Revizuirea stării cererii și a tendințelor de dezvoltare a 16 materiale militare majore （1）

Tehnologia materialelor a fost întotdeauna un domeniu foarte important în planurile de dezvoltare științifică și tehnologică ale țărilor din întreaga lume. Împreună cu tehnologia informației, biotehnologia și tehnologia energetică, este recunoscută ca o tehnologie înaltă care acoperă situația generală a omenirii în societatea de astăzi și pentru o perioadă considerabilă de timp în viitor. Tehnologia înaltă a materialelor este, de asemenea, tehnologia cheie a industriei moderne care sprijină civilizația umană de astăzi și este, de asemenea, cea mai importantă bază materială pentru apărarea națională a unei țări. Industria apărării este adesea utilizatorul prioritar al noilor realizări ale tehnologiei materialelor, iar cercetarea și dezvoltarea noilor tehnologii de materiale joacă un rol decisiv în dezvoltarea industriei de apărare și a armelor și a echipamentelor.

Semnificația strategică a noilor materiale militare noi materiale militare sunt baza materială a unei noi generații de arme și echipamente și sunt, de asemenea, tehnologii cheie în domeniul militar al lumii de astăzi. Tehnologia materialelor noi militare este o nouă tehnologie materială folosită în domeniul militar, care este cheia armelor și echipamentelor sofisticate moderne și o parte importantă a tehnologiei militare înalte. Țările din întreaga lume au acordat o importanță deosebită dezvoltării noilor tehnologii de materiale militare. Accelerarea dezvoltării noilor tehnologii de materiale militare este o condiție prealabilă importantă pentru menținerea conducerii militare.

Starea de aplicare a noilor materiale militare materiale militare noi pot fi împărțite în două categorii: materiale structurale și materiale funcționale în funcție de utilizările lor. Sunt utilizate în principal în industria aviației, industria aerospațială, industria armelor și industria construcțiilor navale.
Materiale structurale militare 1. Aliaj de aluminiu din aliaj de aluminiu a fost întotdeauna cel mai utilizat material structural metalic din industria militară. Aliajul de aluminiu are caracteristicile de densitate mică, rezistență ridicată și performanță bună de procesare. Ca material structural, acesta poate fi transformat în profiluri, conducte, plăci cu ciuperci mari din diferite secțiuni transversale, datorită performanței sale excelente de procesare, astfel încât să dea joc complet potențialului materialului și să îmbunătățească rigiditatea și rezistența componentelor . Prin urmare, aliajul de aluminiu este materialul structural ușor preferat pentru arme ușoare. În industria aviației, aliajul de aluminiu este utilizat în principal pentru fabricarea pielilor de aeronave, a pereților, a grinzilor lungi și a barelor de onoare; În industria aerospațială, aliajul de aluminiu este un material important pentru vehicule de lansare și piese structurale pentru nave spațiale. În domeniul armelor, aliajul de aluminiu a fost utilizat cu succes în vehicule de luptă cu infanteria și vehicule de transport blindate. Monturile de armă Howitzer recent dezvoltate folosesc, de asemenea, un număr mare de noi materiale din aliaj de aluminiu. În ultimii ani, utilizarea aliajului de aluminiu în industria aerospațială a scăzut, dar este încă unul dintre principalele materiale structurale din industria militară. Tendința de dezvoltare a aliajelor de aluminiu este de a urmări puritate ridicată, rezistență ridicată, duritate ridicată și rezistență la temperatură ridicată. Aliajele de aluminiu utilizate în industria militară includ în principal aliaje de aluminiu-litiu, aliaje de aluminiu-copper (serie 2000) și aliaje de aluminiu-zinc-magnesiu (seria 7000). Noile aliaje de aluminiu-litiu sunt utilizate în industria aviației și se prevăd că greutatea aeronavei va scădea cu 8 ~ 15%; Aliajele din aluminiu-litiu vor deveni, de asemenea, materiale structurale candidate pentru nave spațiale și cochilii cu rachete cu pereți subțiri. Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei aerospațiale, accentul de cercetare al aliajelor de aluminiu-litiu este încă pentru a rezolva problema unei rezistențe slabe în direcția grosimii și a reduce costurile. 2. Aliaje de magneziu ca cel mai ușor material metalic de inginerie, aliajele de magneziu au o serie de proprietăți unice, cum ar fi gravitația specifică ușoară, rezistența specifică ridicată și rigiditatea specifică, o bună amortizare și conductivitatea termică, o capacitate de protecție electromagnetică puternică și o bună reducere a vibrațiilor, care este foarte mult satisface nevoile câmpurilor militare precum aerospațial, arme și echipamente moderne. Aliajele de magneziu sunt utilizate pe scară largă în echipamentele militare, cum ar fi ramele scaunelor de rezervor, oglinzile comandantului, oglinzile Gunner, carcasele cutiei de viteze, scaunele de filtrare a motorului, conductele de intrare și ieșirea de apă, scaunele distribuitorului de aer, carcasele pompei de ulei, carcasele pompei de apă, schimbătoarele de căldură cu ulei, carcase de filtrare a uleiului, capace de supapă, respiratori și alte piese de vehicul; Compartimente de susținere a rachetelor de apărare aeriană tactică și piei de aileron, panouri de perete, rame de armare, plăci de cârma, pereți de pereți și alte piese de rachete; Jeturi de vânătoare, bombardiere, elicoptere, aeronave de transport, radare aeriene, rachete la suprafață, vehicule de lansare, sateliți și alte componente nave spațiale. Aliajele de magneziu sunt ușoare în greutate, bune în ceea ce privește rezistența și rigiditatea specifice, sunt bune în reducerea vibrațiilor, interferențe electromagnetice și puternice în capacitățile de ecranare, care pot satisface cerințele produselor militare pentru reducerea greutății, absorbția zgomotului, absorbția de șoc și protecția împotriva radiațiilor. Ocupează o poziție foarte importantă în construcția aerospațială și a apărării naționale și este un material structural cheie necesar pentru aeronave, sateliți, rachete, luptători, tancuri și alte arme și echipamente. 3. Aliaj de titan de titan de titan are o rezistență ridicată la tracțiune (441 ~ 1470MPa), densitate scăzută (4,5g/cm³), rezistență excelentă la coroziune, o rezistență de rezistență la temperatură ridicată la 300 ~ 550 grade și o bună duritate de impact la temperatură scăzută și este o duritate ideală Material structural ușor. Aliajul de titan are caracteristicile funcționale ale superplasticității. Prin utilizarea tehnologiei de legare a formulării superplastice, aliajul poate fi transformat în produse cu forme complexe și dimensiuni precise, cu puțină energie și consum de materiale. Aplicarea aliajului de titan în industria aviației este în principal pentru a face piese structurale de fuselaj pentru aeronave, unelte de aterizare, fascicule de sprijin, discuri de compresie a motorului, lame și îmbinări; În industria aerospațială, aliajul de titan este utilizat în principal pentru a face componente purtătoare de încărcare, rame, cilindri de gaz, vase sub presiune, carcase cu pompă de turbină, carcase solide ale motorului și duze și alte părți. La începutul anilor '50, titanul pur industrial a fost utilizat pentru fabricarea scuturilor de căldură, a capacelor de coadă, a frânelor de viteză și a altor părți structurale ale fuselajului din spate pe unele aeronave militare; În anii 1960, aplicarea aliajelor de titan în structurile aeronavelor s-a extins la alunecarea clapetelor, pereților purtători de încărcare, grinzile de viteze de aterizare și alte structuri majore de încărcare; Începând cu anii '70, utilizarea aliajelor de titan în aeronave și motoare militare a crescut rapid, de la luptători la mari bombardiere militare și aeronave de transport. Utilizarea sa în aeronavele F14 și F15 reprezintă 25% din greutatea structurală, iar utilizarea acesteia în motoarele F100 și TF39 atinge 25%, respectiv 33%; După anii 1980, materialele din aliaj de titan și tehnologiile de proces au obținut o dezvoltare ulterioară, iar o aeronavă B1B necesită 90402 kg de titan. Printre aliajele de titan existente pentru aerospațial, cel mai utilizat este tipul multifuncțional A+B Type Ti -6 Al -4 V aliaj. În ultimii ani, Occidentul și Rusia au dezvoltat succesiv două noi tipuri de aliaje de titan, și anume aliaje de titan de înaltă rezistență, de înaltă rezistență, aliaje de titan de înaltă rezistență, cu flacără, aliaje de titan. Aceste două aliaje avansate de titan au perspective de aplicare bune în viitoarea industrie aerospațială.

Odată cu dezvoltarea războiului modern, armata are nevoie de un sistem de cowitzer avansat multifuncțional, cu o putere mare, o distanță lungă, o precizie ridicată și o capacitate de răspuns rapid. Una dintre tehnologiile cheie ale sistemelor de howitzer avansate este tehnologia materială nouă. Lightweighting of autopropulsat de turele de artilerie, componente și vehicule blindate din metal ușor este o tendință inevitabilă în dezvoltarea armelor. Sub premisa de a asigura dinamica și protecția, aliajele de titan sunt utilizate pe scară largă în armele armatei. Utilizarea aliajului de titan în frâna de recul de artilerie 155 nu numai că poate reduce greutatea, dar, de asemenea, reduce deformarea butoiului pistolului cauzat de gravitație, îmbunătățind efectiv precizia de tragere; Unele componente în formă complexă pe tancurile principale de luptă și rachetele polivalente cu elicopter-anti-tank pot fi făcute din aliaj de titan, ceea ce nu numai că poate îndeplini cerințele de performanță ale produsului, dar și reduce costurile de procesare ale componentelor. Multă vreme în trecut, aplicarea aliajelor de titan a fost foarte restrânsă din cauza costurilor ridicate de fabricație. În ultimii ani, țările din întreaga lume dezvoltă în mod activ aliaje de titan cu costuri reduse, reducând în același timp costurile, trebuie să îmbunătățească performanța aliajelor de titan. În țara mea, costul de fabricație al aliajelor de titan este încă relativ mare. Odată cu creșterea treptată a utilizării aliajelor de titan, căutarea costurilor de fabricație mai mici este o tendință inevitabilă în dezvoltarea aliajelor de titan. 4. Materiale compozite 4.1 Materiale compozite pe bază de rășină Materiale compozite pe bază de rășină au o procesabilitate de formare bună, rezistență specifică ridicată, modul specific ridicat, densitate scăzută, rezistență la oboseală, absorbție de șoc, rezistență la coroziune chimică, proprietăți dielectrice bune, conductivitate termică scăzută și alte caracteristici și sunt utilizate pe scară largă în industria militară. Materialele compozite pe bază de rășină pot fi împărțite în două categorii: termozetare și termoplastic. Materialele compozite pe bază de rășină termozetă sunt un tip de material compozit care se bazează pe diverse rășini de termozetare și adăugate cu diverse fibre de armare; În timp ce rășinile termoplastice sunt un tip de compus liniar polimer care poate fi dizolvat în solvenți, înmuiați și topiți într -un lichid vâscos atunci când sunt încălzite și întărite într -un solid după răcire. Materialele compozite pe bază de rășină au proprietăți cuprinzătoare excelente, tehnologie ușoară de pregătire și materii prime abundente. În industria aviației, materialele compozite pe bază de rășină sunt utilizate pentru fabricarea aripilor aeronavei, fuselagine, canarduri, cozi orizontale și conducte de motor; În câmpul aerospațial, materialele compozite pe bază de rășină nu sunt doar materiale importante pentru cârmați, radare și orificii de aer, dar pot fi utilizate și pentru fabricarea cochiliei de izolare termică a camerei de ardere a motoarelor de rachetă solidă și poate fi utilizată și ca fiind utilizată ca Materiale ablative rezistente la căldură pentru duze de motor. Noile materiale compozite din rășină cianat dezvoltată în ultimii ani au avantajele rezistenței puternice a umidității, a proprietăților dielectrice bune cu microunde și a unei stabilități dimensionale bune. Acestea sunt utilizate pe scară largă la fabricarea de piese structurale aerospațiale, părți structurale ale aeronavelor și ale radarului de antenă radar. 4.2 Materiale compozite pe bază de metal Materiale compozite pe bază de metal au o rezistență specifică ridicată, un modul specific ridicat, performanță la temperaturi ridicate, coeficient de expansiune termică scăzută, stabilitate dimensională bună și conductivitate electrică și termică excelentă. Au fost utilizate pe scară largă în industria militară. Aluminiul, magneziul și titanul sunt principalele matrici ale materialelor compozite pe bază de metal, iar materialele de armare pot fi, în general, împărțite în trei categorii: fibre, particule și bici. Printre ele, materialele compozite bazate pe aluminiu consolidate cu particule au intrat în verificarea modelului, cum ar fi utilizate în luptători F -16 ca aripioare ventrale în loc de aliaje de aluminiu, iar rigiditatea și viața lor sunt mult îmbunătățite. Materialele compuse din aluminiu armat cu fibre de carbon și materiale compozite pe bază de magneziu au o rezistență specifică ridicată, aproape de zero coeficient de expansiune termică și o stabilitate dimensională bună și sunt folosite cu succes pentru a face paranteze satelit artificiale, antene plane în bandă L, telescoape spațiale, antene parabolice satelit artificiale, antene parabolice satelit, artificiale etc.; Materiale compozite pe bază de aluminiu din aluminiu din aluminiu din carbură de siliciu au o performanță la temperatură ridicată și rezistență la uzură și pot fi utilizate pentru a face rachete, componente de rachete, componente ale sistemului de orientare cu infraroșu și laser, dispozitive avionice de precizie, etc. Materialele compozite pe bază de titan armat cu fibre de carbură de siliciu au o rezistență bună la temperatură ridicată și o rezistență la oxidare și sunt materiale structurale ideale pentru motoarele cu raport de tracțiune-greutate ridicată. Au intrat în etapa de testare a motoarelor avansate. În domeniul industriei armelor, materialele compozite pe bază de metale pot fi utilizate pentru proiectile de piercing cu armură de sabot de calibru mare, cu coadă de calibru mare, cochilii cu rachete solide anti-helicopter/anti-tanc pentru a reduce greutatea pentru a reduce greutatea a greutății focul și îmbunătățirea capacităților de luptă. 4.3 Compoziții pe bază de ceramică Compozitele pe bază de ceramică sunt un termen general pentru materialele care sunt întărite cu fibre, bici sau particule și combinate cu matrici ceramice printr-un anumit proces compozit. Se poate observa că compozitele pe bază de ceramică sunt materiale multifazice compuse dintr-o componentă de fază a doua introdusă într-o matrice ceramică. Acesta depășește fragilitatea inerentă a materialelor ceramice și a devenit unul dintre cele mai active aspecte ale cercetării actuale a științei materialelor. Compozițiile bazate pe ceramică au caracteristicile de densitate mică, rezistență specifică ridicată, proprietăți termomecanice bune și rezistență la șoc termic și sunt unul dintre materialele cheie de susținere pentru dezvoltarea viitoare a industriei militare. Deși materialele ceramice au o performanță bună la temperatură ridicată, acestea sunt foarte fragile. Metodele de îmbunătățire a fragmentului materialelor ceramice includ întărirea schimbărilor de fază, întărirea microcrackului, întărirea metalelor dispersate și întărirea continuă a fibrelor. Compozitele pe bază de ceramică sunt utilizate în principal pentru a face supape de duză pentru motoarele cu turbină cu gaz aeronave, care joacă un rol important în îmbunătățirea raportului de tracțiune-greutate a motoarelor și în reducerea consumului de combustibil. 4.4 Compoziții de carbon-carbon Compozitele de carbon-carbon sunt compozite compuse din armate din fibre de carbon și matrici de carbon. Compozitele de carbon-carbon au o serie de avantaje, cum ar fi rezistența specifică ridicată, rezistența la șoc termică bună, rezistența puternică de ablație și performanța desemnată. Dezvoltarea materialelor compozite cu carbon carbon este strâns legată de cerințele stricte ale tehnologiei aerospațiale. Începând cu anii 1980, cercetările privind materialele compozite cu carbon carbon au intrat în stadiul de îmbunătățire a performanței și de extindere a aplicațiilor. În industria militară, cea mai atrăgătoare aplicare a materialelor compozite cu carbon carbon este anti-oxidarea capacului de con de nas carbon-carbon și marginea de aripă a navetei spațiale, iar cel mai mare produs cu carbon de carbon este pad-ul de frână al supersonicului aeronave. Materialele compozite cu carbon de carbon sunt utilizate în principal ca materiale ablative și materiale structurale termice în aerospațial. Mai exact, acestea sunt utilizate ca capace de con de nas din focoasele de rachete intercontinentale, duze de rachetă solidă și margini de aripi ale navetelor spațiale. În prezent, densitatea materialelor avansate de duză de carbon carbon este de 1,87 ~ 1,97 g/centimetru cub, iar rezistența la tracțiune a cercului este de 75 ~ 115 MPa. Capacele de capăt de rachete intercontinentale dezvoltate recent sunt aproape toate fabricate din materiale compozite cu carbon carbon. Odată cu dezvoltarea tehnologiei moderne de aviație, masa de încărcare a aeronavelor crește, iar viteza de aterizare a zborului crește, ceea ce pune cerințe mai mari la frânarea de urgență a aeronavelor. Materialele compozite cu carbon carbon sunt ușoare, rezistente la temperaturi ridicate, absorb cantități mari de energie și au proprietăți bune de frecare. Plăcuțele de frână făcute din ele sunt utilizate pe scară largă în aeronave militare de mare viteză. 5. Oțel cu rezistență ultra-înaltă oțel cu rezistență ultra-înaltă este un oțel cu rezistență la randament și rezistență la tracțiune care depășește 1200 MPa, respectiv 1400 MPa. Este cercetat și dezvoltat pentru a îndeplini cerințele materialelor de rezistență specifice ridicate în structurile aeronavelor. Datorită extinderii aplicării aliajelor de titan și a materialelor compozite în aeronave, cantitatea de oțel utilizată în aeronave a scăzut, dar componentele cheie de pornire a încărcării pe aeronave sunt încă confecționate din oțel de rezistență ultra-înaltă. În prezent, oțelul de rezistență ultra-înaltă reprezentativ la nivel internațional 300m este un oțel tipic pentru angrenajul de aterizare a aeronavelor. În plus, oțelul D6AC cu rezistență ultra-înaltă a aliajului este un material tipic de carcasă solidă a motorului rachetelor. Tendința de dezvoltare a oțelului de rezistență ultra-înaltă este de a îmbunătăți continuu rezistența la coroziune a durității și a stresului, asigurând în același timp o rezistență ultra-înaltă. 6. Aliaje avansate de temperatură ridicată aliaje de temperatură ridicată sunt materiale cheie pentru sistemele de putere aerospațială. Aliajele cu temperaturi ridicate sunt aliaje care pot rezista la anumite tensiuni la temperaturi ridicate de 600 ~ 1200 grade și au o oxidare și rezistență la coroziune. Sunt materialele preferate pentru discurile de turbină a motorului aerospațial. Conform diferitelor componente matrice, aliajele de temperatură ridicată sunt împărțite în trei categorii: pe bază de fier, pe bază de nichel și pe bază de cobalt. Înainte de anii 1960, discurile de turbină a motorului au fost făcute din aliaje falsificate de temperatură înaltă, cu note tipice fiind A286 și Inconel 718. În anii '70, GE din Statele Unite a folosit aliaj de turbină de turbină cu pulbere solidificată rapid, care a crescut mult Raportul său de tracțiune-greutate și a crescut semnificativ temperatura de funcționare. De atunci, discurile de turbină cu metalurgie pulbere s -au dezvoltat rapid. Recent, Statele Unite au adoptat un disc de turbină de aliaj la temperaturi ridicate fabricat printr-un proces de soldificare rapidă de depunere a pulverizării. În comparație cu aliajele cu temperatură ridicată cu pulbere, procesul este simplu, costul este redus și are o performanță bună de procesare a forjei. Este o tehnologie de pregătire cu un potențial mare de dezvoltare. 7. Tungsten Alloy Tungsten are cel mai mare punct de topire printre metale. Avantajul său remarcabil este că punctul de topire ridicat aduce o rezistență bună la temperatură și o rezistență la coroziune la material și a arătat caracteristici excelente în industria militară, în special în fabricarea de arme. În industria armelor, este utilizat în principal pentru a face focoase din diverse proiectile de piercare a armurilor. Aliajele de tungsten rafină boabele de materiale și alungesc orientarea boabelor prin tehnologia de pretratare a pulberii și tehnologia mare de întărire a deformării, îmbunătățind astfel rezistența și puterea de penetrare a materialelor. Materialul de bază al Tungstenului din proiectilul de 125ⅱ Piercing Armor pentru tancurile principale de luptă dezvoltate în țara mea este W-NI-Fe. Adoptează un proces de sinterizare compactă cu densitate variabilă, iar performanța medie atinge o rezistență la tracțiune de 1200 MPa și o alungire de peste 15%. Indicele tehnic de luptă este de a pătrunde armura oțel omogenă de 600 mm grosime la o distanță de 2000 de metri. În prezent, aliajele de tungsten sunt utilizate pe scară largă în tancurile principale de luptă, cu proiectile de plasare a armurilor cu un raport de aspect mare, proiectile de plâns de apărare aeriană de calibru mic și mediu și proiectile de piercing pentru armuri energetice cinetice. Acest lucru face ca diverse proiectile de piercing de armuri să aibă o putere de penetrare mai puternică. 8. Compușii intermetalici Compușii intermetalici au structuri de superlattice ordonate de lungă durată și mențin o legătură puternică a legăturilor metalice, ceea ce le oferă multe proprietăți fizice și chimice speciale și proprietăți mecanice. Compușii intermetalici au o rezistență termică excelentă și au devenit un nou material structural important de temperatură ridicată, care a fost studiat activ acasă și în străinătate în ultimii ani. In the military industry, intermetallic compounds have been used to manufacture parts that bear heat loads, such as the JT90 gas turbine engine blades manufactured by the American company Puao, the rotor blades of small aircraft engines manufactured by the US Air Force using titanium aluminum, etc., iar Rusia folosește compuși intermetalici din aluminiu din titan în loc de aliaje rezistente la căldură ca vârfuri de piston, ceea ce îmbunătățește considerabil performanța motorului. În domeniul industriei armelor, materialul turbinei de supraalimentare a motorului cu rezervor este aliaj de temperatură înaltă bazat pe nichel K18. Datorită gravitației sale specifice ridicate și a inerției mari de pornire, aceasta afectează performanța de accelerare a rezervorului. Aplicarea compușilor intermetalici din aluminiu din titan și produsele lor de oxidare a îmbunătățit mult performanța rezervorului.