Великий ринок нових матеріалів для військової промисловості (один)

Великий ринок нових матеріалів для військової промисловості (один)

Нові матеріали, також відомий як передові матеріали, стосуються нових матеріалів, які були успішно досліджені та розробляються та мають відмінні характеристики та функції та можуть задовольнити потреби високих технологій. Розвиток людської історії показує, що матеріали є матеріальною основою та керівництвом соціального розвитку, в той час як нові матеріали - це віха соціального прогресу.

Технологія матеріалів завжди була дуже важливою сферою в плануванні наукового та технологічного розвитку всіх країн світу. Разом з інформаційними технологіями, Біотехнологія та енергетичні технології, Він визнаний високою технологією, яка буде домінувати в загальній ситуації людини в сучасному суспільстві та тривалий час у майбутньому. Висока технологія матеріалів також є ключовою технологією сучасної галузі, що підтримує людську цивілізацію сьогодні, а також є найважливішим матеріальним основою національних сил оборони країни. Вітчизняна оборонна промисловість часто є пріоритетним користувачем нових досягнень матеріалотехніки. Дослідження та розробка технології нових матеріалів відіграють вирішальну роль у розвитку національної оборонної промисловості, озброєнь і техніки.

Стратегічне значення нових військових матеріалів

Нові військові матеріали є матеріальною основою озброєння та техніки нового покоління, а також ключові технології у військовій галузі сучасного світу. Нова військова технологія матеріалів — це нова технологія матеріалів, яка використовується у військовій сфері, є ключем до сучасної складної зброї та техніки, і є важливою складовою високих військових технологій. Країни в усьому світі надають великого значення розвитку нових військових технологій. Прискорення розвитку нових військових матеріалів є важливою умовою для підтримки військового керівництва.

Поточна ситуація та розвиток нових військових матеріалів

Нові військові матеріали можна розділити на структурні матеріали та функціональні матеріали відповідно до їх використання, які в основному використовуються в авіаційній галузі, Аерокосмічна промисловість, промисловість зброї та корабельна промисловість.

Військові структурні матеріали

1. Алюмінієвий сплав

Алюмінієвий сплав був найбільш широко використовуваним металевим структурним матеріалом у військовій промисловості. Алюмінієвий сплав має характеристики низької щільності, Висока міцність та хороша продуктивність обробки. Як структурний матеріал, Через свою чудову ефективність обробки, його можна зробити в різних розділах профілів, труби, Висококолювані пластини, тощо, щоб дати повну гру потенціалу матеріалів та покращити жорсткість та міцність компонентів. тому, Алюмінієвий сплав - кращий легкий структурний матеріал для легкої ваги зброї.

В авіаційній галузі, Алюмінієвий сплав в основному використовується для виготовлення шкіри літаків, рамка розділу, Довгий промінь і відточкова смуга; В аерокосмічній галузі, Алюмінієвий сплав - важливий матеріал для конструкційних частин запуску транспортних засобів та космічних кораблів. В галузі зброї, Алюмінієвий сплав успішно використовується в бойових транспортних засобах та бронетанкову транспорту. Нещодавно розроблені гаубичні башти також використовують велику кількість нових матеріалів з алюмінієвого сплаву.

В останні роки, Споживання алюмінієвого сплаву в аерокосмічній промисловості зменшилось, Але це все ще є одним з головних структурних матеріалів у військовій галузі. Тенденція розвитку алюмінієвих сплавів полягає в досягненні високої чистоти, велика сила, висока міцність і стійкість до високих температур. Алюмінієві сплави, які використовуються у військовій промисловості, в основному включають алюмінієво-літієвий сплав, алюмінієво-мідний сплав (2000 серії) і алюмінієво-цинково-магнієвий сплав (7000 серії).

Новий сплав Al-Li застосовується в авіаційній промисловості, і прогнозується, що вага літака зменшиться на 8~15%; Сплав Al-Li також стане кандидатом на конструкційний матеріал для аерокосмічних апаратів і тонкостінних ракетних оболонок.. З бурхливим розвитком аерокосмічної промисловості, фокус дослідження сплаву Al-Li все ще полягає у вирішенні проблем поганої в'язкості в напрямку товщини та зниження вартості.

2. Магнієвий сплав

Як найлегший інженерний металевий матеріал, Магнієвий сплав має низку унікальних властивостей, наприклад легка питома вага, висока питома міцність і питома жорсткість, хороша амортизація і теплопровідність, сильна здатність до електромагнітного екранування, і хороша амортизація, що значною мірою відповідає потребам аерокосмічної галузі, сучасна зброя та інші військові сфери.

Магнієвий сплав має багато застосувань у військовій техніці, наприклад рама сидіння бака, дзеркало командира, дзеркало навідника, коробка передач, основа фільтра двигуна, вхідні і вихідні труби, основа повітророзподільника, корпус масляного насоса, корпус водяного насоса, масляний теплообмінник, корпус масляного фільтра, кришка клапана, респіратор та інші деталі автомобіля; Опорна кабіна та обшивка елеронів, стінова панель, каркас жорсткості, кермова пластина, каркас та інші ракети та ракетні компоненти тактичної ракети ППО; Бійці, бомбардувальники, вертольоти, транспортний літак, бортовий радар, ракети класу «земля-повітря»., ракети-носії, супутники та інші компоненти космічного корабля. Магнійний сплав має характеристики легкої ваги, хороша специфічна сила і жорсткість, Хороші демпфірування, Електромагнітні перешкоди та сильна здатність до екранування, які можуть відповідати вимогам військової продукції для зменшення ваги, поглинання шуму, Поглинання амортизації та захист випромінювання. Він відіграє дуже важливу роль у будівництві аерокосмічної та національної оборони, і є ключовим структурним матеріалом, необхідним для зброї та обладнання, таких як літаки, супутники, ракети, Винищувальні літаки та бойові транспортні засоби.

3. Титановий сплав

Титановий сплав має високу міцність на розрив (441~ 1470mpa), низька щільність (4.5g / cm3), Відмінна резистентність до корозії, міцність на витривалість високої температури та хороша низькотемпературна міцність на 300 ~ 550 ℃, і є ідеальним легким структурним матеріалом. Титановий сплав має функціональні характеристики суперпластичності. Використання технології надпластичного формо-дифузійного склеювання, зі сплаву можна виготовляти вироби складної форми та точного розміру з невеликим споживанням енергії та матеріалів.

Застосування титанового сплаву в авіаційній промисловості в основному для виготовлення структурних частин фюзеляжу літаків, шасі, опорні балки, диски компресора двигуна, леза і з'єднання, і т.д.; В аерокосмічній галузі, титанові сплави в основному використовуються для виготовлення несучих деталей, кадрів, газові балони, посудини під тиском, оболонки турбонасосів, снаряди твердопаливних ракетних двигунів, насадки та інші компоненти.

Серед існуючих титанових сплавів для аерокосм, найбільш широко використовується сплав типу a+b Ti-6Al-4V. В останні роки, Захід і Росія послідовно розробили два нових титанових сплаву, які являють собою титанові сплави з високою міцністю, висока міцність, зварюваність і хороша формувальність, і високотемпературні, Титанові сплави з високою міцністю та полум'ям. Ці два вдосконалені титанові сплави мають хороші перспективи застосування в майбутній аерокосмічній галузі.

З розвитком сучасної війни, Армійські сили потребують передових гаубицьких систем з потужними, дальня, Висока точність та швидка реагування. Однією з ключових технологій вдосконаленої гаубичної системи є нові матеріальні технології. Легка вага самохідної башти пістолета, Компоненти та матеріали для легких металевих бронетанкових транспортних засобів - це неминуча тенденція розвитку зброї. У передумові забезпечення динамічних та захисних показників, Титанові сплави широко використовуються у військовій зброї.

В минулому досить довгий час, Титановий сплав значно обмежений у застосуванні завдяки високій виробничій вартості. В останні роки, країни світу активно розробляють недорогі титанові сплави. При цьому знижуючи витрати, вони також потребують поліпшення властивостей титанових сплавів.

4. Композиційні матеріали

4.1 Смоляні матричні композити

Композитні матеріали на основі смол широко використовуються у військовій промисловості завдяки хорошій пластичності, висока питома міцність, високий питомий модуль, низька щільність, стійкість до втоми, амортизація, стійкість до хімічної корозії, хороші діелектричні властивості і низька теплопровідність.

В авіаційній галузі, смоляні матричні композити використовуються для виготовлення крил літаків, фюзеляж, качки, плоскі хвости та зовнішні труби двигуна; В аерокосмічній сфері, Композитні матеріали зі смолою є не тільки важливими матеріалами для керма, радар і вхід, але також може бути використаний для виготовлення теплоізоляційної оболонки камери згоряння твердотільного ракетного двигуна, а також може використовуватися як абляційний теплозахисний матеріал сопла двигуна. Новий композит смоли, розроблений в останні роки, має переваги сильної стійкості до вологи, Хороша діелектрична властивість мікрохвильової печі та хороша розмірна стабільність, і широко використовується для виготовлення аерокосмічних структур, Первинні та вторинні навантажувальні конструкції та радіолокаційні радоми.

4.2 Металеві матричні композити

Композити металевої матриці широко використовуються у військовій промисловості завдяки їх високій специфічній силі, високий питомий модуль, Хороші показники високої температури, Низький коефіцієнт теплового розширення, Хороша розмірна стабільність, і відмінна теплопровідність.

Алюміній, Магній та титан - основні субстрати композитів металевої матриці, і матеріали арматури, як правило, можна розділити на три категорії: волокно, частинка і вуса. Серед них, Алюмінієві матричні композити, посилені частинки. Наприклад, при використанні в якості черевної частини винищувача F-16 для заміни алюмінієвого сплаву, його жорсткість і термін служби були значно покращені.

Армовані вуглецевим волокном алюмінієві та магнієві матричні композити мають високу питому міцність, близький до нуля коефіцієнт теплового розширення та хороша стабільність розмірів, і були успішно використані для підтримки супутників, Плоска антена L-діапазону, космічний телескоп, супутникова параболоїдна антена, і т.д.; Композити з алюмінієвою матрицею, армовані частинками карбіду кремнію, мають хороші високотемпературні характеристики та зносостійкість, і може бути використаний для виготовлення компонентів ракет і ракет, компоненти системи інфрачервоного та лазерного наведення, прецизійні компоненти авіоніки, і т.д.;

Композит з титановою матрицею, армований волокном карбіду кремнію, має хорошу стійкість до високих температур і стійкість до окислення. Це ідеальний структурний матеріал для двигунів високої тяги. Наразі, Він вступив на етап тестування вдосконалених двигунів.

У галузі збройної промисловості, Металеві матричні композитні матеріали можуть використовуватися для деталей, таких як сабот з великим калібром хвостом, стабілізований проник, Тверда моторна оболонка антирелізоптера/протитанкової багатоцільової ракети, Щоб зменшити вагу боєголовки та покращити бойові можливості.

4.3 Керамічна матрична композити

Композити керамічної матриці - це загальний термін матеріалів, що складаються з волокон, вуса або частинки як арматура та керамічна матриця через певні композитні процеси. Видно, що композити керамічної матриці - це багатофазні матеріали, що складаються з введення компонента другої фази в керамічну матрицю, який долає притаманну керамічним матеріалам крихкість, і став найактивнішим аспектом сучасних досліджень матеріалознавства.

Керамічні матричні композити характеризуються низькою щільністю, висока питома міцність, хороші термомеханічні властивості та стійкість до термічного удару, і є одним із ключових опорних матеріалів для розвитку військової промисловості в майбутньому.

Хоча керамічні матеріали мають хороші високотемпературні характеристики, вони крихкі. До методів підвищення крихкості керамічних матеріалів відноситься зміцнення фазовим перетворенням, зміцнення мікротріщин, зміцнення дисперсного металу та зміцнення безперервного волокна.

Керамічні матричні композити в основному використовуються для виготовлення клапанів сопел для авіаційних газотурбінних двигунів. Вони відіграють важливу роль у покращенні тягово-масового співвідношення двигунів і зниженні витрати палива.

4.4 Вуглецевий вуглецевий композит

Combondon Composite-це композитний матеріал, що складається з підсилюючого вуглецевого волокна та вуглецевої матриці. Вуглецеві композити мають низку переваг, наприклад, висока специфічна сила, Хороша стійкість до теплового удару, Сильна стійкість до абляції, та розроблені продуктивність. Розробка композитів з вуглець вуглецю тісно пов'язана зі суворими вимогами аерокосмічної технології. Починаючи з 1980 -х, Дослідження композитів вуглецю вступило на етап підвищення продуктивності та розширення застосування.

У військовій промисловості, Найбільш помітним застосуванням композитів з вуглецю-це проти окислення вуглецевого вуглецевого носа-конуса та переднього краю крила космічного човника, А найбільша кількість вуглецевих виробів-це гальмівні прокладки надзвукових літаків.

Композитний матеріал з вуглецю в основному використовується як абляційний матеріал та тепловий структурний матеріал в аерокосмічній. Конкретно, Він використовується як конус носа конуса міжконтинентальної ракетної боєголовки, Суцільна ракетна насадка та передній край крила аерокосмічних літаків.

Наразі, Щільність передового матеріалу для вуглець-вуглець до вуглецю становить 1,87 ~ 1,97 г/см3, а міцність на розрив обруча становить 75 ~ 115 МПа. Нещодавно розроблені міжконтинентальні ракетні кришки міжконтинентального ракетного кінця майже всі використовують композитні матеріали з вуглецю.

З розвитком сучасних авіаційних технологій, Якість завантаження літальних апаратів збільшується, а швидкість посадки зростає, що висуває більш високі вимоги до аварійного гальмування літаків. Композитний матеріал з вуглецю має невелику вагу, стійкість до високої температури, Велике поглинання енергії та хороші показники тертя. Він широко використовується у високошвидкісних військових літаках для виготовлення гальмівних колодок.

5. Сталь надвисокої міцності

Сталь надвисокої міцності - це сталь з межею текучості та межею міцності, що перевищує 1200 МПа і 1400 МПа відповідно. Його досліджено та розроблено, щоб відповідати вимогам матеріалів з високою питомою міцністю в конструкціях літаків. У зв'язку з розширенням застосування титанових сплавів і композиційних матеріалів в літакобудуванні, кількість сталі, що використовується в літаках, зменшилася, але ключові несучі компоненти в літаках все ще виготовляються зі сталі надвисокої міцності.

Наразі, представницька низьколегована надвисокоміцна сталь 300M у світі є типовою сталлю для шасі літаків. Крім того, низьколегована надвисокоміцна сталь D6AC є типовим матеріалом корпусу твердотільного ракетного двигуна. Тенденція розвитку сталі надвисокої міцності полягає в тому.

6. Просунута суперфір

Superalloy - ключовий матеріал аерокосмічної енергетичної системи. Superalloy - це сплав, який може нести певний стрес при високій температурі 600 ~ 1200oC і має здатність до стійкості до окислення та резистентності до корозій. Це кращий матеріал для турбінного диска аерокосмічного двигуна. Відповідно до різних матричних компонентів, Суперсаллої можна розділити на три категорії: на основі заліза, на основі нікелю та кобальту.

Диск турбінного двигуна був зроблений із підробленого суперфільму до 1960 -х, з типовими брендами A286 та Inconel 718. У 1970 -х роках, GE зроблений CFM56 Дископіновий диск із швидко затверділим сплавом порошку Rene95, що значно збільшило своє співвідношення тяги та значно підвищило температуру обслуговування. Відтоді, порошкові металургічні турбіни швидко розвинулися.

Нещодавно, Дис турбіни Superalloy, виготовлений за допомогою процесу швидкого затвердіння розпилювача в Сполучених Штатах, є технологією підготовки з великим потенціалом розвитку через його простий процес, низька вартість та хороша продуктивність обробки кування порівняно з порошком.

7. Вольфрамовий сплав

У вольфраму є найвища точка плавлення серед металів. Його видатна перевага полягає в тому, що висока точка плавлення приносить хорошу високу температуру та корозійну стійкість матеріалів, і це демонструє чудові характеристики у військовій промисловості, особливо у виробництві зброї. У збройовій галузі, В основному він використовується для виготовлення боєголовок різних снарядів.

За допомогою технології попередньої обробки порошку та великої технології зміцнення деформацій, Польфрамовий сплав може вдосконалити зерно матеріалу та подовжити орієнтацію зерна, щоб покращити сили, міцність і проникнення матеріалу. Наразі, Польфрамовий сплав широко використовується як основний матеріал для основного снаряда бронежилетів з великою довжиною діаметром, Маленький та середньо-калібровий антиантонний бронежилетний снаряд та гіперевелока кінетична енергія, що робить всілякі снаряди для бронежилетів більш потужними.

8. Інтерметалічні сполуки

Інтерметалічні сполуки мають конструкцію наддаліки на дальню, що змушує їх мати багато особливих фізичних та хімічних властивостей та механічних властивостей.

У військовій промисловості, Інтерметалічні сполуки використовувались для виготовлення деталей, які несуть теплові навантаження, наприклад, лопатки газового турбінного двигуна JT90, лопатки ротора невеликих літальних двигунів, виготовлених ВВС США з титаном та алюмінієм, А російські інтерметалічні сполуки титану та алюмінію використовувались для заміни теплостійких сплавів як верхівки вилки, значно покращуючи продуктивність двигуна.

У галузі збройної промисловості, K18 Nickel-Base Superalloy використовується як турбінний матеріал нагнітача двигуна резервуара. Через його велике співвідношення та велику інерцію, Наявність прискорення танка впливає. Застосування титано-алюмінієвого інтерметалічного з'єднання та його композиційного легкого термостійкого нового матеріалу, посиленого оксидом алюмінію та волокном карбіду кремнію, може значно покращити пускові характеристики танка та підвищити його життєздатність на полі бою..

Крім того, Інтерметалічні сполуки також можуть використовуватися в різноманітних термостійких компонентах для зменшення ваги, підвищення надійності та бойових технічних показників.

9. Конструкційна кераміка

Керамічний матеріал є найшвидшим високотехнологічним матеріалом у світі. Він розвинувся від однофазної кераміки до багатофазної композитної кераміки. Конструкційні керамічні матеріали мають хороші перспективи застосування у військовій промисловості завдяки своїм чудовим властивостям, таким як стійкість до високих температур, низька щільність, зносостійкість і низький коефіцієнт теплового розширення.
В останні роки, Широкий спектр дослідницьких робіт проводиться на структурній кераміці для військових двигунів вдома та за кордоном.

Наприклад, застосовано невелику турбіну нагнітача двигуна; Керамічні пластини Сполучених Штатів на вершині поршня, що значно покращує термін служби поршня, а також підвищує теплову ефективність двигуна. Керамічні компоненти Німеччини в вихлопному порту для підвищення ефективності використання вихлопного порту. Поршневий рукав і в рукав циліндра мініатюрного холодильника Стерлінга на іноземному інфрачервоному тепловому зображенні виготовлені з керамічних матеріалів, і їхнє службове життя вирішує 2000 години; Сила ракетного гіроскопа постачається порохом, Але залишок порох у газі має серйозну шкоду гіроскопу.

З метою усунення залишків газу та підвищення точності влучення ракети, необхідно вивчити матеріал керамічного фільтра, придатний для роботи ракетного порохового газу при 2000oC. У галузі збройної промисловості, конструкційна кераміка широко використовується в турбокомпресорі турбіни, поршневий вінець, вставка випускного отвору, і т.д.. двигуна основного бойового танка, і є ключовими матеріалами нової зброї та техніки. Наразі, потреба в радіочастоті кулемета калібру 20-30 мм більше ніж 1200 раундів/хв, що робить ерозію стовбура надзвичайно серйозною. Висока температура плавлення та високотемпературна хімічна стабільність кераміки можуть ефективно перешкоджати серйозній ерозії труби пістолета. Керамічний матеріал має високі характеристики опору стиску і повзучості. Завдяки розумному дизайну, Керамічний матеріал може підтримувати тривимірний стан стиснення, подолати свою крихкість, і забезпечити безпечне використання керамічного вкладиша.