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Anwendungsstatus metallischer Werkstoffe für militärische Ausrüstung
07.09.2024
Die neue Werkstoffindustrie ist eine strategische Basisindustrie und ein Schlüsselbereich für eine neue Runde der wissenschaftlich-technologischen Revolution und des industriellen Wandels. In den letzten zehn Jahren wuchs der Gesamtproduktionswert der chinesischen neuen Werkstoffindustrie jährlich um über 20 %. Die zuständigen nationalen Behörden werden ziel- und problemorientiert vorgehen, die Innovations- und Entwicklungsökologie neuer Werkstoffe weiter optimieren, die Förderung von Durchbrüchen bei Defiziten und Werkstoffen koordinieren und die Entwicklung und das Wachstum der neuen Werkstoffindustrie beschleunigen.
Militärische Materialien bilden die materielle Grundlage für eine neue Generation von Waffen und Ausrüstung und stellen zugleich Schlüsseltechnologien im heutigen Militärbereich dar. Militärische neue Materialtechnologie ist eine neue Materialtechnologie, die im Militärbereich eingesetzt wird. Sie ist der Schlüssel zu modernen, hochentwickelten Waffen und Ausrüstungen und ein wichtiger Bestandteil militärischer Spitzentechnologie. Länder weltweit legen großen Wert auf die Entwicklung neuer militärischer Materialtechnologie. Die Beschleunigung der Entwicklung neuer militärischer Materialtechnologie ist eine wichtige Voraussetzung für die Aufrechterhaltung der militärischen Führungsposition.
1. Titanlegierung
Titanlegierungen sind Legierungen, die durch Zugabe anderer Legierungselemente auf Titanbasis entstehen. Sie weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit, Dauerfestigkeit und hohe spezifische Festigkeit auf und spielen eine unersetzliche Rolle bei der Gewichtsreduzierung von Luft- und Raumfahrtgeräten. Daher finden sie breite Anwendung in Flugzeugtriebwerken, Flugzeugen, Raketen und anderen Bereichen. Um die hohen Geschwindigkeits- und Manövriereigenschaften moderner Kampfflugzeuge zu erfüllen, muss das Gewicht so weit wie möglich reduziert werden, während gleichzeitig die strukturelle Festigkeit des Flugzeugrumpfs gewährleistet bleibt. Gleichzeitig muss eine hohe Temperaturbeständigkeit gewährleistet sein. Titanlegierungen sind das Metallmaterial mit der höchsten spezifischen Festigkeit (Festigkeits-Gewichts-Verhältnis). Sie können das Gewicht des Flugzeugs deutlich reduzieren und die strukturelle Effizienz verbessern, während gleichzeitig die hohe strukturelle Festigkeit moderner Kampfflugzeuge gewährleistet bleibt.
Titan zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften wie geringes Gewicht, hohe spezifische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Es ist ein hervorragender leichter Strukturwerkstoff mit hohem Schmelzpunkt, ein neues Funktionsmaterial und ein wichtiges biomedizinisches Material. Es wird in der Luft- und Raumfahrt, in der Schifffahrt, in der Kernenergie und der chemischen Industrie eingesetzt. Es findet breite Anwendung in der Erdöl-, Metallurgie-, Energie-, Leichtindustrie, Medizin, im Sport, im Umweltschutz und im Alltag. Die Marktaussichten erweitern sich mit dem gesellschaftlichen Fortschritt. Titan gehört zu den seltenen Metallen, doch die Titanvorkommen sind reichlich vorhanden und können den Bedarf der gesellschaftlichen Entwicklung effektiv decken. China, die USA, Russland, Japan und andere Länder haben umfassende Systeme für die Metallurgie, Verarbeitung, Anwendung und wissenschaftliche Forschung von Titan aufgebaut. Auch Europa und andere Länder haben fortschrittliche Systeme für die Verarbeitung, Anwendung und wissenschaftliche Forschung von Titan und seinen Legierungen etabliert und bilden damit die Grundlage für die Herstellung hochwertiger Titanwerkstoffe. Titan ist ein Werkstoff, an dessen Erforschung, Entwicklung und Anwendung intensiv gearbeitet wird.
Seit Ende der 1960er Jahre hat der Anteil von Titan, der in Militärflugzeugen verwendet wird, jährlich zugenommen. Aktuell liegt der Anteil an Titanlegierungen, der in verschiedenen modernen Kampfflugzeugen und Bombern Europas und der USA verwendet wird, bei über 20 %, und der im amerikanischen Kampfflugzeug F-22 verwendete Titananteil beträgt sogar 41 %. Derzeit verbraucht ein Kampfflugzeug der dritten Generation Chinas etwa 2,25 Tonnen Titanlegierung pro Flugzeug, das ist das Zwölffache eines Kampfflugzeugs der zweiten Generation (J-8: 0,2 Tonnen); ein Kampfflugzeug der vierten Generation verbraucht bis zu etwa 3,6 Tonnen Titanlegierung pro Flugzeug. Da Wert, geplante Nutzung und Menge der Titanlegierungen für Kampfflugzeuge der vierten Generation steigen, wird die Marktnachfrage nach hochwertigen Titanlegierungen für militärische Zwecke voraussichtlich weiter steigen.
Mit der Entwicklung der modernen Kriegsführung benötigt das Heer multifunktionale, moderne Haubitzensysteme mit hoher Leistung, großer Reichweite, hoher Präzision und schneller Reaktionsfähigkeit. Eine der Schlüsseltechnologien für moderne Haubitzensysteme sind neue Werkstofftechnologien. Die Reduzierung des Materialgewichts bei selbstfahrenden Artillerietürmen, Komponenten und Panzerfahrzeugen aus Leichtmetall ist ein unvermeidlicher Trend in der Waffenentwicklung. Um Dynamik und Schutz zu gewährleisten, werden Titanlegierungen häufig in Heereswaffen verwendet. Der Einsatz von Titanlegierungen in der Mündungsbremse des Artilleriegeschütz-155 kann nicht nur das Gewicht reduzieren, sondern auch die durch die Schwerkraft verursachte Verformung des Artillerierohrs verringern und so die Schusspräzision effektiv verbessern. Einige komplexe Formen von Kampfpanzern und Mehrzweck-Panzerabwehrraketen für Hubschrauber können aus Titanlegierungen gefertigt werden, was nicht nur die Leistungsanforderungen des Produkts erfüllt, sondern auch die Verarbeitungskosten der Teile senkt.
In der Vergangenheit war die Anwendung von Titanlegierungen aufgrund der hohen Herstellungskosten lange Zeit stark eingeschränkt. In den letzten Jahren entwickeln Länder auf der ganzen Welt aktiv niedrige
Titan ist ein Metall mit hervorragenden Eigenschaften und reichlich vorhandenen Ressourcen, das in den 1950er Jahren entwickelt wurde. Mit der zunehmenden Nachfrage nach hochfesten und niedrigdichten Materialien in der Rüstungsindustrie hat sich die Industrialisierung von Titanlegierungen deutlich beschleunigt. Im Ausland beträgt der Anteil von Titanwerkstoffen an modernen Flugzeugen bereits 30 bis 35 % des Gesamtgewichts der Flugzeugstruktur. Während des 9. Fünfjahresplans in China wurden Titanlegierungen als eine der Prioritäten für die Entwicklung neuer Werkstoffe betrachtet, um den Bedarf der Luft- und Raumfahrt, des Schiffbaus und anderer Bereiche zu decken. Es wird erwartet, dass der 10. Fünfjahresplan eine Phase der rasanten Entwicklung neuer Titanlegierungswerkstoffe und neuer Verfahren in China sein wird.
Aus der Perspektive der globalen Marktnachfragestruktur werden Titanlegierungen hauptsächlich in der Luftfahrtindustrie, der Verteidigungsindustrie und anderen Branchen eingesetzt. Die Luftfahrtindustrie ist mit rund 50 % der größte Anwendungsbereich und wird hauptsächlich im Flugzeug- und Triebwerksbau eingesetzt. Im Vergleich zu China gibt es jedoch deutliche Unterschiede in der Nachfragestruktur für Titanprodukte. In Nordamerika und der Europäischen Union, wo die Luft- und Raumfahrt sowie die militärische Verteidigungsindustrie stark entwickelt sind, insbesondere in den USA, entfallen mehr als 50 % der Nachfrage nach Titanprodukten auf diese Bereiche. Obwohl China zu den weltweit größten Produzenten und Verbrauchern von Titanmetall gehört, stammt der Großteil der Nachfrage nach Titanprodukten aus der chemischen Industrie. Die Anwendungen sind hauptsächlich Korrosionsschutzmaterialien mit relativ geringem technischen Gehalt. Die Nachfrage nach hochwertigen Produkten aus der Luft- und Raumfahrt machte in den letzten zwei Jahren mehr als die Hälfte der Nachfrage aus. Dieser Anteil ist zwar gestiegen, beträgt aber immer noch nur rund 18,4 % (10.000 Tonnen) und liegt damit weit unter dem internationalen Durchschnitt. Die obigen Daten zeigen, dass die stärker entwickelten Länder und Länder mit größerem industriellen Maßstab mehr Titan verwenden. Je technologisch fortgeschrittener die Länder sind, desto mehr Titanmaterialien werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet und desto mehr hochwertige Titanmaterialien werden verwendet.
2. Aluminiumlegierung
Aluminiumlegierungen zählen zu den Leichtmetallen. Sie basieren auf Aluminium und sind mit bestimmten Legierungselementen versetzt. Neben den üblichen Eigenschaften von Aluminium zeichnen sie sich durch hohe Festigkeit, gute Guss- und Kunststoffverarbeitungseigenschaften sowie eine gute elektrische Leitfähigkeit aus. Zu den weiteren Eigenschaften zählen Wärmeleitfähigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, gute Verarbeitungseigenschaften, Ungiftigkeit, einfaches Recycling, hervorragende elektrische Leitfähigkeit, Wärmeübertragung und Korrosionsbeständigkeit aus und sind daher weit verbreitet. Sie werden derzeit in der Schifffahrt, der chemischen Industrie, der Luft- und Raumfahrt sowie in der Metallverpackung, im Transportwesen und anderen Bereichen eingesetzt.
Aluminiumlegierungen sind seit jeher das am häufigsten verwendete metallische Konstruktionsmaterial in der Rüstungsindustrie. Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch geringe Dichte, hohe Festigkeit und gute Verarbeitungseigenschaften aus. Dank ihrer hervorragenden Verarbeitungseigenschaften können daraus Profile, Rohre, hochverstärkte Platten usw. mit unterschiedlichen Querschnitten hergestellt werden, um das Potenzial des Materials voll auszuschöpfen und die Steifigkeit und Festigkeit der Komponenten zu verbessern. Daher sind Aluminiumlegierungen das bevorzugte Leichtbaumaterial für Leichtwaffen.
In der Luftfahrtindustrie werden Aluminiumlegierungen hauptsächlich zur Herstellung von Flugzeughäuten, Trennwänden, Längsträgern und Zierleisten verwendet. In der Luft- und Raumfahrtindustrie sind Aluminiumlegierungen wichtige Werkstoffe für Strukturteile von Trägerraketen und Raumfahrzeugen. Auch im Waffenbereich werden Aluminiumlegierungen erfolgreich eingesetzt. Sie finden breite Anwendung in Schützenpanzern und gepanzerten Transportfahrzeugen. Auch die kürzlich entwickelte Haubitzenhalterung verwendet zahlreiche neue Aluminiumlegierungen.
Derzeit können hochwertige Aluminiumlegierungen in der chinesischen Luft- und Raumfahrt sowie im Schiffbau unabhängig hergestellt werden. Aufgrund schwacher Technologieentwicklung und unzureichender Produktionsprozesskontrolle ist die Produktleistung jedoch unzureichend oder die Qualifikationsrate niedrig. Im Vergleich zu den Kosten im Ausland bestehen Kontrolllücken. Mit zunehmender Erfahrung und schrittweisen Durchbrüchen in Schlüsseltechnologien vertieft die Industriekette jedoch ihre Entwicklung in Richtung hochwertigerer Produkte. Aluminiumlegierungen sind derzeit nach Stahl der zweitwichtigste Metallwerkstoff und entwickeln sich in Richtung hoher Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Intelligenz, Präzision und Kompaktheit. Daten zeigen, dass die inländische Aluminiumlegierungsproduktion im Jahr 2022 12,183 Millionen Tonnen betragen wird, was einem Anstieg von 14,07 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.
3. Magnesiumlegierung
Magnesium kann mit Aluminium, Kupfer, Zink, Zirkonium, Thorium und anderen Metallen eine Legierung bilden. Im Vergleich zu reinem Magnesium weist diese Legierung bessere mechanische Eigenschaften auf und ist ein guter Konstruktionswerkstoff. Obwohl verformte Magnesiumlegierungen gute Gesamteigenschaften aufweisen, weist Magnesium ein dicht gepacktes hexagonales Gitter auf, was die plastische Verarbeitung schwierig und kostspielig macht. Daher ist der Stromverbrauch verformter Magnesiumlegierungen deutlich geringer als der von gegossenen Magnesiumlegierungen. Es gibt Dutzende von Elementen im Periodensystem, die mit Magnesium legiert werden können.
Seit dem 20. Jahrhundert werden Magnesiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Da Magnesiumlegierungen die aerodynamische Leistung von Flugzeugen deutlich verbessern und ihr Strukturgewicht deutlich reduzieren können, werden viele Teile daraus hergestellt. In der Luftfahrt werden hauptsächlich Platten und Strangpressprofile sowie Gussteile als Magnesiumlegierungen verwendet. Zu den aktuellen Anwendungsgebieten von Magnesiumlegierungen in der Luftfahrt gehören Teile für zivile Flugzeuge, Propeller, Getriebe, Halterungen sowie Teile von Raketen, Flugkörpern und Satelliten für verschiedene zivile und militärische Flugzeuge. Mit der Weiterentwicklung der Produktionstechnologie für Magnesiumlegierungen werden sich die Leistungsfähigkeit kontinuierlich verbessern und der Anwendungsbereich erweitern.
Magnesiumlegierungen sind leicht, gut bearbeitbar, korrosionsbeständig, stoßdämpfend, dimensionsstabil und schlagzäh und damit anderen Materialien weit überlegen. Diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz von Magnesiumlegierungen in zahlreichen Bereichen, beispielsweise im Transportwesen, der Elektronikindustrie, der Medizintechnik und der Rüstungsindustrie. Dieser Trend nimmt weiter zu. Insbesondere in den Bereichen 3C-Produkte (Computer, Unterhaltungselektronik, Kommunikation), Hochgeschwindigkeitszüge, Autos, Fahrräder, Luft- und Raumfahrt, Architekturdekoration, Handwerkzeuge, medizinische Rehabilitationsgeräte und anderen Bereichen haben sie gute Anwendungsaussichten und großes Potenzial. Sie werden in Zukunft eine der Entwicklungsrichtungen für neue Materialien werden. Von den über 400 neuen Materialien, die das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie zur Unterstützung der Entwicklung im Rahmen des „Zwölften Fünfjahresplans“ herausgegeben hat, beziehen sich 12 auf Magnesium.
Der Einsatz von Magnesiumlegierungen in militärischer Ausrüstung kann die Festigkeit von Bauteilen verbessern, das Gewicht der Ausrüstung reduzieren und die Trefferquote von Waffen erhöhen. Gleichzeitig erfüllen Magnesiumlegierungen die Anforderungen an Schall- und Stoßdämpfung sowie Strahlenschutz in Hightech-Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, verbessern die aerodynamische Leistung von Flugzeugen deutlich und reduzieren das Strukturgewicht. Daher werden Magnesiumlegierungen häufig bei der Herstellung von Schränken, Wandpaneelen, Halterungen, Radnaben für Flugzeuge und Landfahrzeuge sowie von Motorblöcken, Zylinderköpfen, Kolben und anderen Teilen verwendet. Magnesiumlegierungen werden auch zur Herstellung einiger militärischer Ausrüstungsgegenstände wie Bunkerstützen, Mörserbasen und Raketen verwendet. Mit der Vertiefung der Forschung zu Magnesiumlegierungen und der Verbesserung der Materialeigenschaften werden Magnesiumlegierungen zunehmend in Waffen eingesetzt.
4. Hochtemperaturlegierung
Hochtemperaturlegierungen sind im Allgemeinen metallische Werkstoffe mit Eisen, Nickel und Kobalt als Matrixelemente, die auch bei gleichzeitiger Belastung und hohen Temperaturen (über 600 °C) eine gute Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Kriechfestigkeit aufweisen. Hochtemperaturlegierungen werden derzeit vor allem in den vier Hot-End-Komponenten von Flugzeugtriebwerken eingesetzt: Brennkammern, Führungen, Turbinenschaufeln und Turbinenscheiben. Sie kommen auch in Gehäusen, Ringen, Nachbrennern und Heckdüsen zum Einsatz. Aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums sind Hochtemperaturlegierungen das wichtigste Konstruktionsmaterial für die Entwicklung von Flugzeugtriebwerken. Der technologische Fortschritt bei Flugzeugtriebwerken ist eng mit der Entwicklung von Hochtemperaturlegierungen verbunden.
Hochtemperaturlegierungen zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften und ein breites Anwendungsspektrum aus. Hochtemperaturlegierungen sind metallische Werkstoffe auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis, die bei hohen Temperaturen über 600 °C und unter bestimmten Belastungen lange Zeit haltbar sind. Hochtemperaturlegierungen zeichnen sich durch hohe Warmfestigkeit, gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit, gute Ermüdungsbeständigkeit, Bruchzähigkeit und weitere umfassende Eigenschaften aus und werden daher auch als „Superlegierungen“ bezeichnet. Anwendungsgebiete von Hochtemperaturlegierungen: In der Zivilindustrie finden sie Anwendung in Booster-Turbinen für Dieselmotoren, Schaufeln und Scheiben von Rauchgasturbinen, Heizplatten für metallurgische Walzstähle, Auslassventilsitzen für Verbrennungsmotoren usw. Darüber hinaus hat sich das Anwendungsspektrum von Hochtemperaturlegierungen in den letzten Jahren kontinuierlich erweitert, und es wurden erhebliche Fortschritte bei der Anwendung in der Petrochemie, der Glas- und Glasfaserindustrie sowie im Maschinenbau erzielt. In der Rüstungsindustrie sind Nickel-basierte Hochtemperaturlegierungen derzeit wichtige Werkstoffe für die Herstellung von Hot-End-Komponenten in modernen Luft- und Raumfahrtmotoren, Raumfahrzeugen und Raketentriebwerken sowie in Schiffen und industriellen Gasturbinen. Sie sind außerdem wichtige Hochtemperatur-Strukturwerkstoffe für Kernreaktoren, chemische Anlagen, Kohleverbrennungsanlagen usw. Als wichtiger Werkstoff im militärischen und zivilen Bereich haben Hochtemperaturlegierungen ein breites Anwendungsspektrum und sind von großer wirtschaftlicher und strategischer Bedeutung.
Laut Angaben von Guanyan Tianxia ist der Markt für Hochtemperaturlegierungen in China zwischen 2015 und 2020 von 7,8 Milliarden Yuan auf 18,7 Milliarden Yuan gestiegen – eine Verdreifachung innerhalb von fünf Jahren. Angesichts der enormen Nachfrage nach militärischen Luft- und Raumfahrttriebwerken wird erwartet, dass der Markt für Hochtemperaturlegierungen in China bis 2025 ein Volumen von 85,6 Milliarden Yuan erreichen wird, was einer jährlichen Wachstumsrate von 35,56 % entspricht.
5. Ultrahochfester Stahl
Ultrahochfester Stahl ist eine Stahllegierung, die zur Herstellung von Bauteilen verwendet wird, die höheren Belastungen standhalten. Stähle mit einer Streckgrenze über 1180 MPa und einer Zugfestigkeit über 1380 MPa weisen in der Regel eine ausreichende Zähigkeit, eine hohe spezifische Festigkeit und Streckgrenze sowie eine gute Schweiß- und Umformbarkeit auf. Je nach Legierungsgrad und Mikrostruktur kann man ihn in drei Kategorien einteilen: niedriglegierte, mittellegierte und hochlegierte ultrahochfeste Stähle. Im Februar 2018 wurde eine neue Generation ultrahochfester Stähle auf Basis kohärenter Nanopräzipitationsverfestigung entwickelt, die 2017 vom chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie zu den zehn besten wissenschaftlichen Fortschritten gekürt wurde.
China begann in den 1950er Jahren mit der Probeproduktion von ultrahochfestem Stahl. Dank der Nutzung heimischer Rohstoffquellen gelang die Entwicklung niedriglegierter ultrahochfester Stähle wie 35Si2Mn2MoVA, 40CrMnSiMoVA und 33Si2MnCrMoVREA. Diese Werkstoffe wurden zur Herstellung wichtiger Komponenten wie Flugzeugfahrwerken und Feststoffraketengehäusen verwendet. Nach 1980 wurde die Reinheit des Stahls durch Vakuumschmelzen verbessert, und 40CrNi2Si2MoVA, 45CrNiMo1VA und 18Ni-Maraging-Stahl wurden erfolgreich probeweise hergestellt. Die Entwicklung und Anwendung von ultrahochfestem Stahl hat beachtliche Fortschritte gemacht. Seit den 1990er Jahren wurden Durchbrüche in der Material- und Prozessforschung erzielt, und auch die Entwicklung und Anwendung von ultrahochfestem Stahl mit hoher Bruchzähigkeit für die Luft- und Raumfahrtindustrie hat große Fortschritte gemacht.
6. Wolframlegierung
Wolfram hat unter den Metallen den höchsten Schmelzpunkt, eine gute Hochtemperaturfestigkeit, Kriechfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Elektronenemissionseigenschaften sowie ein hohes spezifisches Gewicht. Neben einer Vielzahl von Hartmetall- und Legierungszusätzen werden Wolfram und seine Legierungen häufig in der Elektronik- und elektrischen Lichtquellenindustrie verwendet und auch in der Luft- und Raumfahrt, im Gießereiwesen, in der Waffenindustrie und anderen Sektoren zur Herstellung von Raketendüsen, Druckgussformen, panzerbrechenden Kernen, Kontakten, Heizelementen und Hitzeschilden usw. verwendet.
Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle. Sein herausragender Vorteil besteht darin, dass sein hoher Schmelzpunkt dem Material eine gute Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verleiht. Es hat in der Militärindustrie, insbesondere in der Waffenherstellung, hervorragende Eigenschaften gezeigt. In der Waffenindustrie wird es hauptsächlich zur Herstellung der Sprengköpfe verschiedener panzerbrechender Geschosse verwendet. Bei der Wolframlegierung werden Pulvervorbehandlungstechnologien und Technologien zur Verstärkung durch große Verformungen verwendet, um die Körner des Materials zu verfeinern und die Kornorientierung zu verlängern, wodurch die Festigkeit, Zähigkeit und Durchschlagskraft des Materials verbessert werden. Das Wolframkernmaterial des von uns entwickelten panzerbrechenden Geschosses Typ 125II ist W-Ni-Fe, das ein Kompaktsinterverfahren mit variabler Dichte anwendet. Seine durchschnittliche Leistung erreicht eine Zugfestigkeit von 1.200 MPa, eine Dehnung von über 15 % und einen kampftechnischen Index von 2.000 Metern. Auf Distanz durchdringt es eine 600 mm dicke homogene Stahlpanzerung. Wolframlegierungen werden derzeit häufig als Kernmaterial für panzerbrechende Geschosse mit großem Seitenverhältnis für Kampfpanzer, panzerbrechende Geschosse für Flugabwehrwaffen kleinen und mittleren Kalibers und panzerbrechende Geschosse mit ultrahoher Geschwindigkeit und kinetischer Energie verwendet, wodurch die Durchschlagskraft verschiedener panzerbrechender Geschosse erhöht wird.
Mit der fortschreitenden wissenschaftlichen Entwicklung sind Wolframlegierungen heute die Rohstoffe für die Herstellung militärischer Produkte wie Geschosse, Panzer- und Artilleriegeschosse, Schrapnellköpfe, Granaten, Schrotflinten, Gefechtsköpfe, kugelsichere Fahrzeuge, Panzer, Militärflugzeuge, Artillerieteile, Gewehre usw. geworden. Panzerbrechende Geschosse aus Wolframlegierungen können Panzerungen und Verbundpanzerungen in großem Winkel durchdringen und sind die wichtigsten Panzerabwehrwaffen.
7. Metallmatrix-Verbundwerkstoffe
Metallmatrix-Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch hohe spezifische Festigkeit, hohen spezifischen Modul, gute Hochtemperaturbeständigkeit, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, gute Dimensionsstabilität sowie ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit aus und finden breite Anwendung in der Rüstungsindustrie. Aluminium, Magnesium und Titan sind die Hauptmatrizen von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen. Verstärkungsmaterialien lassen sich im Allgemeinen in drei Kategorien einteilen: Fasern, Partikel und Whisker. Partikelverstärkte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe haben sich in der Modellprüfung befunden und werden beispielsweise in F-16-Kampfjets eingesetzt. Die Bauchflosse ersetzt eine Aluminiumlegierung, wodurch Steifigkeit und Lebensdauer deutlich verbessert werden. Kohlenstofffaserverstärkte Aluminium- und Magnesium-basierte Verbundwerkstoffe zeichnen sich nicht nur durch hohe spezifische Festigkeit, sondern auch durch einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe Null und eine gute Dimensionsstabilität aus. Sie werden erfolgreich zur Herstellung von Halterungen für künstliche Satelliten, L-Band-Planarantennen, Weltraumteleskopen, künstlichen Satelliten, Parabolantennen usw. eingesetzt. Mit Siliziumkarbidpartikeln verstärkte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe weisen eine gute Hochtemperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auf und eignen sich für die Herstellung von Raketen- und Flugkörperkomponenten, Komponenten für Infrarot- und Laserleitsysteme sowie Präzisionsavionikgeräte usw.; mit Siliziumkarbidfasern verstärkte Titanmatrix-Verbundwerkstoffe weisen eine gute Hochtemperatur- und Oxidationsbeständigkeit auf und eignen sich ideal als Strukturwerkstoffe für Triebwerke mit hohem Schub-Gewichts-Verhältnis. Sie befinden sich derzeit in der Testphase für fortschrittliche Triebwerke. In der Waffenindustrie können Metallmatrix-Verbundwerkstoffe in großkalibrigen, heckstabilisierten, panzerbrechenden Treibspiegeln, soliden Triebwerksgehäusen für Hubschrauber- und Panzerabwehrraketen und anderen Komponenten eingesetzt werden, um das Gewicht des Gefechtskopfes zu reduzieren und die Kampfkraft zu verbessern.
Seit der Einführung von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen sind mehr als 40 Jahre vergangen. Dank ihrer hervorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften wie hoher spezifischer Festigkeit, spezifischem Modul, hoher Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten und guter Dimensionsstabilität haben sie die Herausforderungen harzbasierter Werkstoffe gemeistert. Die Mängel der in der Luft- und Raumfahrt eingesetzten Verbundwerkstoffe haben zu bemerkenswerten Entwicklungen geführt und sie zu einem wichtigen Bereich der Hightech-Forschung und -Entwicklung in verschiedenen Ländern gemacht. Aufgrund der mangelhaften Verarbeitungstechnologie und der hohen Kosten von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen ist eine Massenproduktion in großem Maßstab bisher nicht möglich, sodass dies weiterhin ein Schwerpunkt der aktuellen Forschung und Entwicklung ist.