Przegląd statusu aplikacji i trendów rozwojowych 16 głównych nowych materiałów （1）

Technologia materiałów zawsze była bardzo ważną dziedziną w planach rozwoju naukowego i technologicznego krajów na całym świecie. Wraz z technologią informatyczną, biotechnologią i technologią energetyczną jest uznawana za wysoką technologię, która obejmuje ogólną sytuację ludzkości w dzisiejszym społeczeństwie i przez dłuższy czas w przyszłości. Technologia Materials High jest również kluczową technologią współczesnego przemysłu, która wspiera dzisiejszą ludzką cywilizację, a także jest najważniejszą istotną podstawą dla obrony narodowej kraju. Przemysł obrony jest często priorytetowym użytkownikiem nowych osiągnięć technologii materiałów, a badania i rozwój technologii nowych materiałów odgrywają decydującą rolę w rozwoju branży obronnej oraz broni i sprzętu.

Strategiczne znaczenie nowych materiałów wojskowych Nowe materiały wojskowe są istotną podstawą nowej generacji broni i sprzętu, a także kluczowe technologie w dziedzinie wojskowej dzisiejszego świata. Technologia nowych materiałów wojskowych to nowa technologia materialna stosowana w dziedzinie wojskowej, która jest kluczem do nowoczesnej wyrafinowanej broni i sprzętu oraz ważnej części technologii wojskowej. Kraje na całym świecie przywiązują ogromną wagę do rozwoju nowych technologii materiałów wojskowych. Przyspieszenie rozwoju nowych technologii materiałów wojskowych jest ważnym warunkiem utrzymania przywódców wojskowych.

Status zastosowania nowych materiałów wojskowych Nowe materiały wojskowe można podzielić na dwie kategorie: materiały konstrukcyjne i materiały funkcjonalne zgodnie z ich zastosowaniem. Są one głównie stosowane w branży lotniczej, branży lotniczej, branży broni i branży stoczniowej.
Wojskowe materiały strukturalne 1. Aluminium stopu aluminium zawsze był najczęściej używanym metalowym materiałem strukturalnym w przemyśle wojskowym. Stop aluminium ma charakterystykę niskiej gęstości, wysokiej wytrzymałości i dobrej wydajności przetwarzania. Jako materiał strukturalny można go przekształcić w profile, rury, wysoko podłożone płyty o różnych przekrojach ze względu na doskonałą wydajność przetwarzania, aby zapewnić pełną grę potencjału materiału i poprawić sztywność i wytrzymałość komponentów . Dlatego stop aluminium jest preferowanym lekkim materiałem strukturalnym do lekkiej broni. W branży lotniczej stop aluminium jest używany głównie do produkcji skór samolotów, grodzi, długich belek i batonów honorowych; W branży lotniczej stop aluminium jest ważnym materiałem dla pojazdów startowych i części konstrukcyjnych statków kosmicznych. W dziedzinie broni stop aluminium został z powodzeniem wykorzystany w pojazdach walki piechoty i pojazdach transportowych pancernych. Niedawno opracowane mocowania z pistoletu Hautzer wykorzystują również dużą liczbę nowych materiałów ze stopu aluminium. W ostatnich latach wykorzystanie stopu aluminium w branży lotniczej zmniejszyło się, ale nadal jest jednym z głównych materiałów konstrukcyjnych w branży wojskowej. Trendem rozwoju stopów aluminium jest dążenie do dużej czystości, wysokiej wytrzymałości, wytrzymałości i oporności na wysoką temperaturę. Stopy aluminium stosowane w przemyśle wojskowym obejmują głównie stopy aluminium litowe, stopy aluminium (seria 2000) i stopy aluminium-zinc-magnesum (seria 7000). Nowe stopy aluminium-litowe są stosowane w branży lotniczej i przewiduje się, że waga samolotów spadnie o 8 ~ 15%; Stopy aluminium-litowe staną się również kandydującymi materiałami strukturalnymi do statku kosmicznego i cienkościennych skorup rakietowych. Wraz z szybkim rozwojem branży lotniczej koncentrują się na badaniach stopów aluminiowych litowych jest nadal rozwiązanie problemu złej wytrzymałości w kierunku grubości i obniżenie kosztów. 2. Stopy magnezu jako najlżejszy materiał metalowy inżynierski, stopy magnezu mają szereg unikalnych właściwości, takich jak grawitacja właściwości światła, wysoka wytrzymałość specyficzna i sztywność specyficzna, dobre tłumienie i przewodność cieplna, silna zdolność ochrony elektromagnetycznej i dobra redukcja wibracji, co bardzo bardzo ograniczają wibrację, co bardzo zaspokoić potrzeby pól wojskowych, takich jak lotnisko, nowoczesna broń i sprzęt. Stopy magnezu są szeroko stosowane w sprzęcie wojskowym, takich jak ramy siedzeń czołgów, lustra dowódcy, lusterka strzelca, obudowy skrzyni biegów, siedzenia filtra silnika, wlot wody i rur wylotowy, fotele dystrybutora powietrza, obudowy pompy olejowej, obudowy pompy wodnej, wymienniki ciepła oleju, Obudowy filtra oleju, pokrywy zaworów, respiratory i inne części pojazdu; Taktyczne przedziały wsparcia rakiet obrony powietrznej i skórki lotne, panele ścienne, ramki wzmocnienia, płytki steru, grodzi i inne części rakietowe; Myśliwce, bombowce, helikoptery, samoloty transportowe, radary powietrzne, pociski powierzchniowo-powietrzne, pojazdy startowe, satelity i inne elementy statku kosmicznego. Stopy magnezu mają lekką wagę, dobre pod względem wytrzymałości i sztywności, dobre w redukcji wibracji, zakłóceniu elektromagnetyczne i silne w możliwościach ekranowania, które mogą spełniać wymagania produktów wojskowych w zakresie redukcji masy ciała, absorpcji szumu, absorpcji wstrząsu i ochrony promieniowania. Zajmuje bardzo ważną pozycję w budowie lotniczej i obronnej narodowej i jest kluczowym materiałem strukturalnym wymaganym dla samolotów, satelitów, pocisków, bojowników, czołgów oraz innych broni i sprzętu. 3. stop tytanowy stop tytanowy ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie (441 ~ 1470 MPa), niską gęstość (4,5 g/cm³), doskonałą odporność na korozję, pewna wytrzymałość na wysoką temperaturę przy 300 ~ 550 stopni i dobrą wytrzymałość na niską temperaturę i jest idealnym Lekki materiał strukturalny. Stop tytanowy ma funkcjonalne cechy superplastyczności. Stosując technologię wiązania formowania nadplastycznego, stop można wytwarzać w produkty o złożonych kształtach i precyzyjnych wymiarach o niewielkim zużyciu energii i materiału. Zastosowanie stopu tytanowego w branży lotniczej polega głównie na tworzeniu części strukturalnych kadłubowych samolotów, sprzętu do lądowania, wiązek wsporniczych, dysków sprężarki silnika, ostrzy i połączeń; W branży lotniczej stop tytanu jest używany głównie do wytwarzania elementów nośnych, ramek, cylindrów gazowych, naczyń ciśnieniowych, obudowa pompy turbinowej, obudowy silnika rakietowego i dysze z litego rakiety i inne części. Na początku lat pięćdziesiątych przemysłowy czysty tytan zastosowano do produkcji tarcz ciepła, osłony ogona, hamulców prędkości i innych części strukturalnych tylnego kadłuba na niektórych samolotach wojskowych; W latach sześćdziesiątych zastosowanie stopów tytanowych w strukturach samolotów rozszerzyło się w celu przesuwania się, przesuwanych grodzi, wiązek biegów i innych głównych struktur obciążenia; Od lat siedemdziesiątych wykorzystanie stopów tytanowych w wojskowych samolotach i silnikach gwałtownie wzrosło, od bojowników po duże wojskowe bombowce i samoloty transportowe. Jego zastosowanie w samolotach F14 i F15 stanowi 25% masy strukturalnej, a jego zastosowanie w silnikach F100 i TF39 osiąga odpowiednio 25% i 33%; Po latach osiemdziesiątych materiały stopu i technologie stopu tytanu osiągnęły dalszy rozwój, a samolot B1B wymaga 90402 kg tytanu. Wśród istniejących stopów tytanowych dla lotniczej najczęściej używaną jest wielofunkcyjny typ A+B Ti -6 Al -4 v stop. W ostatnich latach Zachód i Rosja sukcesywnie opracowały dwa nowe typy stopów tytanowych, a mianowicie o wysokiej wytrzymałości, wysokiej zawartości, spawalnych i formalnych stopów tytanowych oraz wysokiej, wysokiej wytrzymałości stopu tytanowego. Te dwa zaawansowane stopy tytanu mają dobre perspektywy aplikacji w przyszłym przemyśle lotniczym.

Wraz z rozwojem współczesnej wojny armia potrzebuje wielofunkcyjnego zaawansowanego systemu haubicy o dużej mocy, dalekiego zasięgu, dużej dokładności i szybkiej reagowania. Jedną z kluczowych technologii zaawansowanych systemów Hautzer jest nowa technologia materialna. Lekkie samobieżne wieżyczki artyleryjskie, komponentów i lekkich metalowych pojazdów pancernych jest nieuniknionym trendem w rozwoju broni. Zgodnie z założeniem zapewnienia dynamiki i ochrony stopy tytanu są szeroko stosowane w broni wojskowej. Zastosowanie stopu tytanowego w 155 odrzutowym hamulcach artyleryjskich może nie tylko zmniejszyć wagę, ale także zmniejszyć deformację lufy broni spowodowanej grawitacją, skutecznie poprawiając dokładność strzelania; Niektóre złożone komponenty na głównych zbiornikach bojowych i wielofunkcyjnych pociskach helikopter-Anti-tank mogą być wykonane ze stopu tytanowego, które mogą nie tylko spełniać wymagania dotyczące wydajności produktu, ale także zmniejszyć koszty przetwarzania komponentów. Przez długi czas zastosowanie stopów tytanowych było znacznie ograniczone ze względu na wysokie koszty produkcji. W ostatnich latach kraje na całym świecie aktywnie rozwijają tanie stopy tytanu, a jednocześnie obniżają koszty, muszą również poprawić wydajność stopów tytanowych. W moim kraju koszt produkcji stopów tytanowych jest nadal stosunkowo wysoki. Przy stopniowym wzroście stosowania stopów tytanowych, poszukiwanie niższych kosztów produkcji jest nieuniknionym trendem w rozwoju stopów tytanowych. 4. Materiały kompozytowe 4.1 Materiały kompozytowe na bazie żywicy Materiały kompozytowe na bazie żywicy mają dobrą formowanie się przetwarzania, wysoką wytrzymałość specyficzną, moduł o wysokiej specyficznej, niskiej gęstości, odporność na zmęczenie, wchłanianie wstrząsu, odporność na korozję chemiczną, dobre właściwości dielektryczne, niską przewodność cieplną i inne Charakterystyka i są szeroko stosowane w branży wojskowej. Materiały kompozytowe na bazie żywicy można podzielić na dwie kategorie: termosetowanie i termoplastyczne. Materiały kompozytowe na bazie żywicy termosetowej są rodzajem materiału kompozytowego opartego na różnych żywicach termoutwardzalnych i dodawane z różnymi włóknami wzmacniającymi; Podczas gdy żywice termoplastyczne są rodzajem liniowego związku polimerowego, które można rozpuścić w rozpuszczalnikach, zmiękczone i stopione w lepką ciecz po podgrzaniu i stwardniały w substancję stałą po chłodzeniu. Materiały kompozytowe na bazie żywicy mają doskonałe kompleksowe właściwości, łatwą technologię przygotowania i obfite surowce. W branży lotniczej materiały kompozytowe na bazie żywicy są wykorzystywane do produkcji skrzydeł samolotów, kadłubów, kanardów, poziomych ogonów i kanałów silnikowych; W polu lotniczym materiały kompozytowe na bazie żywicy są nie tylko ważnymi materiałami dla sterów, radarów i wlotów powietrznych, ale można je również wykorzystać do produkcji powłoki izolacyjnej komory spalania silników rakietowych stałych i można je również stosować jako jako stosowanie jako jako jako stosowane jako jako jako stosowane jako jako jako stosowane jako jako stosowane jako stosowane jako stosowane jako stosowane jako stosowane ablacyjne materiały oporne na ciepło do dysz silnika. Nowe materiały kompozytowe z żywicy cyjaninianowej opracowane w ostatnich latach mają zalety silnej odporności na wilgoć, dobre właściwości dielektryczne mikrofalowe i dobrą stabilność wymiarową. Są one szeroko stosowane w produkcji części konstrukcyjnych lotniczych, pierwotnych i wtórnych części strukturalnych części samolotów oraz pokrywych anten radarowych. 4.2 Materiały kompozytowe na bazie metalu Materiały kompozytowe mają wysoką wytrzymałość specyficzną, moduł o wysokiej specyficznej, dobrej wydajności wysokiej temperatury, niski współczynnik rozszerzania cieplnego, dobrą stabilność wymiarową oraz doskonałą przewodność elektryczną i cieplną. Były one szeroko stosowane w branży wojskowej. Aluminium, magnez i tytan są głównymi matrycami materiałów kompozytowych na bazie metali, a materiały zbrojeniowe można ogólnie podzielić na trzy kategorie: włókna, cząstki i wąsy. Wśród nich weryfikacja modelu wprowadziła weryfikację modelu wzmocnione cząstkami aluminiową, takie jak są używane w bojownikach F -16, jako że płetwy brzuszne zamiast stopów aluminiowych, a ich sztywność i żywotność są znacznie ulepszone. Wzmocnione włókno węglowe aluminiowe i kompozytowe materiały kompozytowe na bazie magnezu mają wysoką wytrzymałość specyficzną, zbliżoną do zerowego współczynnika rozszerzania cieplnego i dobrej stabilności wymiarowej, i są z powodzeniem wykorzystywane do wytwarzania sztucznych wsporników satelitarnych, anteny płaskie L-Pasmo L, teleskopy kosmiczne, sztuczne satelitarne anteny paraboliczne, anteny, itp.; Krzemowe materiały kompozytowe wzmocnione przez krzemowe węglika z węgla mają dobrą wydajność i odporność na zużycie w wysokiej temperaturze, i mogą być stosowane do wytwarzania rakiet, składników rakietowych, elementów systemu podczerwieni i laserowych, urządzeń precyzyjnych awionicznych itp.; Materiały kompozytowe wzmocnione tytanem na bazie tytanu silikonowego mają dobrą oporność w wysokiej temperaturze i oporność na utlenianie oraz są idealnymi materiałami strukturalnymi do silników o wysokim stosunku pęd do masy. Weszli na etap testowy zaawansowanych silników. W dziedzinie przemysłu broni, materiały kompozytowe na bazie metali można stosować do ustabilizowanego ogona na dużym kalibru pocisków przeciwpierdzowych, przeciw helikopterze/przeciwpałszowemu wielofunkcyjnej pocisku silnika i inne części w celu zmniejszenia masy ciała z powodu ciężaru. głowica i poprawia możliwości walki. 4.3 Kompozyty oparte na ceramicznych kompozyty ceramiczne są ogólnym terminem dla materiałów wzmacniających włókna, wąsy lub cząstki i w połączeniu z matrycami ceramicznymi w określonym procesie złożonym. Można zauważyć, że kompozyty oparte na ceramice są materiałami wielofazowymi złożonymi z drugiego składnika fazowego wprowadzonego do matrycy ceramicznej. Przezwycięży nieodłączną kruchość materiałów ceramicznych i stał się jednym z najbardziej aktywnych aspektów obecnych badań nad nauką materialną. Kompozyty oparte na ceramice mają charakterystykę niskiej gęstości, wysokiej wytrzymałości specyficznej, dobrych właściwości termomechanicznych i odporności na wstrząsy termiczne i są jednym z kluczowych materiałów pomocniczych dla przyszłego rozwoju przemysłu wojskowego. Chociaż materiały ceramiczne mają dobrą wydajność w wysokiej temperaturze, są bardzo kruche. Metody poprawy kruchości materiałów ceramicznych obejmują hartowanie zmiany faz, hartowanie mikrokredytów, zdyspergowane hartowanie metali i ciągłe hartowanie włókien. Kompozyty oparte na ceramice są wykorzystywane głównie do tworzenia zaworów dyszy dla silników turbin gazowych samolotów, które odgrywają ważną rolę w poprawie stosunku silników do ciężaru i zmniejszeniu zużycia paliwa. 4.4 Kompozyty węglowe węglowe Kompozyty węglowe są kompozytami złożonymi z wzmocnień włókien węglowych i macierzy węglowych. Kompozyty węglowe-węgiel mają szereg zalet, takich jak wysoka wytrzymałość specyficzna, dobra odporność na wstrząsy termiczne, silna odporność na ablację i możliwe do projektowania wydajność. Opracowanie materiałów kompozytowych węglowo-węglowych jest ściśle związane z rygorystycznymi wymaganiami technologii lotniczej. Od lat 80. badania nad materiałami kompozytowymi węglowo-węglowymi pojawiły się na etapie poprawy wydajności i rozszerzania się zastosowań. W branży wojskowej najbardziej przyciągającym wzrokiem materiałów kompozytowych węglowych jest przeciwutleniająca stożka nosowego węglowego i krawędzi wiodącego promu kosmicznego, a największym produktem węglowym jest podkładka hamulca naddźwiękowego samolot. Materiały kompozytowe węglowego węglowego są wykorzystywane głównie jako materiały ablatywne i termiczne materiały konstrukcyjne w lotniczej. W szczególności są one stosowane jako czapki stożkowe nosowych głowic rakietowych, solidnych dysz rakietowych i wiodących krawędzi promów kosmicznych. Obecnie gęstość zaawansowanych materiałów dyszy węglowej wynosi 1,87 ~ 1,97 g/centymetr sześcienny, a wytrzymałość na rozciąganie obręczy wynosi 75 ~ 115 MPa. Niedawno opracowane czapki końcowe międzykontynentalnych pocisków dalekiego zasięgu są prawie wszystkie wykonane z materiałów kompozytowych węglowo-węglowych. Wraz z opracowaniem nowoczesnej technologii lotniczej masa ładowania samolotów rośnie, a prędkość lądowania lotu rośnie, co stanowi wyższe wymagania dotyczące hamowania awaryjnego samolotu. Materiały kompozytowe węglowego węglowego są lekkie, odporne na wysoką temperaturę, pochłaniają duże ilości energii i mają dobre właściwości tarcia. Wykonane z nich podkładki hamulcowe są szeroko stosowane w szybkich samolotach wojskowych. 5. Stalowa stalowa wytrzymałość o ultra wysokiej wytrzymałości jest stalą o granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie przekraczającą odpowiednio 1200 MPa i 1400 MPa. Jest badany i opracowany w celu spełnienia wymagań materiałów o wysokiej specyficznej wytrzymałości w strukturach samolotów. Ze względu na rozszerzenie zastosowania stopów tytanowych i materiałów kompozytowych w samolotach ilość stali używanej w samolotach zmniejszyła się, ale kluczowe elementy zawierające obciążenie na samolotach są nadal wykonane ze stali o ultra wysokiej wytrzymałości. Obecnie reprezentatywna na całym świecie stal o niskiej wysokiej wytrzymałości 300m jest typową stalą na sprzęt do lądowania samolotów. Ponadto stal D6AC o niskiej wysokiej wytrzymałości jest typowym materiałem obudowy silnika rakietowego. Trend rozwojowy stali o ultra wysokiej wytrzymałości polega na ciągłym poprawie odporności na wytrzymałość i korozję naprężeń przy jednoczesnym zapewnieniu ultra-wysokiej wytrzymałości. 6. Zaawansowane stopy w wysokiej temperaturze stopy w wysokiej temperaturze są kluczowymi materiałami dla systemów energii lotniczej. Stopy o wysokiej temperaturze są stopami, które mogą wytrzymać pewne naprężenia w wysokich temperaturach 600 ~ 1200 stopni i mają utlenianie i odporność na korozję. Są preferowanymi materiałami do płyt turbiny silnika lotniczego. Zgodnie z różnymi składnikami macierzy stopy o wysokiej temperaturze są podzielone na trzy kategorie: oparte na żelazie, niklu i kobalcie. Przed lat 60. XX wieku dyski turbiny silnikowej wykonano z wykutych stopów w wysokiej temperaturze, przy czym typowe oceny wynoszą A286 i Inconel 718. W latach 70. GE z Stanów Zjednoczonych wykorzystało szybko zestalone stopu proszku Rene95, aby stworzyć krążki turbiny silnikowej CFM56, które znacznie wzrosły Jego stosunek pęd do masy i znacznie zwiększył jego temperaturę roboczą. Od tego czasu płyty turbiny metalurgicznej w proszku szybko się rozwijały. Niedawno Stany Zjednoczone przyjęły wysokotemperaturową tarczę turbinową wytwarzaną przez proces szybkiego zestalania osadzania rozpylania. W porównaniu ze stopami o wysokiej temperaturze proszku, proces jest prosty, koszt jest obniżony i ma dobrą wydajność przetwarzania. Jest to technologia przygotowawcza o wielkim potencjale rozwojowym. 7. Tungsten Stop Thloy ma najwyższy punkt topnienia wśród metali. Jego wyjątkową zaletą jest to, że wysoka temperatura topnienia przynosi dobrą wytrzymałość na wysoką temperaturę i odporność na korozję na materiał, i wykazał doskonałe cechy w branży wojskowej, szczególnie w produkcji broni. W branży uzbrojenia służy głównie do robienia głowic różnych pocisków przeciwpancernych. Stopy wolframu udoskonalają ziarna materiałów i wydłużają orientację ziaren za pomocą technologii wstępnej obróbki proszkowej i technologii wzmacniających duże deformacje, poprawiając w ten sposób moc wytrzymałości i penetracji materiałów. Materiał podstawowy Tungsten z 125ⅱ pocisku przebijającego zbroję dla głównych czołgów bitewnych opracowanych w moim kraju jest W-NI-FE. Przyjmuje proces kompaktowego spiekania o zmiennej gęstości, a średnia wydajność osiąga wytrzymałość na rozciąganie 1200 MPa i wydłużenie ponad 15%. Wskaźnik techniczny walki ma przenikać jednorodną stalową zbroję o grubości 600 mm w odległości 2000 metrów. Obecnie stopy wolframu są szeroko stosowane w głównych zbiornikach bojowych o pociskach przeciwpancernych o dużym współczynniku, pociski przeciwparciowe w obronie małym i średnim kalibrze oraz pociski kinetyczne z pancerzem kinetycznym. To sprawia, że ​​różne pociski przeciwbożne mają mocniejszą moc penetracyjną. 8. Związki międzymetaliczne związki międzymetaliczne mają uporządkowane struktury nadalki na dalekie odległości i utrzymują silne wiązanie wiązania metalu, co daje im wiele specjalnych właściwości fizycznych i chemicznych oraz właściwości mechaniczne. Związki międzymetaliczne mają doskonałą wytrzymałość termiczną i stały się ważnym nowym materiałem strukturalnym o wysokiej temperaturze, który był aktywnie badany w kraju i za granicą w ostatnich latach. W przemyśle wojskowym związki międzymetaliczne były stosowane do produkcji części, które noszą obciążenia cieplne, takie jak łopatki silnikowe turbiny JT90 wyprodukowane przez amerykańską firmę Puao, łopatki wirnika małych silników powietrznych wytwarzanych przez amerykańskie siły powietrzne za pomocą tytanowej aluminium, itp., A Rosja stosuje tytanowe aluminiowe związki międzymetaliczne zamiast stopów opornych na ciepło jako tłoki, co znacznie poprawia wydajność silnika. W dziedzinie przemysłu broni materiałem turbiny doładowania silnika zbiornika jest stopą wysokiej temperatury na bazie niklu K18. Ze względu na wysoką ciężkość właściwą i dużą bezwładność początkową wpływa na wydajność przyspieszenia zbiornika. Zastosowanie związków międzymetalicznych tytanowych i ich produktów utleniania znacznie poprawiło wydajność zbiornika.