【文章內(nèi)容簡介】 性能更優(yōu)異, 可應用于電路板、相控陣天線等各種領域。2006年10月, 美國利弗莫爾伯克利國家實驗室研制出一種能夠提高太陽能電池板功率的新型半導體材料。應用該材料能比傳統(tǒng)材料獲取更多頻譜的太陽能, 利用率可達45%, 而傳統(tǒng)的單晶半導體材料是25%, 傳統(tǒng)的多晶半導體材料為39%, 有望替代在衛(wèi)星上應用的昂貴的鋅錳碲合金材料。美國IBM公司和喬治亞州技術(shù)學院聯(lián)合研制出一種新型硅鍺半導體材料。采用此材料制造成的晶體管運行頻率超過500GHz。經(jīng)過實驗測試, 材料性能在超低溫度 6 下仍然達到預定的期望值。該材料制成的超高頻率硅鍺半導體材料電路可應用于通信、防務、航天、遙感等諸多潛在的應用領域[13]。研究展望新材料的研究發(fā)展水平與一個國家的高技術(shù)以及國防建設的發(fā)展有著密切關(guān)系。而新材料在軍工的研究任然十分活躍，目前的國內(nèi)外研究水平已經(jīng)取得了不少的成果，但是，在要求武器裝備輕量化、性能高效化、智能化的現(xiàn)在，新材料還應該向以下趨勢發(fā)展。（1）在金屬結(jié)構(gòu)材料方面，主要發(fā)展高純度、高強度、高韌性和耐高溫以及低密度的金屬結(jié)構(gòu)材料，積極開發(fā)低成本合金。（2）超高強度鋼的發(fā)展趨勢是在保證超高強度的同時, 不斷提高韌性和抗應力腐蝕能力。（3）對于金屬間化合物應該致力于研究合金化和復合化研究，用以解決其低溫脆性和高溫強度偏低的缺陷。（4）目前陶瓷結(jié)構(gòu)材料存在的主要問題是脆性高、成本高和加工困難, 發(fā)展方向是采用CVI 技術(shù)和納米技術(shù)制造高性能陶瓷。（5）復合材料方面，應該加大新型復合材料的開發(fā)，提高材料的環(huán)保性能，可靠性能，智能性。（6）軍用功能材料的未來發(fā)展趨勢是功能復合型材料，因此，各種功能材料在復合功能材料的研究是很有必要的?？偟膩碚f，軍用新材料的發(fā)展趨勢是種類增多, 成本降低, 性能提高。材料通用化和標準化以及新型的加工工藝手段可以提高產(chǎn)品的使用壽命并且可以簡化維修，也是未來軍用材料研究的重點[14]。參考文獻[1] [M].長沙：中南大學出版社，2009 [2] [A].中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鎂業(yè)分會第十三屆年會論文集[C], 銀川, 2010.[3] [J].魚雷技術(shù)，（2）[4] （待續(xù)）[J].材料導報，（1）[5] 、發(fā)動機的發(fā)展[J].中國軍轉(zhuǎn)民， [6] [J].國外坦克， [7] [J].現(xiàn)代兵器，1990 [8] 劉薇，[J].熱加工工藝，（2）[9] 于海濤，莊海燕，[J].材料開發(fā)與應用，（1）[10] [J].化工新材料，（3）[11] 楊仁富，[J].新材料產(chǎn)業(yè)， [12] 翁興園，張繼松，[J].材料導報， [13] [J].中國航天，2007,03 [14] 李漢海，唐振宇，[A] 中國177。木工程學會防護工程分會第九次學術(shù)年會論文集[C]，北京，2004.第三篇：新材料在軍工方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢新材料在軍工方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢摘要：隨著現(xiàn)代軍事科技的不斷發(fā)展，促使各國對武器裝備的性能提出了更高的要求。由于軍用新材料能夠滿足武器材料強韌化、輕量化、多功能化和高效化的發(fā)展要求，促使軍工新材料的研究十分繁榮。本文主要綜述了國內(nèi)外軍用結(jié)構(gòu)新材料和功能新材料的研究進展，并對未來軍用新材料的研究趨勢進行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：軍用新材料，鈦合金，高強度鋼，納米隱身材料，磁性材料 前 沿新材料是指那些新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能的材料。新材料的研制、開發(fā)與應用不僅構(gòu)成對高技術(shù)發(fā)展的推動力，而且也成為衡量一個國家科技水品的高低的重要標志。因此，新材料是技術(shù)革命與創(chuàng)新的基石，是社會現(xiàn)代化的先導?，F(xiàn)代高新技術(shù)對新材料的依賴越來越多，這使得發(fā)達國家和發(fā)展中國家都爭相將新材料列為高新技術(shù)優(yōu)先發(fā)展的領域和關(guān)鍵技術(shù)，各國都采取各種措施，力爭搶占新材料技術(shù)的“制高點”[1]。新材料的出現(xiàn)和應用又為國防安全提供了保證。國防科一直都是高、精、尖技術(shù)的集合，新材料是高技術(shù)的先導和基礎。納米材料出現(xiàn)使微型武器出現(xiàn)在戰(zhàn)場，先進高分子材料出現(xiàn)使洲際導彈的出現(xiàn)成為可能，新型鋰離子電池材料的出現(xiàn)讓“無人機”出現(xiàn)在人們的視野，而非晶軟磁合金材料大大提高了一些精密武器的工作環(huán)境。由此可見，新材料也是軍事工業(yè)發(fā)展的重要促進力量，是新型武器裝備的物質(zhì)基礎, 也是當今世界軍事領域的關(guān)鍵技術(shù)。所以，對新材料在軍工方面的研究現(xiàn)狀總結(jié)和發(fā)展趨勢的展望，對促進我國軍事工業(yè)的發(fā)展有重大意義。軍用結(jié)構(gòu)材料軍用新材料按材料性能和用途可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類, 主要應用于航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和船艦工業(yè)中。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕和抗輻射等性能要求, 目前在軍事領域應用的結(jié)構(gòu)材料主要有以下幾類。 先進金屬結(jié)構(gòu)材料 變形鎂合金變形鎂合金有很高的比強度、比剛度和塑性，是航空航天領域中最有前途的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，座艙架、吸氣管、導彈艙段、壁板、蒙皮、直升機上機閘等大都采用鎂理合金制件。有研究表明采用鎂合金部件代替鋁合金，可以解決鋁合金機翼 的疲勞問題。目前，對于鎂合金的研究和開發(fā)已基本成熟，多個品牌的變形鎂合金已經(jīng)開發(fā)出來。例如：耐熱鎂合金、耐蝕鎂合金、阻燃鎂合金、高強韌鎂合金以及超輕變形MgLi合金。其中，鎂鋰合金的研究十分活躍，美國、日本、俄羅斯在理論和應用開發(fā)方面都做了不少研究，我國也有一些單位進行前期研究，如東北大學和哈爾濱工業(yè)大學。目前主要應用在殲擊機和槍械方面。如噴氣式殲擊機“洛克希德F80”以及“B36”轟炸機都應用這類鎂合金。耐熱鎂合金目前主要在往稀土鎂合金方向研究，如美國開發(fā)的QE22和 WE44鎂合金具有相當高的高溫強度，以運用到直徑1m的“維熱爾”火箭殼體的制作上，提高了其飛行性能。阻燃鎂合金目前的研究也是向稀土化方向發(fā)展。 先進鈦合金鈦是20世紀80 年代走向工業(yè)化生產(chǎn)的一種重要金屬。也是一種對經(jīng)濟和國防具有重要意義的新型金屬。鈦合金與鎂合金相似，它密度小、強度高、耐高溫和抗腐蝕性好等優(yōu)點，在航空航天和軍事領域中獲得了廣泛應用，包括軍用、民用飛機、航空發(fā)動機、導彈。艦艇、核反應堆以及輕型火炮等。為了擴大鈦合金在軍事方面的用途，主要進行了以下幾個方面的研究。（1）高強韌性，美國開發(fā)的Ti1023鈦合金抗拉強度高、斷裂韌性高、耐疲勞性好、鍛造性能優(yōu)良，已應用在B777飛機起落架系統(tǒng)和火箭發(fā)動機推進劑儲箱和導管等部件。（2）耐高溫性，這項工作開始于20世紀50年代初期，英國、美國和俄羅斯在這方面具有先進水平，英國的IMI82IMI834鈦合金，美國的Ti100、俄羅斯的BT18Y、BT3BT37已經(jīng)用在了軍用飛機發(fā)動機上。（3）阻燃性，20世紀80年代美國的兩家公司研制出對持續(xù)燃燒不敏感的鈦合金Alloy C（Ti1270），它具有較高的室溫強度，并具有良好的室溫和高溫塑性、蠕變和疲勞性能，已用于F119發(fā)動機。我國研制的Ti40阻燃性能與美國的Ti1270相當，也用于我國新型的戰(zhàn)斗機發(fā)動機上。超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200 Mpa 和1400 Mpa的鋼, 它是為了滿足飛機結(jié)構(gòu)上要求高比強度的材料而研究和開發(fā)的。Aermetl00是美國Carpenter技術(shù)公司研制的高合金超高強度鋼。已披用于F2F18E/F等先進飛機的起落架。美國近期又開發(fā)出一種后繼鋼，稱Aermet 310，比Aermet100強度高10％，,其特點是塑性好、擴孔率高，具有優(yōu)良的翻邊成形性能和穩(wěn)定的力學性能。可應用于各類加強件、臂類與梁類零件。ERW和HISTORY是JFE針對飛機懸架系零部件開發(fā)的高強度鋼管，強度級別也是780 MPa。該材料具有良好的液壓成形性能。已 2 開始應用于飛機懸架系統(tǒng)的臂類零件。國內(nèi)發(fā)動機、直升機傳動材料技術(shù)十分落后，北京航空材料研究院已自主開發(fā)出適應某型號飛機發(fā)動機的剛強度鋼。 金屬間化合物金屬間化合物材料技術(shù)仍處在探索發(fā)展階段，美國GE公司將Ti48Al2Nb2Crγ型合金精鑄成CF6—80CZ發(fā)動機渦輪葉片．地面試車取得成功?；萜展疽矓M根據(jù)Caesar計劃在F119發(fā)動機上試車。對鎳鋁化臺物也在進行廣泛的研究工作，俄羅斯近年開發(fā)成功了BKHA1B和BKHA2M．前者以Nl3Al為基、后者以N3Al+NaAl為基。已分別用于發(fā)動機靜子葉片和導向葉片涂層材料。國外在鈮基體中加入Si，形成Nb3Si或Nb 3Si2金屬間化合物。作為增強體，形成NbSi復合材料，其耐溫能力比單晶合金提高200～300℃。 復合材料材料科學的發(fā)展造就了高強度、高模量、低比重的碳纖維，從而掀開了先進復合材料的時代。碳基增強具有無可比擬的高比強度及高比剛度性質(zhì)及耐腐蝕、耐疲勞特性，非常適用于航空飛機和航天飛機。PAN 碳基纖維較早時候是T300級別的用于武器裝備上，20世紀60年代末，美國開發(fā)出了硼纖維增強的環(huán)氧樹脂復合材料，1971年成功應用于F14戰(zhàn)斗機尾翼上，此后又有F1F1米格2幻影2000、F/A18等復合材料尾翼問世。此時一般一架軍用飛機的垂尾、平尾全采用復合材料，可占總重的5%左右。經(jīng)過以后的發(fā)展，目前的飛機上復合材料用量到20%～50%不等，如美國的B2戰(zhàn)斗機大約占50%左右，機身大部分為復合材料。復合材料除了在軍用飛機上有突出貢獻，在導彈彈頭上也大量應用，復合材料最早應用在導彈彈頭的是層壓玻璃/酚醛復合材料，后來發(fā)現(xiàn)不足，產(chǎn)生了模壓高硅氧/酚醛。目前，科學家開發(fā)出了更好的碳/碳復合材料, 碳/碳復合材料具有低密度(陶瓷及陶瓷基復合材料具有高耐熱性、低密度、良好的高溫抗氧化性、抗腐蝕性和耐磨性等優(yōu)點，對提高航空發(fā)動機的渦輪前溫度，進而提高發(fā)動機的推重比和 3 降低燃料消耗具有重要作用。因此，高溫結(jié)構(gòu)陶瓷及其陶瓷基復合材料(CMC)的研究成為高推重比航空發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國早在1995年就用陶瓷基復合材料制造出了發(fā)動機燃燒室浮璧，并成功應用于XTC65核心機中；法國在大量研究工作的基礎上，將陶瓷基復合材料技術(shù)用于Rafale飛機的M88燃氣渦輪發(fā)動機噴嘴閥；英國羅羅公司對陶瓷基復合材料的第一步目標是發(fā)展能在1200℃工作的陶瓷基復合材料，使現(xiàn)在的遄達發(fā)動機減重10％左右。目前，陶瓷基復合材料一直在改性研究上，碳纖維改性是最近研究的熱點，用日本碳素公司生產(chǎn)的HiNicalon纖維及道康寧公司開發(fā)的Sytramic纖維改性獲得了較好結(jié)果。軍用功能材料 納米隱身材料美、俄、法等軍事強國都把納米隱身材料作為新一代的隱身材料進行探索和研究, 并對納米材料的微波電磁譜理論、材料系列、制備方法、性能表征等進行了系統(tǒng)研究, 研制出了多種不同結(jié)構(gòu)的納米隱身材料, 取得了實質(zhì)性進展。1995年, 日本采用納米碳管與磁性吸收劑復合, 設計了納米材料吸波涂層, 吸波性能有一定的提高, 在此基礎上, 具有更明顯的形狀、磁晶、應力各向異性的二維納米結(jié)構(gòu)磁性金屬薄膜逐漸引起了人們的重視。20世紀末, 美國研制出的“超黑粉”納米隱身材料, 對雷達波吸收率達到99%, 這種“超黑粉”納米隱身材料實際上是用納米石墨做吸收劑制成的石墨熱塑性復合材料和石墨環(huán)氧樹脂復合材料, 不僅吸收率大, 而且在低溫下仍保持良好的韌性。2000年俄羅斯成功利用了納米晶體膜的高磁損耗和高磁導率特性, 制備了20nm 的超薄型多層膜毫米波吸波材料 , 具有良好的隱身效果。法國研制的一種磁性多層膜寬頻帶納米隱身材料, 它是由粘結(jié)劑和納米級微屑填充材料構(gòu)成, 能夠吸收超高頻的電磁波, 納米級由超薄不定型磁性薄層及絕緣層構(gòu)成, 非晶態(tài)磁性材料層為具有高磁導率的鐵磁性材料, 層厚度為3nm,絕緣層為碳或者無機材料, 厚度為5nm,在50MHz～50GHz頻率范圍內(nèi)具有良好的吸波性能[9][10]。國內(nèi)從20世紀80年代末也一直關(guān)注納米材料用于雷達波隱身的可能性, 在納米隱身機理的理論研究和實驗研究方面均有所進展。成都電子科技大學研制的納米針形磁性金屬粉多層納米膜復合吸波材料, 通過改變納米針形磁性金屬粉成分, 可以有效地控制其頻率特性, 有利于展寬吸收頻帶。南京大學、華中科技大學在納米物性研究的基礎上, 理論上論證了采用納米磁性多層膜提高隱身材料吸波效果的可行性, 并采用磁控濺射技術(shù)試制了納米晶薄膜, 在4GHz～6GHz, 磁導率μ可達到 40左 右, 比磁性微米吸收劑提高了10倍。 磁性材料磁性材料作為新材料的一種，也是發(fā)展非常迅速的基礎功能材料，其功能、結(jié)構(gòu)、用途也是十分廣泛的。而其在軍事領域中的廣泛應用更是成為各國強化軍事優(yōu)勢的重要手段。美國作為軍事大國，其科技十分發(fā)達，在微波領域尤其如此。美國軍方2003年與IBM等公司合作研究用于雷達報警系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、艦載防御導彈、PAC3導彈等的磁性材料，取得可喜進展。2004年IBM微電子公司發(fā)布了兩條標準IC生產(chǎn)線，包括功率放大器和電壓控制振蕩器。2006年8月，美國東北大學研制出一種磁性材料。這種磁性陶制薄膜材料具有一種自發(fā)磁矩，可以有效降低雷達對磁體的需求。美國新近成立的VIDA產(chǎn)品公司集中研究高Q、寬調(diào)諧濾波器、振蕩器和頻率合成器的軍事和商業(yè)應用。在新武器電磁炮方面，美國也已經(jīng)取得了成果。在歐洲，歐盟研究了微波真空器件用碳納米管，微波與先進CMOS（補充型金屬氧化物）技術(shù)集成，微電機系統(tǒng)集成相陣天線等。英國Belfast大學高頻電子研究小組的典型研究項目包括毫米波前端和集成自追蹤天線用的靈敏結(jié)構(gòu)，其中關(guān)鍵技術(shù)是研制具有低反射損耗的空間移相器。 電子信息材料2006年8月, 美國喬治亞州技術(shù)學院研制出一種新型液晶聚合體材料(LCP), 并正在實驗測試。這種超薄、像塑膠一樣的材料具有輕質(zhì)和柔軟的特性, 比傳統(tǒng)材料的性能更優(yōu)異, 可應用于電路板、相控陣天線等各種領域。2006年10月, 美國利弗莫爾伯克利國家實驗室研制出一種能夠提高太陽能電池板功率的新型半導體材料。應用該材料能比傳統(tǒng)材料獲取更多頻譜的太陽能, 利用率可達45%, 而傳統(tǒng)的單晶半導體材料是25%, 傳統(tǒng)的多晶半導體材料為39%, 有望替代在衛(wèi)星上應用的昂貴的鋅錳碲合金材料。美國IBM公司和喬治亞州技術(shù)學院聯(lián)合研制出一種新型硅鍺半導體材料。采用此材料制造成的