatiny vyrobený procesom rýchleho solidácie striekania. V porovnaní s práškovými zliatinami s vysokou teplotou, proces je jednoduchý, náklady sa znížia a má dobrý výkon spracovania kovania. Je to technológia prípravy s veľkým rozvojovým potenciálom. 7. Volfrám zliatiny volfrámu má najvyšší bod topenia medzi kovmi. Jeho vynikajúcou výhodou je, že vysoký bod topenia prináša dobrú vysokú teplotu pevnosť a odolnosť proti korózii voči materiálu a preukázal vynikajúce vlastnosti vo vojenskom priemysle, najmä vo výrobe zbraní. V priemysle zbraní sa používa hlavne na výrobu hlavíc rôznych projektilov prepichujúcich brnenie. Zliatiny volfrámu zdokonaľujú zrná materiálov a predlžujú orientáciu zŕn prostredníctvom technológie predbežnej liečby práškom a technológiu posilňovania veľkých deformácií, čím sa zlepšuje húževnatosť a penetrácia materiálov. Hlavným materiálom volfrámu projektilu 125-brnenia pre hlavné bojové tanky vyvinuté v mojej krajine je W-Ni-Fe. Prijíma proces kompaktného spekania s premenlivou hustotou a priemerný výkon dosahuje pevnosť v ťahu 1200 MPa a predĺženie viac ako 15%. Bojový technický index má preniknúť do 600 mm hrubej homogénnej oceľovej brnenia vo vzdialenosti 2000 metrov. V súčasnosti sa volfrámové zliatiny široko používajú v hlavných bojových nádržiach s projektilmi pre prepichovanie brnení veľkých strán, projektilov na prepichovanie brnení malých a stredne kliberov a projektilov na prepichovanie kinetickej energie pre kinetickú energiu. Vďaka tomu majú rôzne projektily prepichujúce brnenie silnejšie prenikajúce sily. 8. Intermetalické zlúčeniny intermetalické zlúčeniny majú superlattice usporiadané štruktúry a udržiavajú silné spojenie kovových väzieb, čo im dáva mnoho špeciálnych fyzikálnych a chemických vlastností a mechanických vlastností. Intermetalické zlúčeniny majú vynikajúcu tepelnú pevnosť a stali sa dôležitým novým vysokoteplotným štrukturálnym materiálom, ktorý sa v posledných rokoch aktívne študoval doma iv zahraničí. Vo vojenskom priemysle sa intermetalické zlúčeniny používajú na výrobu častí, ktoré majú tepelné zaťaženie, ako napríklad čepele motorov s plynovou turbínou JT90 vyrábané americkou spoločnosťou PUAO, rotorovými lopatkami malých lietadiel vyrobených americkými vzdušnými silami pomocou titánového hliníka, atď., A Rusko používa intermetalické zlúčeniny titánového hliníka namiesto zliatiny rezistentných na teplu ako vrchol piest, čo výrazne zlepšuje výkon motora. V oblasti zbraní je materiálom turbíny s kompresorovou turbínou tankového motora K18 zliatinou vysokej teploty niklu K18. Vďaka svojej vysokej špecifickej hmotnosti a veľkej počiatočnej zotrvačnosti ovplyvňuje výkonnosť akcelerácie nádrže. Aplikácia intermetalických zlúčenín titánového hliníka a ich oxidačných produktov výrazne zlepšila výkonnosť nádrže.