軍用新材料技術(shù)及其應(yīng)用(已修改)
2024-12-19 20:27 本頁面
【正文】 軍用新材料技術(shù)及其應(yīng)用 09:23:47 新材料技術(shù)是介于基礎(chǔ)科技與應(yīng)用科技之間的應(yīng)用性基礎(chǔ)技術(shù)。而軍用新材料技術(shù)則是用于軍事領(lǐng)域的新材料技術(shù)，這部分技術(shù)是發(fā)展高技術(shù)武器的物質(zhì)基礎(chǔ)。 目前，世界范圍內(nèi)的軍用新材料技術(shù)已有上萬種，并以每年 5％的速度遞增，正向高功能化、超高能化、復(fù)合輕量和智能化的方向發(fā)展。常見的軍用新材料技術(shù)高級(jí)復(fù)合材料是指兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)物質(zhì)組合而成的材料，通常由基體材料和增強(qiáng)劑構(gòu)成。 如碳纖維復(fù)合材料，它是一種質(zhì)輕、強(qiáng)度高的復(fù)合材料，主要以聚丙烯腈為原料，也可用 人造絲、石油瀝青或煤瀝青為原料，具有強(qiáng)度高、剛度高、耐疲勞、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。采用這種材料后，美國的 AV－ 8B 垂直起降飛機(jī)的重量減輕了 27％。 F－ 18 戰(zhàn)斗機(jī)減輕了 10％。先進(jìn)陶瓷材料先進(jìn)陶瓷材料是當(dāng)前世界上發(fā)展最快的高技術(shù)材料，它已經(jīng)由單相陶瓷發(fā)展到多相復(fù)合陶瓷，由微米級(jí)陶瓷復(fù)合材料發(fā)展到納米級(jí)陶瓷復(fù)合材料。先進(jìn)陶瓷材料主要有功能陶瓷材料和結(jié)構(gòu)陶瓷材料兩大類。其中，在結(jié)構(gòu)材料中，人們已經(jīng)研制出氮化硅高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，這種材料不僅克服了陶瓷的致命的脆弱性，而且具有很強(qiáng)的韌性、可塑性、耐磨性和抗沖擊能力，與普通熱燃?xì)廨?機(jī)相比，陶瓷熱機(jī)的重量可減輕 30％，而功率則提高 30％，節(jié)約燃料50％。高分子材料又稱高分子化合物或高分子聚合物，是由單體聚合而成的分子量較高的化合物，其分子量高達(dá)幾千幾百萬。塑料、合成橡膠、合成纖維是當(dāng)今三大有機(jī)合成高分子材料。高分子化合材料除在武器裝備中大量使用外，還可以代替高強(qiáng)度合金用于軍用飛機(jī)，可大大減輕其重量，同時(shí)，高分子材料也廣泛用于粘結(jié)兵器部件，尤其是非金屬比例較大的火箭導(dǎo)彈部件。非晶態(tài)材料是指用人工方法將晶體材料加工成具有特殊功能的非晶態(tài)物質(zhì)。非晶態(tài)材料主要包括非晶態(tài)金屬和非晶態(tài)陶瓷氧化物。 非晶態(tài)金屬的特點(diǎn)是：強(qiáng)度比相應(yīng)晶體材料高 10 倍，搞腐蝕性好，韌性大，電磁性能優(yōu)良，電阻率高，耐磨性好，熱膨脹系數(shù)小。非晶態(tài)陶瓷的主要優(yōu)點(diǎn)是具有耐超高溫性能。功能材料是指利用聲、光、電、磁、熱、化、生化等效應(yīng)，能把能量從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式的材料。功能材料品種很多，如電子計(jì)算機(jī)的記憶元件、激光器的工作物質(zhì)紅寶石、聲納振蕩器的壓電陶瓷，以及超導(dǎo)材料、光學(xué)塑料、熱電材料、光敏材料、反激光材料、防輻射與電子材料，等等。新材料技術(shù)的軍事應(yīng)用新材料技術(shù)在軍事上的用途十分廣泛，用于武器裝備可使其升級(jí)換代，性能大大提高 。 應(yīng)用于炮兵武器為了增大火炮的威力，現(xiàn)代火炮的口徑不斷增大。為了提高炮彈的速度，人們已經(jīng)利用高技術(shù)材料研制了電磁炮和電熱炮。此外，輕型結(jié)構(gòu)材料對(duì)火炮的機(jī)動(dòng)性也具有決定意義，如美國155 毫米榴彈炮，在采用輕型新材料后僅重 7136 千克，比德、法、意三國聯(lián)合研制的 FH70 和以色列的 M71 式同口徑火炮要輕 30％。目前，許多國家都在利用高技術(shù)材料研制超輕型遠(yuǎn)距離大威力火炮。由于輕型材料的使用，可以使火炮的體積更小、重量更輕、機(jī)動(dòng)性能更好、彈丸速度更快、威力更大。應(yīng)用于裝甲防護(hù)面對(duì)種種現(xiàn)代反裝甲技術(shù)的發(fā)展， 以及未來戰(zhàn)場對(duì)坦克和裝甲車輛構(gòu)成的全方位威脅，迫切需要進(jìn)一步提高現(xiàn)代復(fù)合裝甲兵防護(hù)能力。單從復(fù)合裝甲構(gòu)件來講，就需要進(jìn)一步開發(fā)具有超高硬度、高韌性和良好焊接性能的裝甲鋼、高強(qiáng)度先進(jìn)陶瓷、高性能聚合物材料等新一代特殊功能材料。如美軍的 MIA MIA2 主戰(zhàn)坦克，其炮塔和側(cè)裙均采用了復(fù)合裝甲，內(nèi)襯板也是復(fù)合材料防彈板。而若要使坦克不被擊中，除提高機(jī)動(dòng)性能外，更重要的是要發(fā)展 “主動(dòng)裝甲 ”，即能預(yù)先識(shí)別目標(biāo)，并利用誘餌觸發(fā)和物理摧毀方法，破壞來襲兵器的 “裝甲 ”。這種 “主動(dòng)裝甲 ”實(shí)際上是一種由復(fù)合工程材料制成的合成系 統(tǒng)，即在復(fù)合裝甲中由引入的敏感、傳感、微電子等材料和技術(shù)而構(gòu)成的多功能材料系統(tǒng)。將新的控爆材料，輕質(zhì)多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續(xù)戰(zhàn)斗。應(yīng)用于導(dǎo)彈、衛(wèi)星、火箭技術(shù)決定導(dǎo)彈、衛(wèi)星、火箭重量的主要因素是其推進(jìn)系統(tǒng)。為了減輕重量并增大推力，通常采取兩種方法：一是要靠高性能的推進(jìn)劑；二是要采用輕型殼體和各種輕型結(jié)構(gòu)，以及耐高溫材料。 戰(zhàn)略導(dǎo)彈和衛(wèi)星的重量每減輕 1 千克，運(yùn)載它們的火箭就可減輕 500 千克。 因此，導(dǎo)彈彈體和衛(wèi)星都要使用重量輕、剛度好、耐高溫、彈性強(qiáng)的新性復(fù)合 材料。 美國將火箭發(fā)動(dòng)機(jī)金屬殼體改用石墨纖維復(fù)合材料后其重量減輕了 38 噸，并大大降低了研制成本。 而用碳鋁復(fù)合材料制造衛(wèi)星的波導(dǎo)管，不僅滿足了軸向鋼度、低膨脹系數(shù)和導(dǎo)電性能等方面的要求，而且使重量減輕了 30％。應(yīng)用于武器戰(zhàn)斗部高技術(shù)材料應(yīng)用于武器的戰(zhàn)斗部，可使其威力得到大大提高。如將高密度鎢合金與貧鈾材料用于穿甲彈，可以提高穿甲侵切力，大長徑比桿式動(dòng)能彈，可以擊穿 600 毫米的鋼板。 而破甲彈使用了新材料技術(shù)后，其侵切深度已大于錐形炮彈的 10 倍，一些大口徑的射流侵切深度已經(jīng)達(dá)到 1300 毫米，并進(jìn)一步向高純度冶煉技術(shù) 、新合金、精密成型和高性能復(fù)合化方向發(fā)展。 應(yīng)用于隱形技術(shù)現(xiàn)代隱形技術(shù)，除了外型設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的方法，進(jìn)行熱紅外線和自身電磁隱形外，主要是使用新型吸收波材料，即在飛機(jī)表面涂抹能大量吸收雷達(dá)波的新型介質(zhì)材料，將雷達(dá)電磁波吸收，使雷達(dá)無法發(fā)現(xiàn)。為應(yīng)付不同雷達(dá)的不同工作方式，現(xiàn)在的隱形飛機(jī)已經(jīng)開始有選擇地使用吸收材料。目前，美、英等國正進(jìn)行主動(dòng)抵消技術(shù)的研究，即利用吸收材料先吸收大部分雷達(dá)波，剩下的少量的反射波再利用主動(dòng)抵消技術(shù)將其全部抵消，雷達(dá)就會(huì)完全失去作用。 應(yīng)用于后勤裝備 80 年代，美軍開發(fā)了一種名叫 “高爾泰克 斯 ”的軍用新材料，用這
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