新材料在軍事工業(yè)中的應(yīng)用及其發(fā)展
新材料在軍事工業(yè)中的應(yīng)用及其發(fā)展
新材料，又稱(chēng)先進(jìn)材料（Advanced Materials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有優(yōu)異特性和功能，能滿(mǎn)足高技術(shù)需求的新型材料。人類(lèi)歷史的發(fā)展表明，材料是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，而新材料則是社會(huì)進(jìn)步的里程碑。
材料技術(shù)一直是世界各國(guó)科技發(fā)展規(guī)劃之中的一個(gè)十分重要的領(lǐng)域，它與信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)一起，被公認(rèn)為是當(dāng)今社會(huì)及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)總攬人類(lèi)全局的高技術(shù)。材料高技術(shù)還是支撐當(dāng)今人類(lèi)文明的現(xiàn)代工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，也是一個(gè)國(guó)家國(guó)防力量最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。國(guó)防工業(yè)往往是新材料技術(shù)成果的優(yōu)先使用者，新材料技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)對(duì)國(guó)防工業(yè)和武器裝備的發(fā)展起著決定性的作用。
軍用新材料的戰(zhàn)略意義
軍用新材料是新一代武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)今世界軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。而軍用新材料技術(shù)則是用于軍事領(lǐng)域的新材料技術(shù)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵，是軍用高技術(shù)的重要組成部分。世界各國(guó)對(duì)軍用新材料技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視，加速發(fā)展軍用新材料技術(shù)是保持軍事領(lǐng)先的重要前提。
軍用新材料的現(xiàn)狀與發(fā)展
軍用新材料按其用途可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類(lèi)，主要應(yīng)用于航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和船艦工業(yè)中。
1 軍用結(jié)構(gòu)材料
1) 鋁合金
鋁合金一直是軍事工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料。鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、加工性能好等特點(diǎn)，作為結(jié)構(gòu)材料，因其加工性能優(yōu)良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發(fā)揮材料的潛力，提高構(gòu)件剛、強(qiáng)度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。
鋁合金在航空工業(yè)中主要用于制造飛機(jī)的蒙皮、隔框、長(zhǎng)梁和珩條等；在航天工業(yè)中，鋁合金是運(yùn)載火箭和宇宙飛行器結(jié)構(gòu)件的重要材料，在兵器領(lǐng)域，鋁合金已成功地用于步兵戰(zhàn)車(chē)和裝甲運(yùn)輸車(chē)上，最近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。
近年來(lái)，鋁合金在航空航天業(yè)中的用量有所減少，但它仍是軍事工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料之一。鋁合金的發(fā)展趨勢(shì)是追求高純、高強(qiáng)、高韌和耐高溫，在軍事工業(yè)中應(yīng)用的鋁合金主要有鋁鋰合金、鋁銅合金（2000系列）和鋁鋅鎂合金（7000系列）。
新型鋁鋰合金應(yīng)用于航空工業(yè)中，預(yù)測(cè)飛機(jī)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(dǎo)彈殼體的候選結(jié)構(gòu)材料。隨著航空航天業(yè)的迅速發(fā)展，鋁鋰合金的研究重點(diǎn)仍然是解決厚度方向的韌性差和降低成本的問(wèn)題。
2) 鈦合金
鈦合金具有較高的抗拉強(qiáng)度（441~1470兆帕），較低的密度（4.5g/cm3），優(yōu)良的抗腐蝕性能和在300~550oC溫度下有一定的高溫持久強(qiáng)度和很好的低溫沖擊韌性，是一種理想的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鈦合金具有超塑性的功能特點(diǎn)，采用超塑成形－擴(kuò)散連接技術(shù)，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金制成形狀復(fù)雜和尺寸精密的制品。
鈦合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用主要是制作飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)件、起落架、支撐梁、發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)、葉片和接頭等；在航天工業(yè)中，鈦合金主要用來(lái)制作承力構(gòu)件、框架、氣瓶、壓力容器、渦輪泵殼、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及噴管等零部件。50年代初，在一些軍用飛機(jī)上開(kāi)始使用工業(yè)純鈦制造后機(jī)身的隔熱板、機(jī)尾罩、減速板等結(jié)構(gòu)件；60年代，鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用擴(kuò)大到襟翼滑軋、承力隔框、起落架梁等主要受力結(jié)構(gòu)中；70年代以來(lái)，鈦合金在軍用飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量迅速增加，從戰(zhàn)斗機(jī)擴(kuò)大到軍用大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，它在F14和F15飛機(jī)上的用量占結(jié)構(gòu)重量的25%，在F100和TF39發(fā)動(dòng)機(jī)上的用量分別達(dá)到25%和33%；80年代以后，鈦合金材料和工藝技術(shù)達(dá)到了進(jìn)一步發(fā)展，一架B1B飛機(jī)需要90402公斤鈦材�，F(xiàn)有的航空航天用鈦合金中，應(yīng)用最廣泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年來(lái)，西方和俄羅斯相繼研究出兩種新型鈦合金，它們分別是高強(qiáng)高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高強(qiáng)阻燃鈦合金，這兩種先進(jìn)鈦合金在未來(lái)的航空航天業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。
隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展，陸軍部隊(duì)需求具有威力大、射程遠(yuǎn)、精度高、有快速反應(yīng)能力的多功能的先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)。先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是新材料技術(shù)。自行火炮炮塔、構(gòu)件、輕金屬裝甲車(chē)用材料的輕量化是武器發(fā)展的必然趨勢(shì)。在保證動(dòng)態(tài)與防護(hù)的前提下，鈦合金在陸軍武器上有著廣泛的應(yīng)用。155火炮制退器采用鈦合金后不僅可以減輕重量，還可以減少火炮身管因重力引起的變形，有效地提高了射擊精度；在主戰(zhàn)坦克及直升機(jī)－反坦克多用途導(dǎo)彈上的一些形狀復(fù)雜的構(gòu)件可用鈦合金制造，這既能滿(mǎn)足產(chǎn)品的性能要求又可減少部件的加工費(fèi)用。
在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，鈦合金由于制造成本昂貴，應(yīng)用受到了極大的限制。近年來(lái)，世界各國(guó)正在積極開(kāi)發(fā)低成本的鈦合金，在降低成本的同時(shí)，還要提高鈦合金的性能。在我國(guó)，鈦合金的制造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的制造成本是發(fā)展鈦合金的必然趨勢(shì)。
3) 復(fù)合材料
先進(jìn)復(fù)合材料是比通用復(fù)合材料有更高綜合性能的新型材料，它包括樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和碳基復(fù)合材料等，它在軍事工業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。先進(jìn)復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隱身、抗高速撞擊等一系列優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)防工業(yè)發(fā)展中最重要的一類(lèi)工程材料。
樹(shù)脂基復(fù)合材料
樹(shù)脂基復(fù)合材料具有良好的成形工藝性、高的比強(qiáng)度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐化學(xué)腐蝕性、良好的介電性能、較低的熱導(dǎo)率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)中。樹(shù)脂基復(fù)合材料可分為熱固性和熱塑性?xún)深?lèi)。熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料是以各種熱固性樹(shù)脂為基體，加入各種增強(qiáng)纖維復(fù)合而成的一類(lèi)復(fù)合材料；而熱塑性樹(shù)脂則是一類(lèi)線性高分子化合物，它可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時(shí)軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后硬化成為固體。樹(shù)脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，制備工藝容易實(shí)現(xiàn)，原料豐富。在航空工業(yè)中，樹(shù)脂基復(fù)合材料用于制造飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身、鴨翼、平尾和發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道；在航天領(lǐng)域，樹(shù)脂基復(fù)合材料不僅是方向舵、雷達(dá)、進(jìn)氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的燒蝕防熱材料。近年來(lái)研制的新型氰酸樹(shù)脂復(fù)合材料具有耐濕性強(qiáng)，微波介電性能佳，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達(dá)天線罩。
金屬基復(fù)合材料
金屬基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、良好的高溫性能、低的熱膨脹系數(shù)、良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性在軍事工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鋁、鎂、鈦是金屬基復(fù)合材料的主要基體，而增強(qiáng)材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類(lèi)，其中顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已進(jìn)入型號(hào)驗(yàn)證，如用于F－16戰(zhàn)斗機(jī)作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高。碳纖維增強(qiáng)鋁、鎂基復(fù)合材料在具有高比強(qiáng)度的同時(shí)，還有接近于零的熱膨脹系數(shù)和良好的尺寸穩(wěn)定性，成功地用于制作人造衛(wèi)星支架、L頻帶平面天線、空間望遠(yuǎn)鏡、人造衛(wèi)星拋物面天線等；碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有良好的高溫性能和抗磨損的特點(diǎn)，可用于制作火箭、導(dǎo)彈構(gòu)件，紅外及激光制導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)件，精密航空電子器件等；碳化硅纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有良好的耐高溫和抗氧化性能，是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)的理想結(jié)構(gòu)材料，目前已進(jìn)入先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)階段。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機(jī) / 反坦克多用途導(dǎo)彈固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等零部件，以此來(lái)減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。
陶瓷基復(fù)合材料
陶瓷基復(fù)合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強(qiáng)體，與陶瓷基體通過(guò)一定的復(fù)合工藝結(jié)合在一起組成的材料的總稱(chēng)，由此可見(jiàn)，陶瓷基復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構(gòu)成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究中最為活躍的一個(gè)方面。陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、比強(qiáng)度高、熱機(jī)械性能和抗熱震沖擊性能好的特點(diǎn)，是未來(lái)軍事工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相變?cè)鲰g、微裂紋增韌、彌散金屬增韌和連續(xù)纖維增韌等。陶瓷基復(fù)合材料主要用于制作飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴閥，它在提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。
碳－碳復(fù)材料
碳－碳復(fù)合材料是由碳纖維增強(qiáng)劑與碳基體組成的復(fù)合材料。碳－碳復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強(qiáng)、性能可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn)。碳－碳復(fù)合材料的發(fā)展是和航空航天技術(shù)所提出的苛刻要求緊密相關(guān)。80年代以來(lái)，碳－碳復(fù)合材料的研究進(jìn)入了提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用的階段。在軍事工業(yè)中，碳－碳復(fù)合材料最引人注目的應(yīng)用是航天飛機(jī)的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機(jī)翼前緣，用量最大的碳－碳產(chǎn)品是超音速飛機(jī)的剎車(chē)片。碳－碳復(fù)合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結(jié)構(gòu)材料，具體而言，它是用作洲際導(dǎo)彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和航天飛機(jī)的機(jī)翼前緣。目前先進(jìn)的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘米3，環(huán)向拉伸強(qiáng)度為75~115兆帕。近期研制的遠(yuǎn)程洲際導(dǎo)彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復(fù)合材料。
隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)裝載質(zhì)量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對(duì)飛機(jī)的緊急制動(dòng)提出了更高的要求。碳－碳復(fù)合材料質(zhì)量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作剎車(chē)片廣泛用于高速軍用飛機(jī)中。
4) 超高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高溫合金
超高強(qiáng)度鋼是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別超過(guò)1200兆帕和1400兆帕的鋼，它是為了滿(mǎn)足飛機(jī)結(jié)構(gòu)上要求高比強(qiáng)度的材料而研究和開(kāi)發(fā)的。超高強(qiáng)度鋼大量用于制造火箭發(fā)??壓容器和一些常規(guī)武器。由于鈦合金和復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用的擴(kuò)大，鋼在飛機(jī)上用量有所減少，但是飛機(jī)上的關(guān)鍵承力構(gòu)件仍采用超高強(qiáng)度鋼制造。目前，在國(guó)際上有代表性的低合金超高強(qiáng)度鋼300M，是典型的飛機(jī)起落架用鋼。此外，低合金超高強(qiáng)度鋼D6AC是典型的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體材料。超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展趨勢(shì)是在保證超高強(qiáng)度的同時(shí)，不斷提高韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力。
高溫合金是航空航天動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。高溫合金是在600~1200oC高溫下能承受一定應(yīng)力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金，它是航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)的首選材料。按照基體組元的不同，高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類(lèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)在60 年代前一直是用鍛造高溫合金制造，典型的牌號(hào)有A286和Inconel 718。70年代，美國(guó)GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)，大大增加了它的推重比，使用溫度顯著提高。從此，粉末冶金渦輪盤(pán)得以迅速發(fā)展。最近美國(guó)采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪盤(pán)，與粉末高溫合金相比，工序簡(jiǎn)單，成本降低，具有良好的鍛造加工性能，是一種有極大發(fā)展?jié)摿Φ闹苽浼夹g(shù)。
5) 鎢合金
鎢的熔點(diǎn)在金屬中最高，其突出的優(yōu)點(diǎn)是高熔點(diǎn)帶來(lái)材料良好的高溫強(qiáng)度與耐蝕性，在軍事工業(yè)特別是武器制造方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的特性。在兵器工業(yè)中它主要用于制作各種穿甲彈的戰(zhàn)斗部。鎢合金通過(guò)粉末預(yù)處理技術(shù)和大變形強(qiáng)化技術(shù)，細(xì)化了材料的晶粒，拉長(zhǎng)了晶粒的取向，以此提高材料的強(qiáng)韌性和侵徹威力。我國(guó)研制的主戰(zhàn)坦克125Ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為W-Ni-Fe，采用變密度壓坯燒結(jié)工藝，平均性能達(dá)到抗拉強(qiáng)度1200兆帕，延伸率為15%以上，戰(zhàn)技指標(biāo)為2000米距離擊穿600毫米厚均質(zhì)鋼裝甲。目前鎢合金廣泛應(yīng)用于主戰(zhàn)坦克大長(zhǎng)徑比穿甲彈、中小口徑防空穿甲彈和超高速動(dòng)能穿甲彈用彈芯材料，這使各種穿甲彈具有更為強(qiáng)大的擊穿威力。
6) 金屬間化合物
金屬間化合物具有長(zhǎng)程有序的超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，保持很強(qiáng)的金屬鍵結(jié)合，使它們具有許多特殊的理化性質(zhì)和力學(xué)性能。金屬間化合物具有優(yōu)異的熱強(qiáng)性，近年來(lái)已成為國(guó)內(nèi)外積極研究的重要的新型高溫結(jié)構(gòu)材料。在軍事工業(yè)中，金屬間化合物已被用于制造承受熱負(fù)荷的零部件上，如美國(guó)普奧公司制造了JT90燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，美國(guó)空軍用鈦鋁制造小型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片等，俄羅斯用鈦鋁金屬間化合物代替耐熱合金作活塞頂，大幅度地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，坦克發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器渦輪材料為K18鎳基高溫合金，因其比重大、起動(dòng)慣量大而影響了坦克的加速性能，應(yīng)用鈦鋁金屬間化合物及其由氧化鋁、碳化硅纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕質(zhì)耐熱新材料，可以大大改善坦克的起動(dòng)性能，提高戰(zhàn)場(chǎng)上的生存能力。此外，金屬間化合物還可用于多種耐熱部件，減輕重量，提高可靠性與戰(zhàn)技指標(biāo)。
7) 結(jié)構(gòu)陶瓷
陶瓷材料是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的高技術(shù)材料，它已經(jīng)由單相陶瓷發(fā)展到多相復(fù)合陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷材料因其耐高溫、低密度、耐磨損及低的熱膨脹系數(shù)等諸多優(yōu)異性能，在軍事工業(yè)中有著良好的應(yīng)用前景。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)用結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行了內(nèi)容廣泛的研究工作，如發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器小型渦輪已經(jīng)實(shí)用化；美國(guó)將陶瓷板鑲嵌在活塞頂部，使活塞的使用壽命大幅度提高，同時(shí)也提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。德國(guó)在排氣口鑲嵌陶瓷構(gòu)件，提高了排氣口的使用效能。國(guó)外紅外熱成像儀上的微型斯特林制冷機(jī)活塞套和氣缸套用陶瓷材料制造，其壽命長(zhǎng)達(dá)2000小時(shí)；導(dǎo)彈用陀螺儀的動(dòng)力靠火藥燃?xì)夤┙o，但燃?xì)庵械幕鹚帤堅(jiān)鼘?duì)陀螺儀有嚴(yán)重?fù)p傷，為消除燃?xì)庵械臍堅(jiān)⑻岣邔?dǎo)彈的命中精度，需研究適于導(dǎo)彈火藥氣體在2000oC下工作的陶瓷過(guò)濾材料。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)陶瓷廣泛應(yīng)用于主戰(zhàn)坦克發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器渦輪、活塞頂、排氣口鑲嵌塊等，是新型武器裝備的關(guān)鍵材料。目前，20~30毫米口徑機(jī)關(guān)槍的射頻要求達(dá)到1200發(fā)/分以上，這使炮管的燒蝕極為嚴(yán)重。利用陶瓷的高熔點(diǎn)和高溫化學(xué)穩(wěn)定性能有效地抑制了嚴(yán)重的炮管燒蝕，陶瓷材料具有高的抗壓和抗蠕變特性，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，使陶瓷材料保持三向壓縮狀態(tài)，克服其脆性，保證陶瓷襯管的安全使用。
2 軍用功能材料
1) 光電功能材料
光電功能材料是指在光電子技術(shù)中使用的材料，它能將光電結(jié)合的信息傳輸與處理，是現(xiàn)代信息科技的重要組成部分。光電功能材料在軍事工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。碲鎘汞、銻化銦是紅外探測(cè)器的重要材料；硫化鋅、硒化鋅、砷化鎵主要用于制作飛行器、導(dǎo)彈以及地面武器裝備紅外探測(cè)系統(tǒng)的窗口、頭罩、整流罩等。氟化鎂具有較高的透過(guò)率、較強(qiáng)的抗雨蝕、抗沖刷能力，它是較好的紅外透射材料。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，典型的激光材料有紅寶石晶體、摻釹釔鋁石榴石、半導(dǎo)體激光材料等。
2) 貯氫材料
某些過(guò)渡簇金屬，合金和金屬間化合物，由于其特殊的晶格結(jié)構(gòu)的原因，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，形成了金屬氫化物，這種材料稱(chēng)為貯氫材料。
在兵器工業(yè)中，坦克車(chē)輛使用的鉛酸蓄電池因容量低、自放電率高而需經(jīng)常充電，此時(shí)維護(hù)和搬運(yùn)十分不便。放電輸出功率容易受電池壽命、充電狀態(tài)和溫度的影響，在寒冷的氣候條件下，坦克車(chē)輛起動(dòng)速度會(huì)顯著減慢，甚至不能起動(dòng)，這樣就會(huì)影響坦克的作戰(zhàn)能力。貯氫合金蓄電池具有能量密度高、耐過(guò)充、抗震、低溫性能好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)主戰(zhàn)坦克蓄電池發(fā)展過(guò)程中具有廣闊的應(yīng)用前景。
3) 阻尼減震材料
阻尼是指一個(gè)自由振動(dòng)的固體即使與外界完全隔離，它的機(jī)械性能也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿默F(xiàn)象。采用高阻尼功能材料的目的是減震降噪。因此阻尼減震材料在軍事工業(yè)中具有十分重要的意義。
國(guó)外金屬阻尼材料的應(yīng)用主要集中在船舶、航空、航天等工業(yè)部門(mén)。美國(guó)海軍已采用Mn-Cu高阻尼合金制造潛艇螺旋槳，取得了明顯的減震效果。在西方，阻尼材料及技術(shù)在武器上的應(yīng)用研究工作受到了極大的關(guān)注，一些發(fā)達(dá)國(guó)家專(zhuān)門(mén)成立了阻尼材料在武器裝備上應(yīng)用的研究機(jī)構(gòu)。80年代后，國(guó)外阻尼減震降噪技術(shù)有了更大的發(fā)展，他們借助CAD/CAM在減震降噪技術(shù)中的應(yīng)用，把設(shè)計(jì)－材料－工藝－試驗(yàn)一體化，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的阻尼減震降噪設(shè)計(jì)。我國(guó)在70年代前后進(jìn)行了阻尼減震降噪材料的研究工作，并取得了一定的成果，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有一定的差距。阻尼材料在航空航天領(lǐng)域主要用于制造火箭、導(dǎo)彈、噴氣機(jī)等控制盤(pán)或陀螺儀的外殼；在船舶工業(yè)中，阻尼材料用于制造推進(jìn)器、傳動(dòng)部件和艙室隔板，有效地降低了來(lái)自于機(jī)械零件嚙合過(guò)程中表面碰撞產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。在兵器工業(yè)中，坦克傳動(dòng)部分（變速箱，傳動(dòng)箱）的振動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜振動(dòng)，頻率范圍較寬，高性能阻尼鋅鋁合金和減振耐磨表面熔敷材料技術(shù)的應(yīng)用，大大減輕了主戰(zhàn)坦克傳動(dòng)部分產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。
4) 隱身材料
現(xiàn)代攻擊武器的發(fā)展，特別是精確打擊武器的出現(xiàn)，使武器裝備的生存力受到了極大的威脅，單純依靠加強(qiáng)武器的防護(hù)能力已不實(shí)際。采用隱身技術(shù)，使敵方的探測(cè)、制導(dǎo)、偵察系統(tǒng)失去功效，從而盡可能地隱蔽自己，掌握戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。搶先發(fā)現(xiàn)并消滅敵人，已成為現(xiàn)代武器防護(hù)的重要發(fā)展方向。隱身技術(shù)的最有效手段是采用隱身材料。國(guó)外隱身技術(shù)與材料的研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間，起源在德國(guó)，發(fā)展在美國(guó)并擴(kuò)展到英、法、俄羅斯等先進(jìn)國(guó)家。目前，美國(guó)在隱身技術(shù)和材料研究方面處于領(lǐng)先水平。在航空領(lǐng)域，許多國(guó)家都已成功地將隱身技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)的隱身；在常規(guī)兵器方面，美國(guó)對(duì)坦克、導(dǎo)彈的隱身也已開(kāi)展了不少工作，并陸續(xù)用于裝備，如美國(guó)M1A1坦克上采用了雷達(dá)波和紅外波隱身材料，前蘇聯(lián)T－80坦克也涂敷了隱身材料。
隱身材料有毫米波結(jié)構(gòu)吸波材料、毫米波橡膠吸波材料和多功能吸波涂料等，它們不僅能夠降低毫米波雷達(dá)和毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、跟蹤和命中的概率，而且能夠兼容可見(jiàn)光、近紅外偽裝和中遠(yuǎn)紅外熱迷彩的效果。
近年來(lái)，國(guó)外在提高與改進(jìn)傳統(tǒng)隱身材料的同時(shí)，正致力于多種新材料的探索。晶須材料、納米材料、陶瓷材料、手性材料、導(dǎo)電高分子材料等逐步應(yīng)用到雷達(dá)波和紅外隱身材料，使涂層更加薄型化、輕量化。納米材料因其具有極好的吸波特性，同時(shí)具備了寬頻帶、兼容性好、厚度薄等特點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家均把納米材料作為新一代隱身材料加以研究和開(kāi)發(fā)；國(guó)內(nèi)毫米波隱身材料的研究起步于80年代中期，研究單位主要集中在兵器系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的努力，預(yù)研工作取得了較大進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)可用于各類(lèi)地面武器系統(tǒng)的偽裝和隱身，如主戰(zhàn)坦克、155毫米先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)及水陸兩用坦克。
目前，世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī)，其機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層，使其真正具有了隱身功能，而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開(kāi)始在隱身飛機(jī)上涂裝；美國(guó)和俄羅斯的地對(duì)空導(dǎo)彈正在使用輕質(zhì)、寬頻帶吸收、熱穩(wěn)定性好的隱身材料�？梢灶A(yù)見(jiàn)，隱身技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為世界各國(guó)國(guó)防技術(shù)中最重要的課題之一。
我國(guó)軍用新材料的產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)
應(yīng)用于軍事工業(yè)中的新材料均具有較高的技術(shù)含量，因而軍用新材料的產(chǎn)業(yè)化速度普遍比較緩慢。世界范圍內(nèi)的軍用新材料正向功能化、超高能化、復(fù)合輕量和智能化的方向發(fā)展。由此看來(lái)，鈦合金、復(fù)合材料和納米材料在軍事工業(yè)中具有十分良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
1 鈦合金
鈦是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)異、資源豐富的金屬。隨著軍事工業(yè)對(duì)高強(qiáng)低密度材料需求的日益迫切，鈦合金的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著加快。在國(guó)外，先進(jìn)飛機(jī)上鈦材重量已達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重的30~35%。我國(guó)在“九五”期間，為滿(mǎn)足航空、航天、艦艇等部門(mén)需要，國(guó)家把鈦合金作為新材料的發(fā)展重點(diǎn)之一，預(yù)計(jì)“十五”將成為我國(guó)鈦合金新材料新工藝的高速發(fā)展時(shí)期。
2 復(fù)合材料
軍事高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料，在這種條件下，我國(guó)在先進(jìn)復(fù)合材料的研制和應(yīng)用方面取得了很大的成績(jī)，它在“十五”期間的發(fā)展會(huì)更加引人注目。21世紀(jì)復(fù)合材料的發(fā)展方向是低成本、高性能、多功能和智能化。
3 納米材料
納米技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅涉及到現(xiàn)有的一切基礎(chǔ)性科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在軍事工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)突然性的急劇增大，各種探測(cè)手段越來(lái)越先進(jìn)。為適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，隱身技術(shù)在軍事領(lǐng)域占有十分重要的地位。納米材料對(duì)雷達(dá)波的吸收率較高，從而為兵器隱身技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)
免責(zé)聲明：上文僅代表作者或發(fā)布者觀點(diǎn)，與本站無(wú)關(guān)。本站并無(wú)義務(wù)對(duì)其原創(chuàng)性及內(nèi)容加以證實(shí)。對(duì)本文全部或者部分內(nèi)容(文字或圖片)的真實(shí)性、完整性本站不作任何保證或承諾，請(qǐng)讀者參考時(shí)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。本站制作、轉(zhuǎn)載、同意會(huì)員發(fā)布上述內(nèi)容僅出于傳遞更多信息之目的，但不表明本站認(rèn)可、同意或贊同其觀點(diǎn)。上述內(nèi)容僅供參考，不構(gòu)成投資決策之建議；投資者據(jù)此操作，風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。如對(duì)上述內(nèi)容有任何異議，請(qǐng)聯(lián)系相關(guān)作者或與本站站長(zhǎng)聯(lián)系，本站將盡可能協(xié)助處理有關(guān)事宜。謝謝訪問(wèn)與合作！ 中鎢在線采集制作。 |
