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軍事工業(yè)用新材料大盤點

一、前言

新材料，又稱先進(jìn)材料（AdvancedMaterials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有優(yōu)異特性和功能，能滿足高技術(shù)需求的新型材料。人類歷史的發(fā)展表明，材料是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，而新材料則是社會進(jìn)步的里程碑。

材料技術(shù)一直是世界各國科技發(fā)展規(guī)劃之中的一個十分重要的領(lǐng)域，它與信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)一起，被公認(rèn)為是當(dāng)今社會及今后相當(dāng)長時間內(nèi)總攬人類全局的高技術(shù)。材料高技術(shù)還是支撐當(dāng)今人類文明的現(xiàn)代工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，也是一個國家國防力量最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。國防工業(yè)往往是新材料技術(shù)成果的優(yōu)先使用者，新材料技術(shù)的研究和開發(fā)對國防工業(yè)和武器裝備的發(fā)展起著決定性的作用。

二、軍用新材料的戰(zhàn)略意義

軍用新材料是新一代武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)今世界軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(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)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵，是軍用高技術(shù)的重要組成部分。世界各國對軍用新材料技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視，加速發(fā)展軍用新材料技術(shù)是保持軍事領(lǐng)先的重要前提。

三、軍用新材料的現(xiàn)狀與發(fā)展

軍用新材料按其用途可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類，主要應(yīng)用于航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和船艦工業(yè)中。

1、軍用結(jié)構(gòu)材料

1.1 鋁合金

鋁合金一直是軍事工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料。鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、加工性能好等特點，作為結(jié)構(gòu)材料，因其加工性能優(yōu)良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發(fā)揮材料的潛力，提高構(gòu)件剛、強(qiáng)度。所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

鋁合金在航空工業(yè)中主要用于制造飛機(jī)的蒙皮、隔框、長梁和珩條等；在航天工業(yè)中，鋁合金是運(yùn)載火箭和宇宙飛行器結(jié)構(gòu)件的重要材料，在兵器領(lǐng)域，鋁合金已成功地用于步兵戰(zhàn)車和裝甲運(yùn)輸車上，最近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。

近年來，鋁合金在航空航天業(yè)中的用量有所減少，但它仍是軍事工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料之一。鋁合金的發(fā)展趨勢是追求高純、高強(qiáng)、高韌和耐高溫，在軍事工業(yè)中應(yīng)用的鋁合金主要有鋁鋰合金、鋁銅合金（2000系列）和鋁鋅鎂合金（7000系列）。

新型鋁鋰合金應(yīng)用于航空工業(yè)中，預(yù)測飛機(jī)重量將下降8~15%；鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁導(dǎo)彈殼體的候選結(jié)構(gòu)材料。隨著航空航天業(yè)的迅速發(fā)展，鋁鋰合金的研究重點仍然是解決厚度方向的韌性差和降低成本的問題。

1.2鎂合金

鎂合金作為最輕的工程金屬材料，具有比重輕、比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性及導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)、以及減振性好等一系列獨特的性質(zhì)，極大的滿足了航空航天、現(xiàn)代武器裝備等軍工領(lǐng)域的需求。

鎂合金在軍工裝備上有諸多應(yīng)用，如坦克座椅骨架、車長鏡、炮長鏡、變速箱箱體、發(fā)動機(jī)機(jī)濾座、進(jìn)出水管、空氣分配器座、機(jī)油泵殼體、水泵殼體、機(jī)油熱交換器、機(jī)油濾清器殼體、氣門室罩、呼吸器等車輛零部件；戰(zhàn)術(shù)防空導(dǎo)彈的支座艙段與副翼蒙皮、壁板、加強(qiáng)框、舵板、隔框等彈箭零部件；殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、機(jī)載雷達(dá)、地空導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星等飛船飛行器構(gòu)件。鎂合金重量輕、比強(qiáng)度和剛度好、減振性能好、電磁干擾、屏蔽能力強(qiáng)等特點能滿足軍工產(chǎn)品對減重、吸噪、減震、防輻射的要求。在航空航天和國防建設(shè)中占有十分重要的地位，是飛行器，衛(wèi)星，導(dǎo)彈，以及戰(zhàn)斗機(jī)和戰(zhàn)車等武器裝備所需的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。

1.3鈦合金

鈦合金具有較高的抗拉強(qiáng)度（441~1470MPa），較低的密度（4.5g/cm3），優(yōu)良的抗腐蝕性能和在300~550℃溫度下有一定的高溫持久強(qiáng)度和很好的低溫沖擊韌性，是一種理想的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鈦合金具有超塑性的功能特點，采用超塑成形－擴(kuò)散連接技術(shù)，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金制成形狀復(fù)雜和尺寸精密的制品。

鈦合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用主要是制作飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)件、起落架、支撐梁、發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片和接頭等；在航天工業(yè)中，鈦合金主要用來制作承力構(gòu)件、框架、氣瓶、壓力容器、渦輪泵殼、固體火箭發(fā)動機(jī)殼體及噴管等零部件。50年代初，在一些軍用飛機(jī)上開始使用工業(yè)純鈦制造后機(jī)身的隔熱板、機(jī)尾罩、減速板等結(jié)構(gòu)件；60年代，鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用擴(kuò)大到襟翼滑軋、承力隔框、起落架梁等主要受力結(jié)構(gòu)中；70年代以來，鈦合金在軍用飛機(jī)和發(fā)動機(jī)中的用量迅速增加，從戰(zhàn)斗機(jī)擴(kuò)大到軍用大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，它在F14和F15飛機(jī)上的用量占結(jié)構(gòu)重量的25%，在F100和TF39發(fā)動機(jī)上的用量分別達(dá)到25%和33%；80年代以后，鈦合金材料和工藝技術(shù)達(dá)到了進(jìn)一步發(fā)展，一架B1B飛機(jī)需要90402公斤鈦材。現(xiàn)有的航空航天用鈦合金中，應(yīng)用最廣泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年來，西方和俄羅斯相繼研究出兩種新型鈦合金，它們分別是高強(qiáng)高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高強(qiáng)阻燃鈦合金，這兩種先進(jìn)鈦合金在未來的航空航天業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展，陸軍部隊需求具有威力大、射程遠(yuǎn)、精度高、有快速反應(yīng)能力的多功能的先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)。先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是新材料技術(shù)。自行火炮炮塔、構(gòu)件、輕金屬裝甲車用材料的輕量化是武器發(fā)展的必然趨勢。在保證動態(tài)與防護(hù)的前提下，鈦合金在陸軍武器上有著廣泛的應(yīng)用。155火炮制退器采用鈦合金后不僅可以減輕重量，還可以減少火炮身管因重力引起的變形，有效地提高了射擊精度；在主戰(zhàn)坦克及直升機(jī)－反坦克多用途導(dǎo)彈上的一些形狀復(fù)雜的構(gòu)件可用鈦合金制造，這既能滿足產(chǎn)品的性能要求又可減少部件的加工費(fèi)用。

在過去相當(dāng)長的時間里，鈦合金由于制造成本昂貴，應(yīng)用受到了極大的限制。近年來，世界各國正在積極開發(fā)低成本的鈦合金，在降低成本的同時，還要提高鈦合金的性能。在我國，鈦合金的制造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的制造成本是發(fā)展鈦合金的必然趨勢。

1.4 復(fù)合材料

先進(jìn)復(fù)合材料是比通用復(fù)合材料有更高綜合性能的新型材料，它包括樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和碳基復(fù)合材料等，它在軍事工業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。先進(jìn)復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隱身、抗高速撞擊等一系列優(yōu)點，是國防工業(yè)發(fā)展中最重要的一類工程材料。

1.4.1 樹脂基復(fù)合材料

樹脂基復(fù)合材料具有良好的成形工藝性、高的比強(qiáng)度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐化學(xué)腐蝕性、良好的介電性能、較低的熱導(dǎo)率等特點，廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)中。樹脂基復(fù)合材料可分為熱固性和熱塑性兩類。熱固性樹脂基復(fù)合材料是以各種熱固性樹脂為基體，加入各種增強(qiáng)纖維復(fù)合而成的一類復(fù)合材料；而熱塑性樹脂則是一類線性高分子化合物，它可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后硬化成為固體。樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，制備工藝容易實現(xiàn)，原料豐富。在航空工業(yè)中，樹脂基復(fù)合材料用于制造飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身、鴨翼、平尾和發(fā)動機(jī)外涵道；在航天領(lǐng)域，樹脂基復(fù)合材料不僅是方向舵、雷達(dá)、進(jìn)氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動機(jī)噴管的燒蝕防熱材料。近年來研制的新型氰酸樹脂復(fù)合材料具有耐濕性強(qiáng)，微波介電性能佳，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達(dá)天線罩。

1.4.2金屬基復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、良好的高溫性能、低的熱膨脹系數(shù)、良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性在軍事工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鋁、鎂、鈦是金屬基復(fù)合材料的主要基體，而增強(qiáng)材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類，其中顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已進(jìn)入型號驗證，如用于F－16戰(zhàn)斗機(jī)作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高。碳纖維增強(qiáng)鋁、鎂基復(fù)合材料在具有高比強(qiáng)度的同時，還有接近于零的熱膨脹系數(shù)和良好的尺寸穩(wěn)定性，成功地用于制作人造衛(wèi)星支架、L頻帶平面天線、空間望遠(yuǎn)鏡、人造衛(wèi)星拋物面天線等；碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有良好的高溫性能和抗磨損的特點，可用于制作火箭、導(dǎo)彈構(gòu)件，紅外及激光制導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)件，精密航空電子器件等；碳化硅纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有良好的耐高溫和抗氧化性能，是高推重比發(fā)動機(jī)的理想結(jié)構(gòu)材料，目前已進(jìn)入先進(jìn)發(fā)動機(jī)的試車階段。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機(jī) / 反坦克多用途導(dǎo)彈固體發(fā)動機(jī)殼體等零部件，以此來減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。

1.4.3 陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強(qiáng)體，與陶瓷基體通過一定的復(fù)合工藝結(jié)合在一起組成的材料的總稱，由此可見，陶瓷基復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構(gòu)成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究中最為活躍的一個方面。陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、比強(qiáng)度高、熱機(jī)械性能和抗熱震沖擊性能好的特點，是未來軍事工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相變增韌、微裂紋增韌、彌散金屬增韌和連續(xù)纖維增韌等。陶瓷基復(fù)合材料主要用于制作飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)噴嘴閥，它在提高發(fā)動機(jī)的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。

1.4.4 碳－碳復(fù)合材料

碳－碳復(fù)合材料是由碳纖維增強(qiáng)劑與碳基體組成的復(fù)合材料。碳－碳復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強(qiáng)、性能可設(shè)計等一系列優(yōu)點。碳－碳復(fù)合材料的發(fā)展是和航空航天技術(shù)所提出的苛刻要求緊密相關(guān)。80年代以來，碳－碳復(fù)合材料的研究進(jìn)入了提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用的階段。在軍事工業(yè)中，碳－碳復(fù)合材料最引人注目的應(yīng)用是航天飛機(jī)的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機(jī)翼前緣，用量最大的碳－碳產(chǎn)品是超音速飛機(jī)的剎車片。碳－碳復(fù)合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結(jié)構(gòu)材料，具體而言，它是用作洲際導(dǎo)彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和航天飛機(jī)的機(jī)翼前緣。目前先進(jìn)的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘米3，環(huán)向拉伸強(qiáng)度為75~115兆帕。近期研制的遠(yuǎn)程洲際導(dǎo)彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復(fù)合材料。

隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)裝載質(zhì)量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對飛機(jī)的緊急制動提出了更高的要求。碳－碳復(fù)合材料質(zhì)量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作剎車片廣泛用于高速軍用飛機(jī)中。

1.5 超高強(qiáng)度鋼

超高強(qiáng)度鋼是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別超過1200兆帕和1400兆帕的鋼，它是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)上要求高比強(qiáng)度的材料而研究和開發(fā)的。超高強(qiáng)度鋼大量用于制造火箭發(fā)??壓容器和一些常規(guī)武器。由于鈦合金和復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用的擴(kuò)大，鋼在飛機(jī)上用量有所減少，但是飛機(jī)上的關(guān)鍵承力構(gòu)件仍采用超高強(qiáng)度鋼制造。目前，在國際上有代表性的低合金超高強(qiáng)度鋼300M，是典型的飛機(jī)起落架用鋼。此外，低合金超高強(qiáng)度鋼D6AC是典型的固體火箭發(fā)動機(jī)殼體材料。超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展趨勢是在保證超高強(qiáng)度的同時，不斷提高韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力。

1.6先進(jìn)高溫合金

高溫合金是航空航天動力系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。高溫合金是在600~1200oC高溫下能承受一定應(yīng)力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金，它是航空航天發(fā)動機(jī)渦輪盤的首選材料。按照基體組元的不同，高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類。發(fā)動機(jī)渦輪盤在60 年代前一直是用鍛造高溫合金制造，典型的牌號有A286和Inconel 718。70年代，美國GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56發(fā)動機(jī)渦輪盤，大大增加了它的推重比，使用溫度顯著提高。從此，粉末冶金渦輪盤得以迅速發(fā)展。最近美國采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪盤，與粉末高溫合金相比，工序簡單，成本降低，具有良好的鍛造加工性能，是一種有極大發(fā)展?jié)摿Φ闹苽浼夹g(shù)。

1.7 鎢合金

鎢的熔點在金屬中最高，其突出的優(yōu)點是高熔點帶來材料良好的高溫強(qiáng)度與耐蝕性，在軍事工業(yè)特別是武器制造方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的特性。在兵器工業(yè)中它主要用于制作各種穿甲彈的戰(zhàn)斗部。鎢合金通過粉末預(yù)處理技術(shù)和大變形強(qiáng)化技術(shù)，細(xì)化了材料的晶粒，拉長了晶粒的取向，以此提高材料的強(qiáng)韌性和侵徹威力。我國研制的主戰(zhàn)坦克125Ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為W-Ni-Fe，采用變密度壓坯燒結(jié)工藝，平均性能達(dá)到抗拉強(qiáng)度1200兆帕，延伸率為15%以上，戰(zhàn)技指標(biāo)為2000米距離擊穿600毫米厚均質(zhì)鋼裝甲。目前鎢合金廣泛應(yīng)用于主戰(zhàn)坦克大長徑比穿甲彈、中小口徑防空穿甲彈和超高速動能穿甲彈用彈芯材料，這使各種穿甲彈具有更為強(qiáng)大的擊穿威力。

1.8 金屬間化合物

金屬間化合物具有長程有序的超點陣結(jié)構(gòu)，保持很強(qiáng)的金屬鍵結(jié)合，使它們具有許多特殊的理化性質(zhì)和力學(xué)性能。金屬間化合物具有優(yōu)異的熱強(qiáng)性，近年來已成為國內(nèi)外積極研究的重要的新型高溫結(jié)構(gòu)材料。在軍事工業(yè)中，金屬間化合物已被用于制造承受熱負(fù)荷的零部件上，如美國普奧公司制造了JT90燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)葉片，美國空軍用鈦鋁制造小型飛機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片等，俄羅斯用鈦鋁金屬間化合物代替耐熱合金作活塞頂，大幅度地提高了發(fā)動機(jī)的性能。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，坦克發(fā)動機(jī)增壓器渦輪材料為K18鎳基高溫合金，因其比重大、起動慣量大而影響了坦克的加速性能，應(yīng)用鈦鋁金屬間化合物及其由氧化鋁、碳化硅纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕質(zhì)耐熱新材料，可以大大改善坦克的起動性能，提高戰(zhàn)場上的生存能力。此外，金屬間化合物還可用于多種耐熱部件，減輕重量，提高可靠性與戰(zhàn)技指標(biāo)。

1.9 結(jié)構(gòu)陶瓷

陶瓷材料是當(dāng)今世界上發(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。結(jié)構(gòu)陶瓷材料因其耐高溫、低密度、耐磨損及低的熱膨脹系數(shù)等諸多優(yōu)異性能，在軍事工業(yè)中有著良好的應(yīng)用前景。

近年來，國內(nèi)外對軍用發(fā)動機(jī)用結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行了內(nèi)容廣泛的研究工作，如發(fā)動機(jī)增壓器小型渦輪已經(jīng)實用化；美國將陶瓷板鑲嵌在活塞頂部，使活塞的使用壽命大幅度提高，同時也提高了發(fā)動機(jī)的熱效率。德國在排氣口鑲嵌陶瓷構(gòu)件，提高了排氣口的使用效能。國外紅外熱成像儀上的微型斯特林制冷機(jī)活塞套和氣缸套用陶瓷材料制造，其壽命長達(dá)2000小時；導(dǎo)彈用陀螺儀的動力靠火藥燃?xì)夤┙o，但燃?xì)庵械幕鹚帤堅鼘ν勇輧x有嚴(yán)重?fù)p傷，為消除燃?xì)庵械臍堅⑻岣邔?dǎo)彈的命中精度，需研究適于導(dǎo)彈火藥氣體在2000oC下工作的陶瓷過濾材料。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)陶瓷廣泛應(yīng)用于主戰(zhàn)坦克發(fā)動機(jī)增壓器渦輪、活塞頂、排氣口鑲嵌塊等，是新型武器裝備的關(guān)鍵材料。目前，20~30毫米口徑機(jī)關(guān)槍的射頻要求達(dá)到1200發(fā)/分以上，這使炮管的燒蝕極為嚴(yán)重。利用陶瓷的高熔點和高溫化學(xué)穩(wěn)定性能有效地抑制了嚴(yán)重的炮管燒蝕，陶瓷材料具有高的抗壓和抗蠕變特性，通過合理設(shè)計，使陶瓷材料保持三向壓縮狀態(tài)，克服其脆性，保證陶瓷襯管的安全使用。

2 軍用功能材料

2.1 光電功能材料

光電功能材料是指在光電子技術(shù)中使用的材料，它能將光電結(jié)合的信息傳輸與處理，是現(xiàn)代信息科技的重要組成部分。光電功能材料在軍事工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。碲鎘汞、銻化銦是紅外探測器的重要材料；硫化鋅、硒化鋅、砷化鎵主要用于制作飛行器、導(dǎo)彈以及地面武器裝備紅外探測系統(tǒng)的窗口、頭罩、整流罩等。氟化鎂具有較高的透過率、較強(qiáng)的抗雨蝕、抗沖刷能力，它是較好的紅外透射材料。激光晶體和激光玻璃是高功率和高能量固體激光器的材料，典型的激光材料有紅寶石晶體、摻釹釔鋁石榴石、半導(dǎo)體激光材料等。

2.2 貯氫材料

某些過渡簇金屬，合金和金屬間化合物，由于其特殊的晶格結(jié)構(gòu)的原因，氫原子比較容易透入金屬晶格的四面體或八面體間隙位中，形成了金屬氫化物，這種材料稱為貯氫材料。

在兵器工業(yè)中，坦克車輛使用的鉛酸蓄電池因容量低、自放電率高而需經(jīng)常充電，此時維護(hù)和搬運(yùn)十分不便。放電輸出功率容易受電池壽命、充電狀態(tài)和溫度的影響，在寒冷的氣候條件下，坦克車輛起動速度會顯著減慢，甚至不能起動，這樣就會影響坦克的作戰(zhàn)能力。貯氫合金蓄電池具有能量密度高、耐過充、抗震、低溫性能好、壽命長等優(yōu)點，在未來主戰(zhàn)坦克蓄電池發(fā)展過程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 阻尼減震材料

阻尼是指一個自由振動的固體即使與外界完全隔離，它的機(jī)械性能也會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿默F(xiàn)象。采用高阻尼功能材料的目的是減震降噪。因此阻尼減震材料在軍事工業(yè)中具有十分重要的意義。

國外金屬阻尼材料的應(yīng)用主要集中在船舶、航空、航天等工業(yè)部門。美國海軍已采用Mn-Cu高阻尼合金制造潛艇螺旋槳，取得了明顯的減震效果。在西方，阻尼材料及技術(shù)在武器上的應(yīng)用研究工作受到了極大的關(guān)注，一些發(fā)達(dá)國家專門成立了阻尼材料在武器裝備上應(yīng)用的研究機(jī)構(gòu)。80年代后，國外阻尼減震降噪技術(shù)有了更大的發(fā)展，他們借助CAD/CAM在減震降噪技術(shù)中的應(yīng)用，把設(shè)計－材料－工藝－試驗一體化，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的阻尼減震降噪設(shè)計。我國在70年代前后進(jìn)行了阻尼減震降噪材料的研究工作，并取得了一定的成果，但與發(fā)達(dá)國家相比，仍有一定的差距。阻尼材料在航空航天領(lǐng)域主要用于制造火箭、導(dǎo)彈、噴氣機(jī)等控制盤或陀螺儀的外殼；在船舶工業(yè)中，阻尼材料用于制造推進(jìn)器、傳動部件和艙室隔板，有效地降低了來自于機(jī)械零件嚙合過程中表面碰撞產(chǎn)生的振動和噪聲。在兵器工業(yè)中，坦克傳動部分（變速箱，傳動箱）的振動是一個復(fù)雜振動，頻率范圍較寬，高性能阻尼鋅鋁合金和減振耐磨表面熔敷材料技術(shù)的應(yīng)用，大大減輕了主戰(zhàn)坦克傳動部分產(chǎn)生的振動和噪聲。

2.4 隱身材料

現(xiàn)代攻擊武器的發(fā)展，特別是精確打擊武器的出現(xiàn)，使武器裝備的生存力受到了極大的威脅，單純依靠加強(qiáng)武器的防護(hù)能力已不實際。采用隱身技術(shù)，使敵方的探測、制導(dǎo)、偵察系統(tǒng)失去功效，從而盡可能地隱蔽自己，掌握戰(zhàn)場的主動權(quán)。搶先發(fā)現(xiàn)并消滅敵人，已成為現(xiàn)代武器防護(hù)的重要發(fā)展方向。隱身技術(shù)的最有效手段是采用隱身材料。國外隱身技術(shù)與材料的研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間，起源在德國，發(fā)展在美國并擴(kuò)展到英、法、俄羅斯等先進(jìn)國家。目前，美國在隱身技術(shù)和材料研究方面處于領(lǐng)先水平。在航空領(lǐng)域，許多國家都已成功地將隱身技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)的隱身；在常規(guī)兵器方面，美國對坦克、導(dǎo)彈的隱身也已開展了不少工作，并陸續(xù)用于裝備，如美國M1A1坦克上采用了雷達(dá)波和紅外波隱身材料，前蘇聯(lián)T－80坦克也涂敷了隱身材料。

隱身材料有毫米波結(jié)構(gòu)吸波材料、毫米波橡膠吸波材料和多功能吸波涂料等，它們不僅能夠降低毫米波雷達(dá)和毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、跟蹤和命中的概率，而且能夠兼容可見光、近紅外偽裝和中遠(yuǎn)紅外熱迷彩的效果。

近年來，國外在提高與改進(jìn)傳統(tǒng)隱身材料的同時，正致力于多種新材料的探索。晶須材料、納米材料、陶瓷材料、手性材料、導(dǎo)電高分子材料等逐步應(yīng)用到雷達(dá)波和紅外隱身材料，使涂層更加薄型化、輕量化。納米材料因其具有極好的吸波特性，同時具備了寬頻帶、兼容性好、厚度薄等特點，發(fā)達(dá)國家均把納米材料作為新一代隱身材料加以研究和開發(fā)；國內(nèi)毫米波隱身材料的研究起步于80年代中期，研究單位主要集中在兵器系統(tǒng)。經(jīng)過多年的努力，預(yù)研工作取得了較大進(jìn)展，該項技術(shù)可用于各類地面武器系統(tǒng)的偽裝和隱身，如主戰(zhàn)坦克、155毫米先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)及水陸兩用坦克。

目前，世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī)，其機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層，使其真正具有了隱身功能，而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開始在隱身飛機(jī)上涂裝；美國和俄羅斯的地對空導(dǎo)彈正在使用輕質(zhì)、寬頻帶吸收、熱穩(wěn)定性好的隱身材料?？梢灶A(yù)見，隱身技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為世界各國國防技術(shù)中最重要的課題之一。

四、我國軍用新材料的產(chǎn)業(yè)化趨勢

應(yīng)用于軍事工業(yè)中的新材料均具有較高的技術(shù)含量，因而軍用新材料的產(chǎn)業(yè)化速度普遍比較緩慢。世界范圍內(nèi)的軍用新材料正向功能化、超高能化、復(fù)合輕量和智能化的方向發(fā)展。由此看來，鈦合金、復(fù)合材料和納米材料在軍事工業(yè)中具有十分良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

1、鈦合金

鈦是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種性能優(yōu)異、資源豐富的金屬。隨著軍事工業(yè)對高強(qiáng)低密度材料需求的日益迫切，鈦合金的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著加快。在國外，先進(jìn)飛機(jī)上鈦材重量已達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重的30~35%。我國在“九五”期間，為滿足航空、航天、艦艇等部門需要，國家把鈦合金作為新材料的發(fā)展重點之一，預(yù)計“十五”將成為我國鈦合金新材料新工藝的高速發(fā)展時期。

2、復(fù)合材料

軍事高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料，在這種條件下??國在先進(jìn)復(fù)合材料的研制和應(yīng)用方面取得了很大的成績，它在“十五”期間的發(fā)展會更加引人注目。21世紀(jì)復(fù)合材料的發(fā)展方向是低成本、高性能、多功能和智能化。

3、納米材料

納米技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅涉及到現(xiàn)有的一切基礎(chǔ)性科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在軍事工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著未來戰(zhàn)爭突然性的急劇增大，各種探測手段越來越先進(jìn)。為適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要，隱身技術(shù)在軍事領(lǐng)域占有十分重要的地位。納米材料對雷達(dá)波的吸收率較高，從而為兵器隱身技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

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