（一）前言
新材料，又稱先進材料（advanced materials），是指新近研究成功的和正在研製中的具有優異特性和功能，能滿足高技術需求的新型材料。人類歷史的發展表明，材料是社會發展的物質基礎和先導，而新材料則是社會進步的里程碑。
材料技術一直是世界各國科技發展規劃之中的乙個十分重要的領域，它與資訊科技、生物技術、能源技術一起，被公認為是當今社會及今後相當長時間內總攬人類全域性的高技術。材料高技術還是支撐當今人類文明的現代工業關鍵技術，也是乙個國家國防力量最重要的物質基礎。國防工業往往是新材料技術成果的優先使用者，新材料技術的研究和開發對國防工業和**裝備的發展起著決定性的作用。
（二）軍用新材料的戰略意義
軍用新材料是新一代**裝備的物質基礎，也是當今世界軍事領域的關鍵技術。而軍用新材料技術則是用於軍事領域的新材料技術，是現代精良**裝備的關鍵，是軍用高技術的重要組成部分。世界各國對軍用新材料技術的發展給予了高度重視，加速發展軍用新材料技術是保持軍事領先的重要前提。
（三）軍用新材料的現狀與發展
軍用新材料按其用途可分為結構材料和功能材料兩大類，主要應用於航空工業、航天工業、兵器工業和船艦工業中。
軍用結構材料
鋁合金一直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料。鋁合金具有密度低、強度高、加工效能好等特點，作為結構材料，因其加工效能優良，可製成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發揮材料的潛力，提高構件剛、強度。所以，鋁合金是**輕量化首選的輕質結構材料。
鋁合金在航空工業中主要用於製造飛機的蒙皮、隔框、長梁和珩條等；在航天工業中，鋁合金是運載火箭和宇宙飛行器結構件的重要材料，在兵器領域，鋁合金已成功地用於步兵戰車和裝甲運輸車上，最近研製的榴彈炮炮架也大量採用了新型鋁合金材料。
近年來，鋁合金在航空航天業中的用量有所減少，但它仍是軍事工業中主要的結構材料之一。鋁合金的發展趨勢是追求高純、高強、高韌和耐高溫，在軍事工業中應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）。
新型鋁鋰合金應用於航空工業中，**飛機重量將下降8~15%；鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁飛彈殼體的候選結構材料。隨著航空航天業的迅速發展，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。
鈦合金具有較高的抗拉強度（441~1470兆帕），較低的密度（4.5g/cm3），優良的抗腐蝕效能和在300~550oc溫度下有一定的高溫持久強度和很好的低溫衝擊韌性，是一種理想的輕質結構材料。鈦合金具有超塑性的功能特點，採用超塑成形－擴散連線技術，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金製成形狀複雜和尺寸精密的製品。
鈦合金在航空工業中的應用主要是製作飛機的機身結構件、起落架、支撐梁、發動機壓氣機盤、葉片和接頭等；在航天工業中，鈦合金主要用來製作承力構件、框架、氣瓶、壓力容器、渦輪幫浦殼、固體火箭發動機殼體及噴管等零部件。50年代初，在一些軍用飛機上開始使用工業純鈦製造後機身的隔熱板、機尾罩、減速板等結構件；60年代，鈦合金在飛機結構上的應用擴大到襟翼滑軋、承力隔框、起落架梁等主要受力結構中；70年代以來，鈦合金在軍用飛機和發動機中的用量迅速增加，從戰鬥機擴大到軍用大型轟炸機和運輸機，它在f14和f15飛機上的用量佔結構重量的25%，在f100和tf39發動機上的用量分別達到25%和33%；80年代以後，鈦合金材料和工藝技術達到了進一步發展，一架b1b飛機需要90402公斤鈦材。現有的航空航天用鈦合金中，應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，它們分別是高強高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高強阻燃鈦合金，這兩種先進鈦合金在未來的航空航天業中具有良好的應用前景。
隨著現代戰爭的發展，陸軍部隊需求具有威力大、射程遠、精度高、有快速反應能力的多功能的先進加榴炮系統。先進加榴炮系統的關鍵技術之一是新材料技術。自行火炮炮塔、構件、輕金屬裝甲車用材料的輕量化是**發展的必然趨勢。
在保證動態與防護的前提下，鈦合金在陸軍**上有著廣泛的應用。155火炮制退器採用鈦合金後不僅可以減輕重量，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；在主戰坦克及***－反坦克多用途飛彈上的一些形狀複雜的構件可用鈦合金製造，這既能滿足產品的效能要求又可減少部件的加工費用。
在過去相當長的時間裡，鈦合金由於製造成本昂貴，應用受到了極大的限制。近年來，世界各國正在積極開發低成本的鈦合金，在降低成本的同時，還要提高鈦合金的效能。在我國，鈦合金的製造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的製造成本是發展鈦合金的必然趨勢。
先進複合材料是比通用複合材料有更高綜合性能的新型材料，它包括樹脂基複合材料、金屬基複合材料、陶瓷基複合材料和碳基複合材料等，它在軍事工業的發展中起著舉足輕重的作用。先進複合材料具有高的比強度、高的比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子雲、透波、吸波、隱身、抗高速撞擊等一系列優點，是國防工業發展中最重要的一類工程材料。
樹脂基複合材料具有良好的成形工藝性、高的比強度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐化學腐蝕性、良好的介電效能、較低的熱導率等特點，廣泛應用於軍事工業中。樹脂基複合材料可分為熱固性和熱塑性兩類。熱固性樹脂基複合材料是以各種熱固性樹脂為基體，加入各種增強纖維復合而成的一類複合材料；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，冷卻後硬化成為固體。
樹脂基複合材料具有優異的綜合性能，製備工藝容易實現，原料豐富。在航空工業中，樹脂基複合材料用於製造飛機機翼、機身、鴨翼、平尾和發動機外涵道；在航天領域，樹脂基複合材料不僅是方向舵、雷達、進氣道的重要材料，而且可以製造固體火箭發動機燃燒室的絕熱殼體，也可用作發動機噴管的燒蝕防熱材料。近年來研製的新型氰酸樹脂複合材料具有耐濕性強，微波介電效能佳，尺寸穩定性好等優點，廣泛用於製作宇航結構件、飛機的主次承力結構件和雷達天線罩。
金屬基複合材料具有高的比強度、高的比模量、良好的高溫效能、低的熱膨脹係數、良好的尺寸穩定性、優異的導電導熱性在軍事工業中得到了廣泛的應用。鋁、鎂、鈦是金屬基複合材料的主要基體，而增強材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類，其中顆粒增強鋁基複合材料已進入型號驗證，如用於f－16戰鬥機作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高。碳纖維增強鋁、鎂基複合材料在具有高比強度的同時，還有接近於零的熱膨脹係數和良好的尺寸穩定性，成功地用於製作人造衛星支架、l頻帶平面天線、空間望遠鏡、人造衛星拋物面天線等；碳化矽顆粒增強鋁基複合材料具有良好的高溫效能和抗磨損的特點，可用於製作火箭、飛彈構件，紅外及雷射制導系統構件，精密航空電子器件等；碳化矽纖維增強鈦基複合材料具有良好的耐高溫和抗氧化效能，是高推重比發動機的理想結構材料，目前已進入先進發動機的試車階段。
在兵器工業領域，金屬基複合材料可用於大口徑尾翼穩定脫殼穿甲彈彈託，反*** / 反坦克多用途飛彈固體發動機殼體等零部件，以此來減輕戰鬥部重量，提高作戰能力。
陶瓷基複合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強體，與陶瓷基體通過一定的復合工藝結合在一起組成的材料的總稱，由此可見，陶瓷基複合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當前材料科學研究中最為活躍的乙個方面。陶瓷基複合材料具有密度低、比強度高、熱機械效能和抗熱震衝擊效能好的特點，是未來軍事工業發展的關鍵支撐材料之一。陶瓷材料的高溫效能雖好，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、瀰散金屬增韌和連續纖維增韌等。陶瓷基複合材料主要用於製作飛機燃氣渦輪發動機噴嘴閥，它在提高發動機的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。
碳－碳複合材料是由碳纖維增強劑與碳基體組成的複合材料。碳－碳複合材料具有比強度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強、效能可設計等一系列優點。碳－碳複合材料的發展是和航空航天技術所提出的苛刻要求緊密相關。
80年代以來，碳－碳複合材料的研究進入了提高效能和擴大應用的階段。在軍事工業中，碳－碳複合材料最引人注目的應用是太空梭的抗氧化碳－碳鼻錐帽和機翼前緣，用量最大的碳－碳產品是超音速飛機的剎車片。碳－碳複合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結構材料，具體而言，它是用作洲際飛彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和太空梭的機翼前緣。
目前先進的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克/厘公尺3，環向拉伸強度為75~115兆帕。
近期研製的遠端洲際飛彈端頭帽幾乎都採用了碳－碳複合材料。
隨著現代航空技術的發展，飛機裝載質量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對飛機的緊急制動提出了更高的要求。碳－碳複合材料質量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦效能好，用它製作剎車片廣泛用於高速軍用飛機中。
超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200兆帕和1400兆帕的鋼，它是為了滿足飛機結構上要求高比強度的材料而研究和開發的。超高強度鋼大量用於製造火箭發射壓容器和一些常規**。由於鈦合金和複合材料在飛機上應用的擴大，鋼在飛機上用量有所減少，但是飛機上的關鍵承力構件仍採用超高強度鋼製造。
目前，在國際上有代表性的低合金超高強度鋼300m，是典型的飛機起落架用鋼。此外，低合金超高強度鋼d6ac是典型的固體火箭發動機殼體材料。超高強度鋼的發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。
高溫合金是航空航天動力系統的關鍵材料。高溫合金是在600~1200oc高溫下能承受一定應力並具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金，它是航空航天發動機渦輪盤的首選材料。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。
發動機渦輪盤在60 年代前一直是用鍛造高溫合金製造，典型的牌號有a286和inconel 718。70年代，美國ge公司採用快速凝固粉末rene95合金製作了cfm56發動機渦輪盤，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展。
最近美國採用噴射沉積快速凝固工藝製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效能，是一種有極大發展潛力的製備技術。
鎢的熔點在金屬中最高，其突出的優點是高熔點帶來材料良好的高溫強度與耐蝕性，在軍事工業特別是**製造方面表現出了優異的特性。在兵器工業中它主要用於製作各種穿甲彈的戰鬥部。鎢合金通過粉末預處理技術和大變形強化技術，細化了材料的晶粒，拉長了晶粒的取向，以此提高材料的強韌性和侵徹威力。
我國研製的主戰坦克125ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為w-ni-fe，採用變密度壓坯燒結工藝，平均效能達到抗拉強度1200兆帕，延伸率為15%以上，戰技指標為2000公尺距離擊穿600公釐厚均質鋼裝甲。目前鎢合金廣泛應用於主戰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大的擊穿威力。
金屬間化合物具有長程有序的超點陣結構，保持很強的金屬鍵結合，使它們具有許多特殊的理化性質和力學效能。金屬間化合物具有優異的熱強性，近年來已成為國內外積極研究的重要的新型高溫結構材料。在軍事工業中，金屬間化合物已被用於製造承受熱負荷的零部件上，如美國普奧公司製造了jt90燃氣渦輪發動機葉片，美國空軍用鈦鋁製造小型飛機發動機轉子葉片等，俄羅斯用鈦鋁金屬間化合物代替耐熱合金作活塞頂，大幅度地提高了發動機的效能。
在兵器工業領域，坦克發動機增壓器渦輪材料為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效能，應用鈦鋁金屬間化合物及其由氧化鋁、碳化矽纖維增強的復合輕質耐熱新材料，可以大大改善坦克的起動效能，提高戰場上的生存能力。此外，金屬間化合物還可用於多種耐熱部件，減輕重量，提高可靠性與戰技指標。
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