Новини
01
Статус на приложение на метални материали за военна техника
2024-09-07
Индустрията на новите материали е стратегическа и основна индустрия и ключова област за нов кръг от научна и технологична революция и индустриална трансформация. През последните десет години общата стойност на продукцията на индустрията за нови материали в Китай е нараснала с общ годишен темп на растеж от над 20%. Съответните национални отдели ще се придържат към целевата ориентация и проблемната ориентация, ще продължат да оптимизират иновациите и екологията на развитието на нови материали, ще координират насърчаването на пробивите в недостатъците и материалите първо и ще ускорят развитието и растежа на индустрията за нови материали.
Военните материали са материалната основа за ново поколение оръжия и техника, а също така са ключови технологии във военната област в съвременния свят. Технологията за нови военни материали е нова технология за материали, използвана във военната област. Това е ключът към съвременните сложни оръжия и оборудване и важна част от високите военни технологии. Страните по света отдават голямо значение на разработването на нови технологии за военни материали. Ускоряването на разработването на нови технологии за военни материали е важна предпоставка за поддържане на военно лидерство.
1、титаниева сплав
Титановата сплав е сплав, получена чрез добавяне на други сплавни елементи на базата на титан. Титановата сплав има добра устойчивост на корозия, устойчивост на умора и висока специфична якост и има незаменима роля за намаляване на теглото на аерокосмическото оборудване, така че се използва широко. Използва се в авиационни двигатели, самолети, ракети и други области. За да се изпълнят характеристиките на висока скорост и висока маневреност на модерните изтребители, е необходимо теглото да се намали възможно най-много, като същевременно се осигури структурната здравина на тялото на самолета и в същото време трябва да има силна устойчивост на висока температура. Титановата сплав е металният материал с най-голяма специфична якост (съотношение сила-тегло). Той може значително да намали теглото на самолета и да подобри структурната ефективност, като същевременно отговаря на високата структурна здравина на модерните изтребители.
Титанът има серия от отлични свойства като леко тегло, висока специфична якост, устойчивост на корозия и др. Той е отличен лек структурен материал с висока точка на топене, нов функционален материал и важен биомедицински материал. Използва се в авиацията, космонавтиката, корабите, ядрената енергетика, химическата промишленост и др. Използва се широко в петрола, металургията, електроенергията, леката промишленост, медицинската помощ, спорта, опазването на околната среда и ежедневието на хората. Пазарната перспектива става все по-широка с напредъка на обществото. Титанът принадлежи към категорията на редките метали, но ресурсите на титан са изобилни и могат ефективно да отговорят на нуждите на социалното развитие. Китай, Съединените щати, Русия, Япония и други страни са създали цялостни системи за металургия, обработка, приложение и научни изследвания на титан. Европейски и други страни също са създали усъвършенствани системи за обработка, приложение и научни изследвания на титан и неговите сплави, осигурявайки основа за производството на висококачествени титанови материали. Надеждна гаранция, така че титанът е материал, за чието изследване, разработване и прилагане хората работят усилено
От края на 60-те години количеството титан, използвано във военните самолети, се увеличава всяка година. Понастоящем количеството титаниева сплав, използвана в различни модерни изтребители и бомбардировачи, проектирани от Европа и Съединените щати, се е стабилизирало на повече от 20%, а количеството титан, използвано в американския изтребител F-22, достига 41%. Понастоящем изтребителите от трето поколение на моята страна използват приблизително 2,25 тона титанова сплав на самолет, което е 12 пъти повече от самолетите от второ поколение (J-8 0,2 тона); изтребителите от четвърто поколение използват до приблизително 3,6 тона титанова сплав на самолет. Тъй като стойността, планираната употреба и количеството на титаниеви сплави за военни изтребители от четвърто поколение се увеличават, пазарното търсене на титанови сплави от висок клас за военна употреба се очаква да продължи да нараства.
С развитието на съвременната война армията се нуждае от многофункционални усъвършенствани гаубични системи с висока мощност, голям обсег, висока точност и възможности за бърза реакция. Една от ключовите технологии на усъвършенстваната гаубична система е технологията на новите материали. Олекотяването на материалите за самоходни артилерийски кули, компоненти и леки метални бронирани машини е неизбежна тенденция в развитието на оръжията. С предпоставката за осигуряване на динамика и защита, титановите сплави се използват широко в армейските оръжия. Използването на титаниева сплав в спирачката на артилерийската дула 155 може не само да намали теглото, но и да намали деформацията на артилерийската цев, причинена от гравитацията, ефективно подобрявайки точността на стрелба; някои сложни форми на основните бойни танкове и хеликоптерно-противотанкови многоцелеви ракети Компонентите могат да бъдат направени от титаниева сплав, която може не само да отговори на изискванията за производителност на продукта, но и да намали разходите за обработка на частите.
Дълго време в миналото приложението на титанови сплави е било силно ограничено поради високите производствени разходи. През последните години страните по света се развиват активно ниско
Титанът е метал с отлични свойства и богати ресурси, разработен през 50-те години на миналия век. С все по-належащото търсене на материали с висока якост и ниска плътност във военната индустрия, процесът на индустриализация на титановите сплави се ускори значително. В чужбина теглото на титаниеви материали на модерни самолети е достигнало 30 ~ 35% от общото тегло на конструкцията на самолета. По време на периода на "деветата петилетка" в нашата страна, за да отговори на нуждите на авиацията, космическата промишленост, корабостроенето и други отдели, страната разглежда титановите сплави като един от приоритетите за разработването на нови материали. Очаква се "10-та петилетка" да бъде период на бързо развитие на нови материали от титанови сплави и нови процеси в нашата страна.
От гледна точка на структурата на търсенето на световния пазар, титановите сплави се използват главно в авиационната индустрия, националната отбранителна индустрия и други индустрии. Сред тях търсенето на приложения в авиационната индустрия е най-голямо, което представлява около 50%, използвани главно в производството на самолети и двигатели. Въпреки това, в сравнение с Китай, има очевидни разлики в структурата на търсенето на титанови продукти. В Северна Америка и Европейския съюз, които са развили космическа и военна отбранителна индустрия, особено Съединените щати, повече от 50% от търсенето на титанови продукти идва от космическата и военната отбранителна сфера. Въпреки че страната ни е един от най-големите производители и потребители на титанов метал в света, по-голямата част от търсенето на титанови продукти в нашата страна идва от химическата промишленост. Приложенията са предимно антикорозионни материали с относително ниско техническо съдържание. Търсенето на висок клас в аерокосмическата област представлява повече от половината от търсенето през последните две години. Съотношението се е увеличило, но все още възлиза само на около 18,4% (10 000 тона), което е много по-малко от средното международно ниво. Горните данни показват, че по-развитите страни и страните с по-голям индустриален мащаб използват повече титан. Колкото по-напреднали са в технологично отношение страните, толкова повече титанови материали се използват в космическата индустрия и толкова повече титанови материали от висок клас се използват
2、Алуминиева сплав
Алуминиевата сплав е един от леките метални материали. Това е сплав на базата на алуминий с добавяне на определено количество други легиращи елементи. В допълнение към общите характеристики на алуминия, той също има висока якост, добри характеристики на леене и обработка на пластмаса, както и добра електрическа проводимост. Характеристики като топлопроводимост, добра устойчивост на корозия и заваряемост. Алуминиевата сплав има характеристиките на ниска плътност, добри механични свойства, добра обработка, нетоксичност, лесно рециклиране, отлична електрическа проводимост, топлопренос и устойчивост на корозия и т.н., което я прави широко използвана. В момента се използва в морската промишленост, химическата промишленост, космическата промишленост, широко се използва в метални опаковки, транспорт и други области.
Алуминиевата сплав винаги е била най-широко използваният метален структурен материал във военната индустрия. Алуминиевата сплав има характеристиките на ниска плътност, висока якост и добра производителност на обработка. Като структурен материал, поради отличната си производителност на обработка, той може да бъде направен в профили, тръби, високо подсилени плочи и т.н. с различни напречни сечения, за да се използва напълно потенциалът на материала и да се подобрят компонентите. Твърдост и здравина. Следователно алуминиевата сплав е предпочитаният лек структурен материал за леки оръжия.
В авиационната индустрия алуминиевите сплави се използват главно за производство на обшивки на самолети, прегради, дълги греди и декоративни щанги. В космическата индустрия алуминиевите сплави са важни материали за структурни части на ракети носители и космически кораби. В областта на оръжията успешно се използват алуминиеви сплави. Използва се широко в бойни превозни средства на пехотата и бронирани транспортни средства. Наскоро разработената стойка за гаубица също използва голям брой нови материали от алуминиева сплав.
Понастоящем алуминиеви сплави от висок клас в аерокосмическата и корабостроителната сфера на Китай могат да се произвеждат независимо. Въпреки това, поради слабо натрупване на технологии и недостатъчен контрол на производствения процес, еднаквостта на производителността на продукта е лоша или степента на квалификация е ниска. В сравнение с външните разходи, има пропуски в контрола. Въпреки това, с натрупването на опит и постепенните пробиви в ключови технологии, индустриалната верига продължава да задълбочава развитието си в области от висок клас. В момента алуминиевата сплав е вторият най-голям метален материал след стоманата и се развива към приложения като висока якост, висока издръжливост, устойчивост на корозия, интелигентност, прецизност и компактност. Данните показват, че вътрешното производство на алуминиева сплав в моята страна през 2022 г. ще бъде 12,183 милиона тона, което е увеличение от 14,07% на годишна база.
3、магнезиева сплав
Магнезият може да образува сплав с алуминий, мед, цинк, цирконий, торий и други метали. В сравнение с чистия магнезий, тази сплав има по-добри механични свойства и е добър структурен материал. Въпреки че деформираните магнезиеви сплави имат добри общи свойства, магнезият има плътно опакована шестоъгълна решетка, което прави пластичната обработка трудна и скъпа. Следователно текущата консумация на деформирани магнезиеви сплави е много по-малка от тази на лятите магнезиеви сплави. В периодичната таблица има десетки елементи, които могат да бъдат легирани с магнезий.
От 20-ти век магнезиевите сплави се използват в космическото поле. Тъй като магнезиевата сплав може значително да подобри аеродинамичните характеристики на самолета и значително да намали структурното му тегло, много части са направени от нея. Като цяло магнезиевите сплави, използвани в авиацията, са предимно плочи и екструдирани профили, а малка част са отливки. Настоящите области на приложение на магнезиевите сплави в авиацията включват части за граждански самолети, витла, скоростни кутии, конструкции на скоби и някои части на ракети, ракети и сателити за различни граждански и военни самолети. С развитието на технологията за производство на магнезиева сплав производителността ще продължи да се подобрява и обхватът на приложение ще продължи да се разширява.
Магнезиевата сплав има добро леко тегло, обработваемост, устойчивост на корозия, абсорбция на удари, стабилност на размерите и устойчивост на удар, което е много по-добро от други материали. Тези свойства позволяват магнезиевите сплави да се използват в широк спектър от области, като транспорт, електронна промишленост, медицинска област, военна промишленост и др. Тази тенденция само се увеличава. Особено в областта на продуктите 3C (компютри, потребителски електронни продукти, комуникации), високоскоростни железопътни линии, автомобили, велосипеди, аерокосмическа техника, архитектурна декорация, ръчни инструменти, оборудване за медицинска рехабилитация и други области, той има добри перспективи за приложение и голям потенциал. Превръщайки се в една от посоките на развитие на нови материали в бъдеще. Сред повече от 400 нови каталога на материали, определени от Министерството на промишлеността и информационните технологии за подпомагане на развитието през периода на "Дванадесетия петгодишен план", 12 са свързани с магнезий.
Използването на магнезиеви сплави във военно оборудване може да подобри здравината на структурните части, да намали теглото на оборудването и да подобри скоростта на попадение на оръжията. В същото време магнезиевите сплави могат да отговорят на изискванията за материално поглъщане на шума, поглъщане на удари и защита от радиация във високотехнологични области като космическото пространство, значително да подобрят аеродинамичните характеристики на самолетите и да намалят структурното тегло. Поради това магнезиевите сплави често се използват в производството на шкафове, стенни панели, скоби, главини на колела за самолети и сухопътни превозни средства, както и цилиндрови блокове на двигатели, кутии на цилиндрови глави, бутала и други части. В същото време магнезиевите сплави се използват и за производството на някои военни съоръжения. , като опори за бункери, бази за минохвъргачки и ракети и др. Със задълбочаването на изследванията на магнезиевите сплави и подобряването на свойствата на материалите, магнезиевите сплави ще се използват все повече в оръжията.
4, високотемпературна сплав
Високотемпературните сплави обикновено се отнасят до вид метални материали, които използват желязо, никел и кобалт като матрични елементи и все още могат да имат добра якост на материала, устойчивост на умора и устойчивост на пълзене при едновременно действие на напрежение и висока температура (над 600°C). Понастоящем високотемпературните сплави се използват главно в четирите горещи компонента на авиационни двигатели: горивни камери, водачи, турбинни лопатки и турбинни дискове. Те се използват и в корпуси, пръстени, форсажни камери и опашни дюзи. Широката гама от приложения прави високотемпературните сплави най-критичният структурен материал за насърчаване на развитието на авиационни двигатели. Технологичният прогрес на авиационните двигатели е тясно свързан с развитието на високотемпературни сплави.
Високотемпературните сплави имат отлични свойства и имат широк спектър от приложения. Високотемпературната сплав се отнася до вид метален материал на базата на желязо, никел и кобалт, който може да работи при високи температури над 600°C и при определено напрежение за дълго време. Високотемпературните сплави имат висока якост при висока температура, добра устойчивост на окисление и корозия, добра устойчивост на умора, якост на счупване и други цялостни свойства и се наричат също "суперсплави". От гледна точка на областите на приложение на високотемпературни сплави: в областта на гражданската промишленост, те могат да се използват в усилвателни турбини на дизелови двигатели, лопатки и дискове на турбини за димни газове, подложки за пещи за нагряване на металургична валцувана стомана, седалки на изпускателни клапани на двигатели с вътрешно горене и др. В допълнение, обхватът на приложение на високотемпературните сплави непрекъснато се разширява през последните години и има значителни напредък в приложенията в нефтохимическата промишленост, производството на стъкло и фибростъкло и машиностроенето. В областта на военната промишленост високотемпературните сплави на базата на никел понастоящем са ключови материали за горещи компоненти за модерни аерокосмически двигатели, космически кораби и ракетни двигатели, както и кораби и промишлени газови турбини. Те също така са важни високотемпературни структурни материали, необходими в ядрени реактори, химическо оборудване, технологии за преобразуване на въглища и др. Като важен материал във военните и цивилните области, високотемпературните сплави имат широко приложение и имат важно икономическо и стратегическо значение.
Според данни от Guanyan Tianxia, размерът на пазара на високотемпературни сплави в моята страна се е увеличил от 7,8 милиарда юана на 18,7 милиарда юана от 2015 г. до 2020 г., трикратно увеличение за 5 години. В бъдеще, тъй като огромното вътрешно търсене на военни аерокосмически двигатели се освобождава, се очаква размерът на пазара на индустрията за високотемпературни сплави в моята страна да достигне 85,6 милиарда юана до 2025 г. с CAGR от 35,56%.
5、стомана със свръхвисока якост
Свръхвисокоякостната стомана е вид легирана стомана, използвана за направата на структурни части, които могат да издържат на по-високи натоварвания. Като цяло стоманите с граница на провлачване над 1180MPa и якост на опън над 1380MPa обикновено имат достатъчна якост, висока специфична якост и коефициент на провлачване, както и добра заваряемост и възможност за формоване. Според степента на легиране и микроструктура, тя може да бъде разделена на три категории: нисколегирана, среднолегирана и високолегирана ултрависокоякостна стомана. През февруари 2018 г. беше разработено ново поколение стомана със свръхвисока якост, базирано на кохерентно нанопреципитационно укрепване, което спечели титлата на Министерството на науката и технологиите за най-добрия научен прогрес в Китай през 2017 г.
Китай започва пробно производство на стомана със свръхвисока якост през 50-те години на миналия век. Комбинирайки местните условия на ресурсите, ние успешно разработихме нисколегирани стомани със свръхвисока якост като 35Si2Mn2MoVA, 40CrMnSiMoVA и 33Si2MnCrMoVREA. Тези материали са били използвани за производството на важни компоненти като колесник на самолети и корпуси на ракетни двигатели с твърдо гориво. След 1980 г. се използва технология за вакуумно топене, за да се подобри чистотата на стоманата и 40CrNi2Si2MoVA, 45CrNiMo1VA и 18Ni мартензитна стомана бяха успешно произведени в изпитателен режим. Забележителен напредък е постигнат в разработването и прилагането на стомана със свръхвисока якост. От 90-те години на миналия век бяха направени нови пробиви в изследването на нови материали и нови процеси и беше постигнат нов напредък в разработването и приложението на ултра-високоякостна стомана с висока якост на счупване за авиацията и космонавтиката.
6、волфрамова сплав
Сред металите волфрамът има най-висока точка на топене, добра якост при висока температура, устойчивост на пълзене, топлопроводимост, електрическа проводимост и емисионни свойства на електрони, както и голямо специфично тегло. В допълнение към голям брой добавки от циментиран карбид и сплави, волфрамът и неговите сплави се използват широко в индустрията за електроника и електрически източници на светлина, а също така се използват в космическата индустрия, леярството, оръжията и други сектори за производство на ракетни дюзи, форми за леене под налягане, бронебойни сърцевини, контакти, нагревателни елементи и топлинни щитове и др.
Волфрамът има най-високата точка на топене сред металите. Неговото изключително предимство е, че високата му точка на топене осигурява добра устойчивост на висока температура и устойчивост на корозия на материала. Той показа отлични характеристики във военната индустрия, особено в производството на оръжия. В оръжейната индустрия се използва основно за направата на бойни глави на различни бронебойни снаряди. Волфрамовата сплав използва технология за предварителна обработка на прах и технология за укрепване с големи деформации, за да усъвършенства зърната на материала и да удължи ориентацията на зърната, като по този начин подобрява здравината, издръжливостта и силата на проникване на материала. Материалът на волфрамовото ядро на бронебойния снаряд тип 125II, разработен от нашата страна, е W-Ni-Fe, който приема процес на компактно синтероване с променлива плътност. Средната му производителност достига якост на опън от 1200 MPa, удължение от повече от 15% и боен технически индекс от 2000 метра. Пробива хомогенна стоманена броня с дебелина 600 мм. Понастоящем волфрамовата сплав се използва широко като основен материал за бронебойни снаряди с голямо пропорционално съотношение на основния боен танк, бронебойни снаряди с малък и среден калибър и бронебойни снаряди с ултрависока скорост на кинетична енергия, което прави различните бронебойни снаряди с по-мощна сила на проникване.
С напредъка на научното развитие материалите от волфрамова сплав се превърнаха в суровини за производство на военни продукти днес, като куршуми, броня и артилерийски снаряди, глави на шрапнели, гранати, пушки, бойни глави с куршуми, бронирани превозни средства, бронирани танкове, военна авиация, артилерийски части, оръдия и др. Бронебойните снаряди, направени от волфрамова сплав, могат да пробият бронята и композитна броня при големи ъгли и са основните противотанкови оръжия.
7、композити с метална матрица
Композитните материали с метална матрица имат висока специфична якост, висок специфичен модул, добра производителност при високи температури, нисък коефициент на топлинно разширение, добра стабилност на размерите и отлична електрическа и топлопроводимост и са широко използвани във военната индустрия. Алуминият, магнезият и титанът са основните матрици на композитите с метална матрица. Подсилващите материали могат да бъдат разделени на три категории: влакна, частици и мустаци. Сред тях подсилените с частици алуминиеви матрични композити са влезли в проверката на моделите, като например използваните в изтребителите F-16. Коремната перка заменя алуминиевата сплав и нейната твърдост и продължителност на живота са значително подобрени. Композитните материали на базата на алуминий и магнезий, подсилени с въглеродни влакна, не само имат висока специфична якост, но също така имат коефициент на топлинно разширение, близък до нула, и добра стабилност на размерите. Те са успешно използвани за направата на скоби за изкуствени сателити, планарни антени с L-обхват, космически телескопи и изкуствени спътници. Параболични антени и др.; Композитните материали с алуминиева матрица, подсилени с частици от силициев карбид, имат добра производителност при висока температура и характеристики против износване и могат да се използват за направата на компоненти на ракети и ракети, компоненти на инфрачервени и лазерни системи за насочване, устройства за прецизна авионика и др.; Подсилена с влакна от силициев карбид титаниева матрица Композитните материали имат добра устойчивост на висока температура и устойчивост на окисляване и са идеални структурни материали за двигатели с високо съотношение на тяга към тегло. Те вече са навлезли в етапа на тестване на усъвършенствани двигатели. В областта на оръжейната промишленост композитните материали с метална матрица могат да се използват в бронебойни саботове със стабилизирана опашка с голям калибър, корпуси на твърди двигатели за противохеликоптерни/противотанкови многоцелеви ракети и други компоненти за намаляване на теглото на бойната глава и подобряване на бойните способности.
Изминаха повече от 40 години от появата на композитните материали с метална матрица. Благодарение на техните отлични физични и механични свойства като висока специфична якост, специфичен модул, устойчивост на висока температура, устойчивост на износване, малък коефициент на термично разширение и добра стабилност на размерите, те са преодолели предизвикателствата на материалите на основата на смола. Недостатъците на композитните материали, използвани в космическата област, доведоха до забележително развитие и се превърнаха във важна област на високотехнологични изследвания и разработки в различни страни. Поради несъвършената технология на обработка и високата цена на композитните материали с метална матрица все още не е формирано широкомащабно масово производство, така че все още е гореща точка в текущите изследвания и разработки.