2014-08-10 武曉博新材料**
1引言國無防不立，民無防不安。作為乙個國家、乙個民族，最重要的無非兩件大事：乙個是發展問題，乙個是安全問題。
國防是人類社會發展與安全需要的產物，它是關係到國家和民族生死存亡的根本大計。
現代國防以軍事力量為核心，還包括有關的非軍事力量；它重視國家的戰爭潛力，特別是戰時的動員效率；它還是以經濟和科技為主的綜合實力的競爭。材料技術作為國家科技發展規劃中最為關鍵的領域之一，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全域性的高新技術。材料高新技術還是支撐當今人類文明的現代工業關鍵技術，用於軍事領域的軍用新材料技術是發展高新技術**的物質基礎，也是乙個國家國防力最最重要的物質基礎。
出於自身利益及世界形勢的考量，每個國家都需要且必須建立強大的國防。因而開發具有自主智財權的現代化尖端**，對****而言就顯得尤為重要。而就目前現有的材料品種、規格、效能及冶煉工藝方式已遠遠不能滿足高新**發展的需求，有時甚至成為制約**研究開發的「瓶頸」，在這種背景下，軍用材料技術便應運而生。
目前，世界範圍內的軍用新材料技術已有上萬種，並以每年5％的速度遞增，正向高功能化、超高能化、復合輕量和智慧型化的方向發展。
2 新材料技術在軍工方面的應用
軍用新材料按其用途可分為結構材料和功能材料兩大類，廣泛應用於航空、航天、兵器和船艦等領域中。
2.1軍用結構材料
隨著現代科學技術的發展，**裝備的技術密集程度越來越高，正在從機械化戰爭向資訊化戰爭演變，**裝備向精確制導方向發展。因此，對軍用材料提出了更高、更新的要求。
2.1.1鎂合金
鎂合金作為最輕的工程金屬材料，具有比重輕、比強度及比剛度高、阻尼性及導熱性好，電磁遮蔽能力強、以及減振性好等一系列獨特的性質，極大的滿足了航空航天、現代**裝備等軍工領域的需求。
鎂合金在軍工裝備上有諸多應用，如坦克座椅骨架、車長鏡、炮長鏡、變速箱箱體、發動機機濾座、進出水管、空氣分配器座、機油幫浦殼體、水幫浦殼體、機油熱交換器、機油濾清器殼體、氣門室罩、呼吸器等車輛零部件；戰術防空飛彈的支座艙段與副翼蒙皮、壁板、加強框、舵板、隔框等彈箭零部件；殲擊機、轟炸機、***、運輸機、機載雷達、地空飛彈、運載火箭、人造衛星等飛船飛行器構件。鎂合金重量輕、比強度和剛度好、減振效能好、電磁干擾、遮蔽能力強等特點能滿足軍工產品對減重、吸噪、減震、防輻射的要求。在航空航天和國防建設中占有十分重要的地位，是飛行器，衛星，飛彈，以及戰鬥機和戰車等**裝備所需的關鍵結構材料。
2.1.2鋁合金
鋁合金一直是軍事工業中應用最廣泛的金屬結構材料之一。鋁合金材料具有密度低、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、鋁銅合金和鋁鋅鎂合金。新型鋁鋰台金應用於航空工業中，預計飛機重量將下降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。
2.1.3結構陶瓷
常用的結構陶瓷材料主要包括：氧化鋁、氧化鉛、氮化矽、碳化矽、氮化鋁及其複合材料等。由於結構陶瓷材料通常具有高強、高硬、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的特性，因而在國防、軍工領域具有廣泛的應用。
陶瓷材料是當今世界上發展晟快的高技術村料，它已經南單相陶瓷發展到多相復合陶瓷。結構陶瓷材料因其耐高溫、低密度、耐磨損及低的熱膨脹係數等諸多優異效能，在軍事工業中有著良好的應用前景。利用結構陶瓷的高硬度、高耐磨性可以製備陶瓷刀具、陶瓷軸承、防彈裝甲、各種閥門、耐磨襯裡、密封環；利用結構陶瓷的耐高溫效能可以製備高溫陶瓷熱交換器、汽車尾氣過濾器、燃氣輪機高溫過流部件；利用結構陶瓷的透明性可以製備透明燈管、飛彈視窗材料等。
2.1.4超高強度鋼
超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200mpa和1400mpa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。超高強度鋼不僅具有高的抗拉強度，還具有一定塑性和韌性、小的缺口敏感性、高的疲勞強度、一定的抗蝕性、良好的工藝效能、符合資源情況及**低廉等優點，在航空工業的應用越來越廣泛。超高強度鋼大量用於製造火箭發動機外殼，飛機機身骨架、蒙皮和著陸部件以及高壓容器和一些常規**。
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。
2.1.5先進高溫合金
高溫合金在600~1200℃高溫下能承受一定應力並具有抗氧化或抗腐蝕能力的合金，具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕效能，良好的疲勞效能、斷裂韌性等綜合性能廣泛應用於航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。
按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達到750~780℃，對於在更高溫度下使用的耐熱部件，則採用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個高溫合金領域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來製造航空噴氣發動機、各種工業燃氣輪機最熱端部件。
若以150mpa~100h持久強度為標準，而目前鎳合金所能承受的最高溫度＞1100℃，而鎳合金約為950℃，鐵基的合金＜850℃，即鎳基合金相應地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發動機的心臟。目前，在先進的發動機上，鎳合金已佔總重量的一半，不僅渦輪葉片及燃燒室，而且渦輪盤甚至後幾級壓氣機葉片也開始使用鎳合金。
與鐵合金相比，鎳合金的優點是：工作溫度較高，組織穩定、有害相少及抗氧化搞腐蝕能力大。與鈷合金相比，鎳合金能在較高溫度與應力下工作，尤其是在動葉片場合。
2.1.6複合材料
複合材料是指兩種以上不同性質或不同結構物質組合而成的材料，通常由基體材料與增強劑組成。先進複合材料比通用複合材料具有更高綜合性能，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。先進的複合材料具有高強度、高模量、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。
複合材料正在迅速發展成為航天航空工業的基本結構材料。高效能聚合物基複合材料在航空航天工業的用量佔其全部用量的80％。由於碳纖維具有高比強度、比模量、低熱膨脹係數和高導熱性等獨特效能，因而由其增強的複合材料用作航空航天結構材料，減重效果十分顯著，顯示出無可比擬的巨大應用潛力。
例如，碳纖維增強樹脂燼複合材料用做穿梭機艙門、機械臂和壓力容器等，此外，還將其在火箭與飛彈的減重、飛機的主承力結構，在雷達波隱身材料方面，除塗層外，複合材料作為結構隱身材料正日益引起人們的關注，主要為碳纖維增強熱固性樹脂基複合材料(如c/ep、c/pi或c/bmi)和熱塑性樹脂基複合材料(c/peek，c/pps)，目前已經得到了某些應用。
2.1.7金屬間化合物
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；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，應用鈦鋁金屬聞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，金屬問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。
2.2軍用功能材料
功能材料是指利用聲、光、電、磁、熱、化、生化等效應，將能量從一種形式轉化為另一種形式的材料。功能材料很多，如光電功能材料、貯氫功能材料、阻尼減震材料、隱身材料等。
2.2.1 光電功能材料
光電功能材料是指在光電子技術中使用的材料，它能將光電結合的資訊傳輸與處理，是現代資訊科技的重要組成部分。光電功能材料在軍事工業中有著廣泛的應用。碲鎘汞、銻化銦是紅外探測器的重要材料；硫化鋅、硒化鋅、砷化鎵主要用於製作飛行器、飛彈以及地面**裝備紅外探測系統的視窗、頭罩、整流罩等。
氟化鎂具有較高的透過率、較強的抗雨蝕、抗沖刷能力，它是較好的紅外透射材料。雷射晶體和雷射玻璃是高功率和高能量固體雷射器的材料，典型的雷射材料有紅寶石晶體、摻釹釔鋁石榴石、半導體雷射材料等。
2.2.2貯氫功能材料
某些過渡簇金屬，合金和金屬問化合物，由於其特殊的晶格結構的原因，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、自放電率高而需經常充電，此時維護和搬運十分不便。放電輸出功率容易受電池壽命、充電狀態和溫度的影響，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能力。貯氫合金蓄電池具有能量密度高、耐過充、抗震、低溫效能好、壽命長等優點，在未來主戰坦克蓄電池發展過程中具有廣闊的應用前景。
2.2.3阻尼減震材料
阻尼是指乙個自由振動的固體即使與外界完全隔離，它的機械效能也會轉變為熱能的現象。採用高阻尼功能材料的目的是減震降嗓，因此阻尼減震材料在軍事工業中具有十分重要的意義。
2.2.4隱身材料
現代攻擊**的發展，特別是精確打擊**的出現，使**裝備的生存力受到了極大的威脅，單純依靠加強**的防護能力已不實際。採用隱身技術，使敵方的探測、制導、偵察系統失去功效，從而盡可能地隱蔽自己，掌握戰場的主動權，搶先發現並消滅敵人，己成為現代**防護的重要發展方向。隱身技術的最有效手段是採用隱身材料。
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