盤點(diǎn)7大軍工新材料!涉及鋁合金、鎂合金、鈦合金、復(fù)合材料等
發(fā)布時(shí)間:2022-12-29點(diǎn)擊:2643
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,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。
鋁合金
鋁合金一直是軍事工業(yè)中應(yīng)用***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***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)車和裝甲運(yùn)輸車上,***近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。
鎂合金
鎂合金作為***輕的工程金屬材料,具有比重輕、比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性及導(dǎo)熱性好,電磁屏蔽能力強(qiáng)、以及減振性好等一系列獨(dú)特的性質(zhì),極大的滿足了航空航天、現(xiàn)代武器裝備等軍工領(lǐng)域的需求。
鎂合金在軍工裝備上有諸多應(yīng)用,如坦克座椅骨架、車長鏡、炮長鏡、變速箱箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)濾座、進(jìn)出水管、空氣分配器座、機(jī)油泵殼體、水泵殼體、機(jī)油熱交換器、機(jī)油濾清器殼體、氣門室罩、呼吸器等車輛零部件;戰(zhàn)術(shù)防空導(dǎo)彈的支座艙段與副翼蒙皮、壁板、加強(qiáng)框、舵板、隔框等彈箭零部件;殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、機(jī)載雷達(dá)、地空導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星等飛船飛行器構(gòu)件。鎂合金重量輕、比強(qiáng)度和剛度好、減振性能好、電磁干擾、屏蔽能力強(qiáng)等特點(diǎn)能滿足軍工產(chǎn)品對減重、吸噪、減震、防輻射的要求。在航空航天和國防建設(shè)中占有十分重要的地位,是飛行器,衛(wèi)星,導(dǎo)彈,以及戰(zhàn)斗機(jī)和戰(zhàn)車等武器裝備所需的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。
鈦合金
鈦合金具有較高的抗拉強(qiáng)度(441~1470MPa),較低的密度(4.5g/cm3),優(yōu)良的抗腐蝕性能和在300~550℃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、葉片和接頭等;在航天工業(yè)中,鈦合金主要用來制作承力構(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。
復(fù)合材料
樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳-碳復(fù)合材料
超高強(qiáng)度鋼
超高強(qiáng)度鋼是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別超過1200兆帕和1400兆帕的鋼,它是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)上要求高比強(qiáng)度的材料而研究和開發(fā)的。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。
先進(jìn)高溫合金
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600~1200℃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)渦輪盤的***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。發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤在60年代前一直是用鍛造高溫合金制造,典型的牌號有A286和Inconel 718。70年代,美國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,大大增加了它的推重比,使用溫度顯著提高。從此,粉末冶金渦輪盤得以迅速發(fā)展。***近美國采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪盤,與粉末高溫合金相比,工序簡單,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)。
鎢合金
鎢的熔點(diǎn)在金屬中***高,其突出的優(yōu)點(diǎn)是高熔點(diǎn)帶來材料良好的高溫強(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,拉長了晶粒的取向,以此提高材料的強(qiáng)韌性和侵徹威力。我國研制的主戰(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。
文章來源:材料熱處理工程師
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