Pregled statusa in razvojne trende v prijavi 16 večjih vojaških novih materialov （1）

Tehnologija materialov je bila vedno zelo pomembno področje v znanstvenih in tehnoloških razvojnih načrtih držav po vsem svetu. Skupaj z informacijsko tehnologijo, biotehnologijo in energetsko tehnologijo je prepoznana kot visoka tehnologija, ki zajema celoten položaj človeštva v današnji družbi in v prihodnosti precej časa. Gradiva Visoka tehnologija je tudi ključna tehnologija sodobne industrije, ki podpira današnjo človeško civilizacijo, in je tudi najpomembnejša materialna podlaga za nacionalno obrambo države. Obrambna industrija je pogosto prednostni uporabnik novih materialnih tehnoloških dosežkov, raziskave in razvoj novih materialnih tehnologij pa imata odločilno vlogo pri razvoju obrambne industrije ter orožja in opreme.

Strateški pomen novih vojaških materialov Novi vojaški materiali so materialna podlaga za novo generacijo orožja in opreme in so tudi ključne tehnologije na vojaškem področju današnjega sveta. Tehnologija vojaških novih materialov je nova materialna tehnologija, ki se uporablja na vojaškem področju, ki je ključ do sodobnega prefinjenega orožja in opreme ter pomemben del vojaške visoke tehnologije. Države po vsem svetu so prinašale velik pomen za razvoj novih vojaških materialov. Pospeševanje razvoja tehnologije novih vojaških materialov je pomemben pogoj za ohranjanje vojaškega vodstva.

Status uporabe novih vojaških materialov Nova vojaška materiala lahko razdelimo v dve kategoriji: strukturni materiali in funkcionalni materiali glede na njihovo uporabo. Uporabljajo se predvsem v letalski industriji, vesoljski industriji, industriji orožja in ladjedelništvu.
Vojaški strukturni materiali 1. Aluminijeva zlitina aluminijasta zlitina je bila vedno najbolj razširjena kovinska strukturna materiala v vojaški industriji. Aluminijeva zlitina ima značilnosti nizke gostote, visoke moči in dobre zmogljivosti obdelave. Kot strukturni material ga lahko zaradi odlične zmogljivosti obdelave izdelamo v profile, cevi, plošče z visoko recestom različnih presekov, da bi omogočili popolno igro potencialu materiala in izboljšali togost in moč komponent . Zato je aluminijasta zlitina najprimernejši lahki konstrukcijski material za lahka orožja. V letalski industriji se aluminijasta zlitina uporablja predvsem za izdelavo kože zrakoplova, pregrade, dolge tramove in palice; V vesoljski industriji je aluminijasta zlitina pomemben material za izstrelitev vozil in strukturnih delov vesoljskih plovil. Na področju orožja se je aluminijasta zlitina uspešno uporabljala v pehotnih bojnih vozilih in oklepnih prometnih vozilih. Nedavno razvita nosilca Howitzer Gun uporablja tudi veliko število novih aluminijevih zlitin. V zadnjih letih se je uporaba aluminijeve zlitine v vesoljski industriji zmanjšala, vendar je še vedno eden glavnih strukturnih materialov v vojaški industriji. Razvojni trend aluminijevih zlitin je zasledovati visoko čistost, visoko trdnost, visoko žilavost in visoko temperaturno odpornost. Aluminijeve zlitine, ki se uporabljajo v vojaški industriji, vključujejo predvsem aluminijeve litijeve zlitine, aluminijeve zlitine (serije 2000) in zlitine aluminija-cinc-magnezije (serija 7000). Nove aluminijeve litijeve zlitine se uporabljajo v letalski industriji in predvideva se, da se bo teža letal padla za 8 ~ 15%; Aluminijeve litijeve zlitine bodo postale tudi kandidatni strukturni materiali za vesoljska plovila in raketne školjke. S hitrim razvojem vesoljske industrije je raziskovalni poudarek aluminije-litijevih zlitin še vedno reševanje problema slabe žilavosti v smeri debeline in zmanjšanje stroškov. 2. Magnezijeve zlitine Kot najlažji inženirski kovinski material, magnezijeve zlitine imajo vrsto edinstvenih lastnosti, kot so svetloba, visoka specifična moč in specifična togost, dobra dušenje in toplotna prevodnost, močna sposobnost elektromagnetnega zaščite in dobro zmanjšanje vibracij izpolnjujejo potrebe vojaških področij, kot so vesoljski prostor, sodobno orožje in oprema. Magnesium alloys are widely used in military equipment, such as tank seat frames, commander's mirrors, gunner's mirrors, gearbox housings, engine filter seats, water inlet and outlet pipes, air distributor seats, oil pump housings, water pump housings, oil heat exchangers, Ohišja oljnih filtrov, pokrovi ventila, respiratorji in drugi deli vozila; Taktični predelki za podporne za raketo zračne obrambe in aileronske kože, stenske plošče, ojačitvene okvirje, plošče krmila, pregrade in drugi raketni deli; Fighter Jets, bombniki, helikopterji, transportna letala, radarji v zraku, rakete površine do zraka, izstrelitev vozil, satelitov in drugih komponent vesoljskih plovil. Magnezijeve zlitine so lahke, dobre v specifični moči in togosti, dobro pri zmanjševanju vibracij, elektromagnetnih motenj in močnih v zaščitnih zmožnostih, ki lahko ustrezajo zahtevam vojaških izdelkov za zmanjšanje teže, absorpcijo hrupa in zaščito pred sevanjem. Zavzema zelo pomemben položaj v vesoljski in nacionalni obrambni gradnji in je ključni konstrukcijski material, potreben za letala, satelite, rakete, borce, tanke in drugo orožje in opremo. 3. Titanijeva zlitina Titanijeva zlitina ima visoko natezno trdnost (441 ~ 1470MPA), nizko gostoto (4,5 g/cm³), odlično korozijsko odpornost, določena visoka temperaturna vzdržljivost pri 300 ~ 550 stopinj in dobra žilavost z nizko temperaturo in je idealen lahek konstrukcijski material. Titanijeva zlitina ima funkcionalne značilnosti superplastičnosti. Z uporabo tehnologije superplastične oblikovanja difuzije lahko zlitino izdelamo v izdelke s kompleksnimi oblikami in natančnimi dimenzijami z malo porabe energije in materiala. Uporaba titanove zlitine v letalski industriji je predvsem za izdelavo konstrukcijskih delov letala Fuselage, pristajalnega orodja, podpornih žarkov, diskov za kompresor motorja, rezila in sklepov; V vesoljski industriji se titanijeva zlitina uporablja predvsem za izdelavo komponent, okvirjev, plinov, tlačnih žil, ohišja s turbinsko črpalko, ohišjem in šobami in drugimi deli. V zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja je bil industrijski čisti titanij uporabljen za izdelavo toplotnih ščitnikov, pokrovov rep, hitrostnih zavor in drugih konstrukcijskih delov zadnjega trupa na nekaterih vojaških letalih; V šestdesetih letih prejšnjega stoletja se je uporaba titanovih zlitin v zrakoplomskih strukturah razširila na drsne lopute, obremenitvene pregrade, pristajalne zobnike in druge glavne strukture, ki nosijo obremenitev; Od sedemdesetih let prejšnjega stoletja se je uporaba titanovih zlitin v vojaških zrakoplovih in motorjih hitro povečala, od borcev do velikih vojaških bombnikov in prometnih letal. Njegova uporaba v zrakoplovih F14 in F15 predstavlja 25% konstrukcijske teže, njegova uporaba v motorjih F100 in TF39 pa doseže 25% oziroma 33%; Po osemdesetih letih prejšnjega stoletja so materiali in procesne tehnologije titanijeve zlitine dosegli nadaljnji razvoj, letalo B1B pa zahteva 90402 kg titana. Med obstoječimi titanijevimi zlitinami za vesoljsko vesolje je najpogosteje uporabljen večnamenski A+B Type Ti -6 al -4 v zlitini. V zadnjih letih sta Zahod in Rusija zaporedno razvijala dve novi vrsti titanovih zlitin, in sicer visoke trdnosti, zvit in oblikovane titanove zlitine in visoke temperature, visoke močne, plamenske zlitine. Ti dve napredni titanijevi zlitini imata dobre možnosti za uporabo v prihodnji vesoljski industriji.

Z razvojem sodobnega vojskovanja vojska potrebuje večnamenski napreden sistem haubiranja z veliko močjo, dolgim ​​dosegom, visoko natančnostjo in hitro odzivnostjo. Ena ključnih tehnologij naprednih sistemov Hawitzer je nova materialna tehnologija. Lahka tehtanja samopogojnih topniških tur, sestavnih delov in lahkih kovinskih oklepnih vozil je neizogiben trend razvoja orožja. Pod predpostavki za zagotavljanje dinamike in zaščite se titanove zlitine pogosto uporabljajo v vojaškem orožju. Uporaba titanove zlitine v 155 topniški zavori lahko ne le zmanjša težo, ampak tudi zmanjša deformacijo sodčka pištole, ki jo povzroča gravitacija, kar učinkovito izboljšuje natančnost streljanja; Nekaj ​​komponent v obliki kompleksnih komponent na glavnih bojnih rezervoarjih in večnamenskih raketah helikopter-anti-tank je mogoče izdelati iz titanove zlitine, ki ne more le zadosti zahtevam glede zmogljivosti izdelka, ampak tudi zmanjšati stroške obdelave komponent. Dolgo v preteklosti je bila uporaba titanovih zlitin zaradi visokih proizvodnih stroškov močno omejena. V zadnjih letih države po vsem svetu aktivno razvijajo nizkocenovne titanove zlitine, hkrati pa zmanjšujejo stroške, prav tako morajo izboljšati delovanje titanovih zlitin. V moji državi so stroški proizvodnje titanovih zlitin še vedno razmeroma visoki. S postopnim povečanjem uporabe titanovih zlitin je iskanje nižjih proizvodnih stroškov neizogiben trend razvoja titanovih zlitin. 4. Kompozitni materiali 4.1 Kompozitni materiali na osnovi smole, ki temeljijo na smoli, imajo dobro oblikovanje, visoko specifično moč, visoka specifična modul, nizka gostota, odpornost na utrujenost, absorpcija udarcev, kemična korozijska odpornost, dobra dielektrična lastnost, nizka toplotna prevodnost in drugo značilnosti in se pogosto uporabljajo v vojaški industriji. Kompozitni materiali na osnovi smole lahko razdelimo v dve kategoriji: termoset in termoplastično. Kompozitni materiali na osnovi termosetiranja smole so vrsta sestavljenega materiala, ki temelji na različnih termosetskih smolah in dodane z različnimi ojačitvenimi vlakni; Medtem ko so termoplastične smole vrsta linearne polimerne spojine, ki jo lahko raztopimo v topilih, mehčamo in stopimo v viskozno tekočino, ko se segrevamo in po hlajenju utrdimo v trdno snov. Kompozitni materiali na osnovi smole imajo odlične celovite lastnosti, enostavno pripravo tehnologije in obilne surovine. V letalski industriji se kompozitni materiali na osnovi smole uporabljajo za proizvodnjo kril letala, trupla, kanadov, vodoravnih repov in motorjev; Na vesoljskem polju so kompozitni materiali na osnovi smole niso le pomembni materiali za krmilje, radarje in zračne vložke, ampak jih je mogoče uporabiti tudi za izdelavo toplotne izolacijske lupine zgorevalne komore trdnih raketnih motorjev, poleg tega pa jih je mogoče uporabiti kot kot Ablativni toplotno odporni materiali za šobe motorjev. Novi kompozitni materiali cianatne smole, razviti v zadnjih letih, imajo prednosti močne odpornosti na vlago, dobre mikrovalovne dielektrične lastnosti in dobre dimenzijske stabilnosti. Široko se uporabljajo pri proizvodnji vesoljskih strukturnih delov, primarnih in sekundarnih strukturnih delov zrakoplova in obkrojah radarskih antene. 4.2 Kovinski sestavljeni materiali na osnovi kovinskih kompozitnih materialov imajo visoko specifično trdnost, visoko specifično modul, dobro visoko temperaturno zmogljivost, nizko toplotno ekspanzijsko koeficient, dobro dimenzijsko stabilnost in odlično električno in toplotno prevodnost. V vojaški industriji so se pogosto uporabljali. Aluminij, magnezij in titanij so glavne matrike kompozitnih materialov na osnovi kovin, ojačitvene materiale pa lahko na splošno razdelimo na tri kategorije: vlakna, delce in muha. Med njimi so kompozitni materiali na osnovi aluminija, okrepljeni z delci, vstopili v preverjanje modela, na primer v F -16 borci kot ventralne plavuti namesto aluminijevih zlitin, njihova togost in življenje pa se močno izboljšata. Kompozitni materiali, ojačani z ogljikovimi vlakni, imajo visoko specifično trdnost, blizu ničelnega koeficienta toplotne ekspanzije in dobre dimenzijske stabilnosti, uspešno pa se uporabljajo za izdelavo umetnih satelitskih oklepajev, L-pasov planarne antene, vesoljske teleskope, umetne satelitske parabolne antene, itd.; Kompozitni materiali, ojačani z aluminijastimi materiali iz silicijevega karbida, imajo dobro visoko temperaturno zmogljivost in odpornost proti obrabi, zato jih je mogoče uporabiti za izdelavo raket, raketnih komponent, infrardečega in laserskega vodenja sistema, natančnih avioničnih naprav itd.; Kompozitni materiali na osnovi titana, ojačanih s silikonskimi vlakni, imajo dobro visoko temperaturno odpornost in oksidacijsko odpornost ter so idealni strukturni materiali za motorje z visokim razmerjem med potiskom in težo. Vstopili so v fazo naprednih motorjev. Na področju orožja se lahko kovinski sestavljeni materiali uporabijo za stabilizirano rep z velikim kalibrom, ki zavržejo sabotske oklepne izstrelke, anti-helicopter/antitank večnamenska raketa trdna motorja in druge dele bojna glava in izboljšanje bojnih zmogljivosti. 4.3 Keramični kompoziti na osnovi keramičnih kompozitov so splošni izraz za materiale, ki so ojačani z vlakni, muhami ali delci in v kombinaciji s keramičnimi matricami z določenim kompozitnim postopkom. Vidimo, da so kompoziti na osnovi keramik večfazni materiali, sestavljeni iz druge fazne komponente, vnesene v keramično matrico. Premagonira lastna čvrvesnost keramičnih materialov in je postala eden najbolj aktivnih vidikov trenutnih raziskav znanosti o materialih. Keramični kompoziti imajo značilnosti nizke gostote, visoke specifične moči, dobre termomehanske lastnosti in odpornosti na toplotni udar in so eden ključnih podpornih gradiv za prihodnji razvoj vojaške industrije. Čeprav imajo keramični materiali dobro visokotemperaturno delovanje, so zelo krhki. Metode za izboljšanje krhljivosti keramičnih materialov vključujejo zaostritev faznih sprememb, zaostritev mikroklov, razpršeno kovinsko ogorčenje in neprekinjeno zaostritev vlaken. Keramični kompoziti se uporabljajo predvsem za izdelavo ventilov za šobe za plinske turbine, ki igrajo pomembno vlogo pri izboljšanju razmerja med potisnimi in teži motorjev in zmanjšanje porabe goriva. 4.4 Kompoziti ogljikovega ogljika v ogljik-ogljikovi kompoziti so kompoziti, sestavljeni iz ojačitve ogljikovih vlaken in ogljikovih matric. Ogljikovi ogljikovi kompoziti imajo vrsto prednosti, kot so visoka specifična moč, dobra odpornost na toplotni udar, močna odpornost na ablacijo in zmogljivost, ki jo je mogoče oblikovati. Razvoj kompozitnih materialov ogljikovega ogljika je tesno povezan s strogimi zahtevami vesoljske tehnologije. Od osemdesetih let prejšnjega stoletja so raziskave o kompozitnih materialih ogljikovega ogljika začele v fazi izboljšanja zmogljivosti in širjenja aplikacij. V vojaški industriji je najbolj privlačna uporaba kompozitnih materialov ogljikovega ogljika proti oksidaciji ogljikovega ogljikovega stožčastega stožca in vodilnega roba vesoljskega prevoza, največji proizvod iz ogljikovega ogljika pa je zavorna ploščica nadzvočne letalo. Ogljikovo-ogljik kompozitni materiali se uporabljajo predvsem kot ablativni materiali in toplotni strukturni materiali v vesolju. Natančneje se uporabljajo kot kape nosne stožce medcelinske raketne bojne glave, trdne raketne šobe in vodilne robove vesoljskih avtobusov. Trenutno je gostota naprednih materialov ogljikovega ogljikovega ogljika 1,87 ~ 1,97 g/kubičnega centimetra, natezna trdnost obročkov pa 75 ~ 115 MPa. Nedavno razvite medcelinske raketne končne kapice so skoraj vse izdelane iz kompozitnih materialov ogljikovega ogljika. Z razvojem sodobne letalske tehnologije se nakladalna masa zrakoplovov povečuje, hitrost pristanka letenja pa se povečuje, kar daje višje zahteve za nujno zaviranje zrakoplovov. Ogljikovo-ogljik kompozitni materiali so lahki, visoko temperaturni odporni, absorbirajo velike količine energije in imajo dobre lastnosti trenja. Zavorne ploščice, narejene iz njih, se pogosto uporabljajo v vojaških zrakoplovih za visoke hitrosti. 5. Ultra-visoko trdno jekleno jeklo jeklo je jeklo z trdnostjo donosa in natezno trdnostjo, ki presega 1200 MPa oziroma 1400 MPa. Raziskuje in razvito tako, da ustreza zahtevam visoko specifičnih trdnih materialov v zrakoplovih. Zaradi širitve uporabe titanovih zlitin in kompozitnih materialov v zrakoplovih se je količina jekla, ki se uporablja v zrakoplovih, zmanjšala, vendar so ključne komponente, ki nosijo obremenitev na letalih, še vedno izdelane iz ultra visoko trdno jeklo. Trenutno je mednarodno reprezentativno z nizko zlitino ultra visoko trdno jeklo 300m tipično jeklo za pristajalno opremo letala. Poleg tega je jeklo z nizko zlitino ultra-visoko jeklo D6AC tipičen material za ohišje trdnega raketnega motorja. Razvojni trend ultra visoko trdno jeklo je nenehno izboljševanje žilavosti in stresne korozijske odpornosti, hkrati pa zagotavlja ultra visoko moč. 6. Napredne visokotemperaturne zlitine visokotemperaturne zlitine so ključni materiali za vesoljske napajalne sisteme. Visokotemperaturne zlitine so zlitine, ki lahko prenesejo določene napetosti pri visokih temperaturah 600 ~ 1200 stopinj in imajo oksidacijo in korozijsko odpornost. So najprimernejši materiali za turbinske diske vesoljskega motorja. Glede na različne matrične komponente so visokotemperaturne zlitine razdeljene v tri kategorije: na železni osnovi, na osnovi niklja in kobalta. Pred šestdesetimi leti so bili motorni turbinski diski izdelani iz kovanih visokotemperaturnih zlitin, tipična ocena A286 in Inconel 718. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so GE ZDA hitro utrdili zlitino prahu rene95, da so izdelali CFM56 motorne turbine, ki so se močno povečali razmerje med potiskom in težo in znatno zviša njegovo delovno temperaturo. Od takrat so se praškasti metalurgijski turbinski diski hitro razvijali. V zadnjem času so ZDA sprejele visokotemperaturni zlitinski turbinski disk, ki ga je izdelal postopek hitrega utrjevanja nalaganja razpršil. V primerjavi s praškastimi visokotemperaturnimi zlitinami je postopek preprost, stroški se zmanjšajo in ima dobro uspešnost kovanja obdelave. Gre za pripravo tehnologije z velikim razvojnim potencialom. 7. Volframova zlitina volfram ima najvišjo tališče med kovinami. Njegova izjemna prednost je, da visoka tališče prinaša dobro visokotemperaturno moč in korozijsko odpornost na material, zato je pokazala odlične značilnosti v vojaški industriji, zlasti v proizvodnji orožja. V industriji orožja se uporablja predvsem za izdelavo bojnih glav različnih izstrelkov oklepov. Volframove zlitine izpopolnjujejo zrna materialov in podolgovate orientacijo zrn s pomočjo tehnologije predobdelave prahu in veliko tehnologijo krepitve deformacije, s čimer se izboljšajo žilavost in prodorno moč materialov. Osnovni material volframa 125ⅱ oklepni izstrel za glavne bojne tanke, ki so bili razviti v moji državi, je W-Ni-Fe. Sprejema postopek kompaktnega sintranja s spremenljivo gostoto, povprečna zmogljivost pa doseže natezno trdnost 1200 MPa in raztezanje več kot 15%. Bojni tehnični indeks je, da na razdalji 2000 metrov prodre v 600 mm debeli homogeni jekleni oklep. Trenutno se volframove zlitine široko uporabljajo v glavnih bojnih rezervoarjih z velikimi razmerji razmerjev, ki se raztezajo na oklepih, majhnimi in srednji kalibranski oklepni izstrelki, in hipervelocity Kinetic Energy Armour Pleight. Zaradi tega imajo različni oklepni projektili močnejšo penetracijsko moč. 8. Intermetalne spojine Intermetalne spojine imajo dolge urejene strukture vrhunskih struktur in vzdržujejo močno vezavo kovinske vezi, kar jim daje veliko posebnih fizikalnih in kemijskih lastnosti in mehanskih lastnosti. Intermetalne spojine imajo odlično toplotno moč in so postale pomemben nov visokotemperaturni strukturni material, ki so ga v zadnjih letih aktivno preučevali doma in v tujini. V vojaški industriji so bile intermetalne spojine uporabljene za izdelavo delov, ki nosijo toplotne obremenitve, kot so rezila plinskih turbinskih motorjev JT90, ki jih je izdelal ameriško podjetje PUAO, rotorske rezila majhnih letalskih motorjev, ki jih je ameriške zračne sile izdelalo z uporabo titanijevega aluminija, itd., in Rusija uporablja medmetalne spojine titana aluminija namesto toplotno odpornih zlitin kot batnih vrhov, kar močno izboljša zmogljivost motorja. Na področju orožja v industriji je material turbine za polnjenje tankovskih motorjev K18 visokotemperaturna zlitina na osnovi niklja. Zaradi visoke specifične gravitacije in velike začetne vztrajnosti vpliva na pospeševalno zmogljivost rezervoarja. Uporaba intermetalnih spojin titanov aluminija in njihovih oksidacijskih izdelkov je močno izboljšala delovanje rezervoarja.