Zprávy
01
Stav použití kovových materiálů pro vojenskou techniku
2024-09-07
Průmysl nových materiálů je strategický a základní průmysl a klíčová oblast pro nové kolo vědecké a technologické revoluce a průmyslové transformace. V posledních deseti letech rostla celková výstupní hodnota čínského průmyslu nových materiálů složeným ročním tempem růstu o více než 20 %. Příslušná národní oddělení budou dodržovat cílovou orientaci a orientaci na problémy, pokračovat v optimalizaci inovací a vývojové ekologie nových materiálů, koordinovat prosazování průlomů v nedostatcích a materiálech jako první a urychlit rozvoj a růst průmyslu nových materiálů.
Vojenské materiály jsou materiálovým základem pro novou generaci zbraní a vybavení a jsou také klíčovými technologiemi ve vojenské oblasti v dnešním světě. Vojenská technologie nových materiálů je nová materiálová technologie používaná ve vojenské oblasti. Je klíčem k moderním sofistikovaným zbraním a vybavení a důležitou součástí vojenských špičkových technologií. Země po celém světě přikládají velký význam vývoji nových technologií vojenského materiálu. Urychlení vývoje nových technologií vojenského materiálu je důležitým předpokladem pro udržení vojenského vedení.
1, slitina titanu
Titanová slitina je slitina vytvořená přidáním dalších slitinových prvků na bázi titanu. Titanová slitina má dobrou odolnost proti korozi, únavě a vysokou měrnou pevnost a má nezastupitelnou roli při snižování hmotnosti leteckého vybavení, proto je široce používána. Používá se v leteckých motorech, letadlech, raketách a dalších oblastech. Aby byly splněny vlastnosti vysoké rychlosti a vysoké manévrovatelnosti pokročilých stíhacích letounů, je nutné co nejvíce snížit hmotnost při zajištění konstrukční pevnosti trupu letadla a zároveň musí mít vysokou odolnost vůči vysokým teplotám. Titanová slitina je kovový materiál s největší specifickou pevností (poměr pevnosti a hmotnosti). Dokáže výrazně snížit hmotnost letounu a zlepšit konstrukční účinnost při splnění vysoké konstrukční pevnosti pokročilých stíhacích letounů.
Titan má řadu vynikajících vlastností, jako je nízká hmotnost, vysoká měrná pevnost, odolnost proti korozi atd. Je to vynikající lehký konstrukční materiál s vysokým bodem tání, nový funkční materiál a důležitý biomedicínský materiál. Používá se v letectví, kosmonautice, lodích, jaderné energetice, chemickém průmyslu atd. Je široce používán v ropě, hutnictví, elektroenergetice, lehkém průmyslu, lékařské péči, sportu, ochraně životního prostředí a každodenním životě lidí. Vyhlídky na trhu jsou s pokrokem společnosti stále širší. Titan patří do kategorie vzácných kovů, ale zdroje titanu jsou bohaté a mohou efektivně uspokojit potřeby společenského rozvoje. Čína, Spojené státy americké, Rusko, Japonsko a další země zavedly kompletní systémy pro metalurgii, zpracování, aplikaci a vědecký výzkum titanu. Evropské a další země také zavedly pokročilé systémy zpracování titanu a jeho slitin, aplikace a vědecký výzkum, které poskytují základ pro výrobu vysoce kvalitních titanových materiálů. Spolehlivá záruka, takže titan je materiál, který lidé tvrdě zkoumají, vyvíjejí a používají
Od konce 60. let se množství titanu používaného ve vojenských letadlech rok od roku zvyšovalo. V současné době se množství titanové slitiny používané v různých pokročilých stíhačkách a bombardérech navržených Evropou a Spojenými státy ustálilo na více než 20 % a množství titanu použitého v americké stíhačce F-22 je dokonce 41 %. V současné době používá stíhací letoun třetí generace mé země přibližně 2,25 tuny titanové slitiny na letadlo, což je 12krát více než letoun druhé generace (J-8 0,2 tuny); stíhací letoun čtvrté generace používá až přibližně 3,6 tuny slitiny titanu na letadlo. S rostoucí hodnotou, plánovaným použitím a množstvím titanových slitin pro vojenské stíhačky čtvrté generace se očekává, že poptávka na trhu po špičkových titanových slitinách pro vojenské použití bude nadále růst.
S rozvojem moderního válčení armáda potřebuje multifunkční pokročilé houfnicové systémy s vysokým výkonem, dlouhým dosahem, vysokou přesností a schopnostmi rychlé reakce. Jednou z klíčových technologií pokročilého houfnicového systému je nová materiálová technologie. Odlehčování materiálů pro samohybné dělostřelecké věže, komponenty a obrněná vozidla z lehkých kovů je nevyhnutelným trendem ve vývoji zbraní. Na základě předpokladu zajištění dynamiky a ochrany jsou titanové slitiny široce používány v armádních zbraních. Použití titanové slitiny v dělostřelecké úsťové brzdě 155 může nejen snížit hmotnost, ale také snížit deformaci dělostřelecké hlavně způsobené gravitací, což účinně zlepšuje přesnost střelby; některé složité tvary na hlavních bojových tancích a vrtulníkových protitankových víceúčelových střelách Komponenty mohou být vyrobeny z titanové slitiny, která může nejen splnit výkonnostní požadavky produktu, ale také snížit náklady na zpracování dílů.
Po dlouhou dobu v minulosti byla aplikace titanových slitin značně omezena kvůli vysokým výrobním nákladům. V posledních letech se země po celém světě aktivně rozvíjejí nízko
Titan je kov s vynikajícími vlastnostmi a bohatými zdroji vyvinutý v 50. letech minulého století. Se stále naléhavější poptávkou po materiálech s vysokou pevností a nízkou hustotou ve vojenském průmyslu se proces industrializace titanových slitin výrazně zrychlil. V zahraničí dosáhla hmotnost titanových materiálů na vyspělých letadlech 30~35% celkové hmotnosti konstrukce letadla. Během období „devátého pětiletého plánu“ v naší zemi, aby byly uspokojeny potřeby letectví, kosmonautiky, stavby lodí a dalších resortů, považovala země slitiny titanu za jednu z priorit pro vývoj nových materiálů. Očekává se, že „10. pětiletka“ bude obdobím rychlého rozvoje nových materiálů ze slitin titanu a nových procesů v naší zemi.
Z hlediska struktury poptávky na globálním trhu se titanové slitiny používají hlavně v leteckém průmyslu, národním obranném průmyslu a dalších průmyslových odvětvích. Mezi nimi je největší poptávka po aplikacích v leteckém průmyslu, která představuje asi 50 %, používá se hlavně při výrobě letadel a motorů. Ve srovnání s Čínou však existují zjevné rozdíly ve struktuře poptávky po titanových výrobcích. V Severní Americe a Evropské unii, které rozvinuly letecký průmysl a průmysl vojenské obrany, zejména ve Spojených státech, pochází více než 50 % poptávky po titanových produktech z oblasti letectví a vojenské obrany. Přestože naše země patří k největším světovým výrobcům a spotřebitelům titanového kovu, většina poptávky po titanových výrobcích u nás pochází z chemického průmyslu. Aplikace jsou především antikorozní materiály s relativně nízkým technickým obsahem. Poptávka špičkové třídy v oblasti letectví a kosmonautiky tvořila v posledních dvou letech více než polovinu poptávky. Poměr se zvýšil, ale stále představuje pouze asi 18,4 % (10 000 tun), což je mnohem méně než mezinárodní průměr. Výše uvedené údaje ukazují, že vyspělejší země a země s větším průmyslovým rozsahem používají více titanu. Čím jsou země technologicky vyspělejší, tím více titanových materiálů se používá v leteckém průmyslu a tím více špičkových titanových materiálů
2, slitina hliníku
Hliníková slitina patří mezi materiály lehkých kovů. Jedná se o slitinu na bázi hliníku s přidaným určitým množstvím dalších legujících prvků. Kromě obecných vlastností hliníku má také vysokou pevnost, dobrý výkon při odlévání a zpracování plastů a dobrou elektrickou vodivost. Vlastnosti, jako je tepelná vodivost, dobrá odolnost proti korozi a svařitelnost. Hliníková slitina má vlastnosti nízké hustoty, dobré mechanické vlastnosti, dobrý výkon při zpracování, netoxicitu, snadnou recyklaci, vynikající elektrickou vodivost, přenos tepla a odolnost proti korozi atd., Díky čemuž je široce používána. V současné době se používá v námořním průmyslu, chemickém průmyslu, leteckém průmyslu, je široce používán v kovových obalech, dopravě a dalších oborech.
Hliníková slitina byla vždy nejrozšířenějším kovovým konstrukčním materiálem ve vojenském průmyslu. Hliníková slitina se vyznačuje nízkou hustotou, vysokou pevností a dobrým zpracovatelským výkonem. Jako konstrukční materiál z něj lze díky svému vynikajícímu zpracovatelskému výkonu vyrábět profily, trubky, vysoce vyztužené desky atd. různých průřezů, aby se plně využil potenciál materiálu a zlepšily se komponenty. Tuhost a pevnost. Proto je hliníková slitina preferovaným lehkým konstrukčním materiálem pro lehké zbraně.
V leteckém průmyslu se hliníkové slitiny používají hlavně k výrobě plášťů letadel, přepážek, dlouhých nosníků a ozdobných lišt. V leteckém průmyslu jsou hliníkové slitiny důležitými materiály pro konstrukční části nosných raket a kosmických lodí. V oblasti zbraní se s úspěchem uplatnily hliníkové slitiny. Je široce používán v bojových vozidlech pěchoty a obrněných transportních vozidlech. Nedávno vyvinuté uložení houfnice také využívá velké množství nových materiálů z hliníkové slitiny.
V současné době lze vysoce kvalitní hliníkové slitiny v čínském letectví a výrobě lodí vyrábět nezávisle. Kvůli slabé akumulaci technologií a nedostatečné kontrole výrobního procesu je však jednotnost výkonu produktu nízká nebo míra kvalifikace nízká. Ve srovnání se zahraničními náklady existují mezery v kontrole. S hromaděním zkušeností a postupnými průlomy v klíčových technologiích však průmyslový řetězec nadále prohlubuje svůj vývoj do špičkových oblastí. V současné době je hliníková slitina druhým největším kovovým materiálem po oceli a vyvíjí se směrem k aplikacím, jako je vysoká pevnost, vysoká houževnatost, odolnost proti korozi, inteligence, přesnost a kompaktnost. Data ukazují, že domácí výroba hliníkové slitiny v mé zemi bude v roce 2022 činit 12,183 milionů tun, což představuje meziroční nárůst o 14,07 %.
3, slitina hořčíku
Hořčík může tvořit slitinu s hliníkem, mědí, zinkem, zirkoniem, thoriem a dalšími kovy. Ve srovnání s čistým hořčíkem má tato slitina lepší mechanické vlastnosti a je dobrým konstrukčním materiálem. Ačkoli deformované slitiny hořčíku mají celkově dobré vlastnosti, hořčík má těsně uzavřenou hexagonální mřížku, což ztěžuje a zdražuje zpracování plastů. Proto je proudová spotřeba deformovaných hořčíkových slitin mnohem menší než u litých hořčíkových slitin. V periodické tabulce jsou desítky prvků, které lze legovat hořčíkem.
Od 20. století se hořčíkové slitiny používají v leteckém průmyslu. Vzhledem k tomu, že slitina hořčíku může výrazně zlepšit aerodynamický výkon letadla a výrazně snížit jeho konstrukční hmotnost, je z ní vyrobeno mnoho dílů. Obecně jsou hořčíkové slitiny používané v letectví hlavně desky a extrudované profily a malou část tvoří odlitky. Současné oblasti použití slitin hořčíku v letectví zahrnují části civilních letadel, vrtule, převodovky, konzolové konstrukce a některé části raket, střel a satelitů pro různá civilní a vojenská letadla. S rozvojem technologie výroby slitin hořčíku se bude výkon nadále zlepšovat a rozsah použití se bude nadále rozšiřovat.
Hořčíková slitina má dobrou nízkou hmotnost, obrobitelnost, odolnost proti korozi, tlumení nárazů, rozměrovou stabilitu a odolnost proti nárazu, což je mnohem lepší než u jiných materiálů. Tyto vlastnosti umožňují použití slitin hořčíku v celé řadě oborů, jako je doprava, elektronický průmysl, lékařství, vojenský průmysl atd. Tento trend se pouze zvyšuje. Zejména v oblastech produktů 3C (počítač, spotřební elektronika, komunikace), vysokorychlostní železnice, automobily, jízdní kola, letecký průmysl, architektonické dekorace, ruční nářadí, zařízení pro lékařskou rehabilitaci a další obory má dobré vyhlídky na uplatnění a velký potenciál. Stát se jedním ze směrů vývoje nových materiálů v budoucnu. Z více než 400 nových katalogů materiálů určených Ministerstvem průmyslu a informačních technologií na podporu rozvoje v období „Dvanácté pětiletky“ se 12 týká hořčíku.
Použití slitin hořčíku ve vojenském vybavení může zlepšit pevnost konstrukčních částí, snížit hmotnost vybavení a zlepšit míru zásahu zbraní. Hořčíkové slitiny zároveň dokážou splnit požadavky na materiálové tlumení hluku, tlumení nárazů a radiační ochranu v high-tech oborech, jako je letecký průmysl, výrazně zlepšují aerodynamický výkon letadel a snižují konstrukční hmotnost. Proto se slitiny hořčíku často používají při výrobě skříní, stěnových panelů, držáků, nábojů kol pro letadla a pozemní vozidla, ale i bloků válců motorů, skříní hlav válců, pístů a dalších dílů. Slitiny hořčíku se přitom používají i k výrobě některých vojenských zařízení. , jako jsou podpěry bunkrů, minometné základny a střely atd. S prohlubujícím se výzkumem hořčíkových slitin a zlepšováním materiálových vlastností se budou hořčíkové slitiny stále více využívat ve zbraních.
4, vysokoteplotní slitina
Vysokoteplotní slitiny obecně označují typ kovových materiálů, které používají železo, nikl a kobalt jako prvky matrice a mohou mít stále dobrou pevnost materiálu, odolnost proti únavě a odolnost proti tečení při současném působení napětí a vysoké teploty (nad 600 °C). V současnosti se vysokoteplotní slitiny používají hlavně ve čtyřech horkých součástech leteckých motorů: spalovací komory, vedení, lopatky turbíny a turbínové disky. Používají se také v pláštích, prstencích, přídavných spalovacích zařízeních a koncových tryskách. Široká škála aplikací činí z vysokoteplotních slitin nejkritičtější konstrukční materiál při podpoře vývoje leteckých motorů. Technologický pokrok leteckých motorů úzce souvisí s vývojem vysokoteplotních slitin.
Vysokoteplotní slitiny mají vynikající vlastnosti a mají širokou škálu použití. Vysokoteplotní slitina označuje typ kovového materiálu na bázi železa, niklu a kobaltu, který může pracovat při vysokých teplotách nad 600 °C a při určitém namáhání po dlouhou dobu. Vysokoteplotní slitiny mají vysokou pevnost za vysokých teplot, dobrou odolnost proti oxidaci a korozi, dobrou odolnost proti únavě, lomovou houževnatost a další komplexní vlastnosti a nazývají se také „superslitiny“. Z pohledu aplikačních oblastí vysokoteplotních slitin: v oblasti civilního průmyslu je lze použít v pomocných turbínách dieselových motorů, lopatkách a kotoučích spalinových turbín, hutnických válcovacích ocelových topných podložkách, sedlech výfukových ventilů spalovacích motorů atd. Kromě toho se rozsah použití vysokoteplotních slitin v posledních letech neustále rozšiřuje, v aplikacích ve výrobě skleněných vláken a ve výrobě skleněných vláken je výrazný pokrok. V oblasti vojenského průmyslu jsou vysokoteplotní slitiny na bázi niklu v současné době klíčovými součástmi moderních leteckých motorů, kosmických lodí a raketových motorů, jakož i lodí a průmyslových plynových turbín. Jsou také důležitými vysokoteplotními konstrukčními materiály potřebnými v jaderných reaktorech, chemických zařízeních, technologii přeměny uhlí atd. Vysokoteplotní slitiny jako důležitý materiál ve vojenské a civilní oblasti mají široký aplikační prostor a mají významný ekonomický a strategický význam.
Podle údajů z Guanyan Tianxia se velikost trhu s vysokoteplotními slitinami mé země v letech 2015 až 2020 zvýšila ze 7,8 miliard juanů na 18,7 miliard juanů, což je trojnásobný nárůst za 5 let. V budoucnu, jak se uvolní obrovská endogenní poptávka po vojenských leteckých motorech, se očekává, že velikost trhu průmyslu vysokoteplotních slitin v mé zemi dosáhne do roku 2025 85,6 miliard juanů s CAGR 35,56 %.
5, ultra vysoká pevnost oceli
Ultra-vysokopevnostní ocel je druh legované oceli používaný k výrobě konstrukčních dílů, které vydrží vyšší namáhání. Obecně platí, že oceli s mezí kluzu vyšší než 1180 MPa a pevností v tahu vyšší než 1380 MPa mají obecně dostatečnou houževnatost, vysokou měrnou pevnost a poměr kluzu, jakož i dobrou svařitelnost a tvárnost. Podle stupně legování a mikrostruktury ji lze rozdělit do tří kategorií: nízkolegovaná, středně legovaná a vysoce legovaná ultravysokopevná ocel. V únoru 2018 byla vyvinuta nová generace ultravysokopevnostní oceli založené na koherentním nanoprecipitačním zpevnění, která v roce 2017 získala titul 10 nejlepších vědeckých pokroků ministerstva vědy a technologie v Číně.
Čína zahájila zkušební výrobu ultravysokopevnostní oceli v 50. letech minulého století. Kombinací podmínek domácích zdrojů jsme úspěšně vyvinuli nízkolegované ultra-vysokopevnostní oceli, jako je 35Si2Mn2MoVA, 40CrMnSiMoVA a 33Si2MnCrMoVREA. Tyto materiály byly použity k výrobě důležitých součástí, jako jsou přistávací zařízení letadel a pevné pláště raketových motorů. Po roce 1980 byla pro zlepšení čistoty oceli použita technologie vakuového tavení a úspěšně se zkušebním způsobem vyrobily vysokopevnostní ocel 40CrNi2Si2MoVA, 45CrNiMo1VA a 18Ni. Ve vývoji a aplikaci ultravysokopevnostní oceli bylo dosaženo pozoruhodného pokroku. Od 90. let 20. století došlo k novým průlomům ve výzkumu nových materiálů a nových postupů a došlo k novému pokroku ve vývoji a aplikaci ultravysokopevnostní oceli s vysokou lomovou houževnatostí pro letectví a kosmonautiku.
6, wolframová slitina
Mezi kovy má wolfram nejvyšší bod tání, dobrou pevnost za vysokých teplot, odolnost proti tečení, tepelnou vodivost, elektrickou vodivost a vlastnosti emise elektronů a také velkou specifickou hmotnost. Kromě velkého množství přísad ze slinutého karbidu a slitin se wolfram a jeho slitiny široce používají v elektronickém a elektrickém průmyslu světelných zdrojů a používají se také v letectví, slévárenství, zbraních a dalších odvětvích k výrobě raketových trysek, forem pro tlakové lití, jader pro prorážení pancíře, kontaktů, topných prvků a tepelných štítů atd.
Wolfram má nejvyšší bod tání mezi kovy. Jeho mimořádnou výhodou je, že jeho vysoký bod tání přináší materiálu dobrou pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti korozi. Prokázal vynikající vlastnosti ve vojenském průmyslu, zejména ve výrobě zbraní. Ve zbrojním průmyslu se z něj vyrábí hlavně hlavice různých pancéřových střel. Wolframová slitina využívá technologii předúpravy prášku a technologii velkého deformačního zpevnění pro zjemnění zrn materiálu a prodloužení orientace zrn, čímž se zlepší pevnost, houževnatost a penetrační síla materiálu. Materiál wolframového jádra pancéřové střely typu 125II vyvinuté naší zemí je W-Ni-Fe, který využívá proces kompaktního slinování s proměnlivou hustotou. Jeho průměrný výkon dosahuje pevnosti v tahu 1 200 MPa, tažnosti více než 15 % a bojového technického indexu 2 000 metrů. Vzdálenost proniká 600 mm tlustým homogenním ocelovým pancířem. V současné době je slitina wolframu široce používána jako základní materiál pro hlavní bojové tanky s velkým poměrem stran pancéřových projektilů, protiletadlových pancéřových projektilů malého a středního kalibru a ultravysokorychlostních projektilů s kinetickou energií prorážející pancíř, díky čemuž mají různé pancéřové projektily silnější průbojnou sílu.
S pokrokem vědeckého vývoje se dnes materiály z wolframových slitin staly surovinami pro výrobu vojenských produktů, jako jsou kulky, pancéřové a dělostřelecké granáty, šrapnelové hlavy, granáty, brokovnice, kulové hlavice, neprůstřelná vozidla, pancéřové tanky, vojenské letectví, díly dělostřelectva, zbraně atd. Pancéřové díly jsou vyrobeny ze slitiny tungstenu a pancéřové kompozitní střely s velkým úhlem proražení pancíře protitankové zbraně.
7, kompozity s kovovou matricí
Kompozitní materiály s kovovou matricí mají vysokou specifickou pevnost, vysoký specifický modul, dobrý výkon při vysokých teplotách, nízký koeficient tepelné roztažnosti, dobrou rozměrovou stabilitu a vynikající elektrickou a tepelnou vodivost a jsou široce používány ve vojenském průmyslu. Hliník, hořčík a titan jsou hlavními matricemi kompozitů s kovovou matricí. Výztužné materiály lze obecně rozdělit do tří kategorií: vlákna, částice a whiskery. Mezi nimi částicemi vyztužené hliníkové matricové kompozity vstoupily do ověřování modelu, jaké se používají ve stíhačkách F-16. Břišní žebro nahrazuje hliníkovou slitinu a výrazně se zlepšila její tuhost a životnost. Kompozitní materiály na bázi hliníku a hořčíku vyztužené uhlíkovými vlákny mají nejen vysokou měrnou pevnost, ale mají také koeficient tepelné roztažnosti blízký nule a dobrou rozměrovou stabilitu. Byly úspěšně použity k výrobě umělých držáků satelitů, L-pásmových planárních antén, vesmírných dalekohledů a umělých satelitů. Parabolické antény atd.; kompozitní materiály s hliníkovou matricí vyztužené částicemi karbidu křemíku mají dobrý výkon při vysokých teplotách a vlastnosti proti opotřebení a lze je použít k výrobě součástí raket a raket, součástí infračerveného a laserového naváděcího systému, přesných avionických zařízení atd.; Titanová matrice vyztužená vlákny z karbidu křemíku Kompozitní materiály mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám a oxidaci a jsou ideálními konstrukčními materiály pro motory s vysokým poměrem tahu k hmotnosti. Nyní vstoupily do fáze testování pokročilých motorů. V oblasti zbrojního průmyslu mohou být kompozitní materiály s kovovou matricí použity ve velkorážných ocasních stabilizovaných sabotech prorážejících pancéřování, pevných krytech motoru protivrtulníků/protitankových víceúčelových střel a dalších součástech pro snížení hmotnosti hlavice a zlepšení bojových schopností.
Od příchodu kompozitních materiálů s kovovou matricí uplynulo více než 40 let. Díky svým vynikajícím fyzikálním a mechanickým vlastnostem, jako je vysoká měrná pevnost, specifický modul, odolnost vůči vysokým teplotám, odolnost proti opotřebení, malý koeficient tepelné roztažnosti a dobrá rozměrová stabilita, překonaly výzvy materiálů na bázi pryskyřic. Nedostatky kompozitních materiálů používaných v leteckém průmyslu vedly k pozoruhodnému vývoji a staly se důležitou oblastí high-tech výzkumu a vývoje v různých zemích. Vzhledem k nedokonalé technologii zpracování a vysokým nákladům na kompozitní materiály s kovovou matricí ještě nevznikla masová výroba ve velkém měřítku, takže je stále horkým místem současného výzkumu a vývoje.