16 Ný hergögn

Ný hergögn eru efnisleg undirstaða nýrrar kynslóðar vopna og búnaðar og eru einnig lykiltækni á hernaðarsviðinu í heiminum í dag. Hernaðarleg ný efnistækni er ný efnistækni sem notuð er á hernaðarsviðinu. Það er lykillinn að nútíma háþróuðum vopnum og búnaði og mikilvægur hluti af hátækni hersins. Lönd um allan heim leggja mikla áherslu á þróun nýrrar hergagnatækni. Að hraða þróun nýrrar hergagnatækni er mikilvæg forsenda þess að viðhalda herforystu.

Umsóknarstaða nýrra hergagna

Nýjum hergögnum má skipta í tvo flokka: byggingarefni og hagnýt efni eftir notkun þeirra. Þau eru aðallega notuð í flugiðnaði, geimferðaiðnaði, vopnaiðnaði og skipasmíði.

Álblöndu

Ál hefur alltaf verið mest notaða málmbyggingarefnið í hernaðariðnaðinum. Ál hefur einkenni lágþéttni, mikillar styrkleika og góða vinnsluárangurs. Sem byggingarefni, vegna framúrskarandi vinnslugetu þess, er hægt að gera það í snið, rör, hástyrktar plötur o.s.frv. með ýmsum þversniðum til að fullnýta möguleika efnisins og bæta íhluti. Stífleiki og styrkur. Þess vegna er álblendi ákjósanlegasta létt burðarefnið fyrir létt vopn.

Í flugiðnaðinum eru álblöndur aðallega notaðar til að framleiða skinn fyrir flugvélar, skilrúm, langa geisla og snyrta stangir. Í geimferðaiðnaðinum eru álblöndur mikilvæg efni fyrir burðarhluta skotvopna og geimfara. Á sviði vopna hafa álblöndur verið notaðar með góðum árangri. Það er mikið notað í fótgönguliða bardagabílum og brynvarðum flutningabílum. Nýlega þróað haubitsfesting notar einnig mikinn fjölda nýrra álefna.

Dregið hefur úr notkun álblöndu í fluggeimiðnaðinum á undanförnum árum, en það er enn eitt helsta burðarefni hernaðariðnaðarins. Þróunarþróun álblöndur er leit að miklum hreinleika, miklum styrk, mikilli seigleika og háhitaþol. Álblöndurnar sem notaðar eru í hernaðariðnaðinum eru aðallega ál-litíum málmblöndur, ál-kopar málmblöndur (2000 röð) og ál-sink-magnesíum málmblöndur (7000 röð).

Nýjar ál-litíum málmblöndur eru notaðar í flugiðnaðinum og er því spáð að þyngd flugvéla minnki um 8 til 15%; ál-litíum málmblöndur munu einnig verða burðarvirki fyrir geimfarartæki og þunnveggað eldflaugahylki. Með hraðri þróun geimferðaiðnaðarins er rannsóknaáhersla ál-litíum málmblöndur enn á að leysa vandamál lélegrar hörku í þykktarátt og draga úr kostnaði.

Magnesíumblendi

Sem léttasta verkfræðilega málmefnið hefur magnesíumblendi röð af einstökum eiginleikum eins og létt eðlisþyngd, mikill sérstyrkur og sérstakur stífleiki, góð dempun og varmaleiðni, sterk rafsegulvörn og góð titringsdempunareiginleikar, sem uppfylla þarfir mjög vel. af þörfum geimferða, nútíma vopna og búnaðar og annarra hernaðarsviða.

Magnesíum málmblöndur hafa margar notkunargildi í herbúnaði, svo sem skriðdreka sæti ramma, foringjaspeglar, byssuspeglar, gírkassahylki, vélarsíusæti, vatnsinntaks- og úttaksrör, loftdreifingarsæti, olíudæluhús, vatnsdæluhús, olíuvarmaskipti, olíusíuhús, ventlalok, öndunargrímur og aðrir hlutar ökutækja; taktísk loftvarnarflaugastuðningshólfa og skotfæri, veggplötur, styrktar rammar, stýrisplötur, skilrúm og önnur skotfæri Örvar; orrustuflugvélar, sprengjuflugvélar, þyrlur, flutningaflugvélar, ratsjár í lofti, loft-til-loft flugskeyti, skotfæri, gervi gervihnöttum og öðrum íhlutum geimfara. Magnesíum málmblöndur eru léttar í þyngd, hafa góðan sérstakan styrk og stífleika, góða titringsdeyfingu, sterka rafsegultruflanir og sterka hlífðargetu, sem getur uppfyllt kröfur hernaðarvara um þyngdarminnkun, hávaðadeyfingu, höggdeyfingu og geislavörn. Það gegnir mjög mikilvægu hlutverki í byggingu flugmála og landvarna og er lykilbyggingarefni sem þarf fyrir vopn og búnað eins og flugvélar, gervihnetti, eldflaugar og orrustuþotur og skriðdreka.

Títan álfelgur

Títan álfelgur hefur mikla togstyrk (441 ~ 1470MPa), lágan þéttleika (4,5 g/cm³), framúrskarandi tæringarþol og ákveðinn háhitaþol og góða lághitaþol við 300 ~ 550 gráður. Höggþol, það er tilvalið létt byggingarefni. Títan álfelgur hefur virknieiginleika ofurplasticity. Með því að nota superplastic myndunar-dreifingartengingartækni er hægt að gera úr málmblöndunni vörur með flókin lögun og nákvæmar stærðir með mjög lítilli orkunotkun og efnisnotkun.

Notkun títan málmblöndur í flugiðnaðinum er aðallega til að búa til byggingarhluta flugvéla, lendingarbúnað, burðarbita, vélþjöppudiska, blað og samskeyti; í geimferðaiðnaðinum eru títan málmblöndur aðallega notaðar til að búa til burðarhluta og ramma. , gasflöskur, þrýstihylki, túrbódæluhylki, solid eldflaugamótorhylki og stútar og aðrir hlutar. Snemma á fimmta áratugnum var byrjað að nota hreint títan í iðnaði á sumum herflugvélum til að framleiða burðarhluti eins og hitahlífar fyrir aftan skrokk, skotthúfur og hraðahemla; á sjöunda áratugnum stækkaði notkun títaníumblendis í mannvirki flugvéla til að fela í sér rennivalsaða flipa. , burðarþil, lendingarbúnaðarbitar og önnur meiriháttar álagsberandi mannvirki; síðan á áttunda áratugnum hefur notkun títaníumblendis í herflugvélum og hreyflum aukist hratt, allt frá orrustuþotum yfir í stórar hersprengjur og flutningaflugvélar. Það er notað á F14 og F15 flugvélum. Notkunin nemur 25% af burðarþyngd og notkun á F100 og TF39 vélunum nær 25% og 33% í sömu röð; eftir níunda áratuginn hafa títan álefni og vinnslutækni náð frekari þróun og B1B flugvél þarf 90.402 kíló af títan. Meðal núverandi títan málmblöndur í geimferðum er sú fjölnota a+b gerð Ti-6Al-4V málmblöndu sem er mest notuð. Á undanförnum árum hafa Vesturlönd og Rússland þróað tvær nýjar gerðir af títanblendi í röð. Þetta eru títan málmblöndur með mikinn styrk, mikla hörku, suðuhæfni og góða mótun, og títan málmblöndur með háan hita, mikinn styrk og logavarnarþol. Þessar tvær háþróuðu títan málmblöndur munu gegna mikilvægu hlutverki í framtíðar geimferðaiðnaði. hefur góða umsóknarhorfur.

Með þróun nútíma hernaðar þarf herinn fjölnota háþróaða haubitskerfi með miklum krafti, langt drægni, mikilli nákvæmni og skjótum viðbragðsgetu. Ein af lykiltækni háþróaða haubitskerfisins er ný efnistækni. Léttþyngd efna fyrir sjálfknúna stórskotaliðsturn, íhluti og brynvarðar ökutæki úr léttmálmi er óumflýjanleg þróun í þróun vopna. Á þeirri forsendu að tryggja gangverki og vernd eru títan málmblöndur mikið notaðar í hervopn. Notkun títan álfelgur fyrir 155 stórskotalið trýni bremsa getur ekki aðeins dregið úr þyngd, heldur einnig dregið úr aflögun stórskotaliðs tunnu af völdum þyngdaraflsins, og í raun bætt skotnákvæmni; nokkur flókin form á helstu orrustugeymum og fjölnota eldflaugum fyrir þyrlu-geymi. Íhlutirnir geta verið úr títan álfelgur, sem getur ekki aðeins uppfyllt frammistöðukröfur vörunnar heldur einnig dregið úr vinnslukostnaði hlutanna.

Í langan tíma í fortíðinni hefur notkun títan málmblöndur verið mjög takmörkuð vegna hás framleiðslukostnaðar. Undanfarin ár hafa lönd um allan heim þróað ódýrt títan málmblöndur til að draga úr kostnaði og bæta árangur títan málmblöndur. Í mínu landi er framleiðslukostnaður títan málmblöndur enn tiltölulega hár. Þar sem magn títan málmblöndur eykst smám saman, er leitin að lægri framleiðslukostnaði óumflýjanleg þróun í þróun títan málmblöndur.

Samsett efni

4.1 Samsett efni úr plastefni

Samsett efni sem byggjast á plastefni hafa góða mótunarvinnsluhæfni, mikinn sérstyrk, mikinn sértækan stuðul, lágan þéttleika, þreytuþol, höggdeyfingu, efnatæringarþol, góða rafeiginleika og lága hitaleiðni. Mikil afköst og önnur einkenni, það er mikið notað í hernaðariðnaðinum. Samsett efni sem byggir á plastefni má skipta í tvo flokka: hitaþolið og hitaþolið. Hitastillandi plastefni sem byggir á samsettum efnum eru tegund af samsettum efnum sem nota ýmis hitastillandi plastefni sem fylki og bæta við ýmsum styrkjandi trefjum; á meðan hitaþjálu plastefni eru tegund línulegra fjölliða efnasambanda sem hægt er að leysa upp í leysiefnum eða í Það mýkist og bráðnar í seigfljótandi vökva þegar það er hitað og harðnar í fast efni þegar það er kælt. Samsett efni sem byggir á plastefni hafa framúrskarandi alhliða eiginleika, undirbúningsferlið er auðvelt í framkvæmd og hráefnin eru nóg. Í flugiðnaðinum eru samsett efni úr plastefni notuð til að framleiða vængi flugvéla, skrokka, kanar, lárétta hala og ytri rásir vélar; á geimferðasviðinu eru plastefni byggt samsett efni ekki aðeins mikilvæg efni fyrir stýri, ratsjár og loftinntak, heldur einnig er hægt að nota það til að framleiða einangrunarskel eldflaugamótor brennsluhólfsins, og er einnig hægt að nota það. sem þurrkunarhitaþolið efni fyrir vélstútinn. Nýju samsettu sýanat plastefnin sem hafa verið þróuð á undanförnum árum hafa kosti þess að vera sterkur rakaþol, góðir rafbylgjuofna eiginleikar og góð víddarstöðugleiki. Þeir eru mikið notaðir við framleiðslu á burðarhlutum í geimferðum, aðal- og aukaburðarhlutum loftfara og ratsjárradóma.

4.2 Málmfylkissamsetningar

Samsett efni úr málmfylki hafa mikinn sértækan styrk, háan sértækan stuðul, góða háhitaafköst, lágan hitastækkunarstuðul, góðan víddarstöðugleika og framúrskarandi raf- og varmaleiðni og hafa verið mikið notuð í hernaðariðnaðinum. Ál, magnesíum og títan eru aðalfylki samsettra málmfylkisefna. Almennt má skipta styrkingarefnum í þrjá flokka: trefjar, agnir og whiskers. Meðal þeirra hafa agnastyrkt álfylkissamsett efni farið í líkan sannprófun, eins og notað er í F-16 orrustuþotum. Kviðugginn kemur í stað álfelgurs og stífleiki hans og líftími batnar til muna. Koltrefjastyrkt ál og magnesíum byggt samsett efni hafa ekki aðeins mikinn sérstakan styrk heldur einnig hitastækkunarstuðul nálægt núlli og góðan víddarstöðugleika. Þeir hafa verið notaðir með góðum árangri til að búa til gervi gervihnattafestingar, L-band planar loftnet, geimsjónaukar og gervi gervitungl. Parabolic loftnet osfrv.; kísilkarbíð ögn styrkt ál fylki samsett efni hafa góða háhita frammistöðu og slit eiginleika, og er hægt að nota til að búa til eldflaugar og eldflaugar íhluti, innrauða og leysir leiðsagnarkerfishluta, nákvæmni flugvélabúnað osfrv .; kísilkarbíð trefjar styrkt títan fylki Samsett efni hafa góða háhitaþol og oxunarþol og eru tilvalin burðarefni fyrir vélar með hátt hlutfall álags og þyngdar. Þeir eru nú komnir á prófunarstig háþróaðra véla. Á sviði vopnaiðnaðar er hægt að nota samsett efni úr málmfylki í skottstöðuðum herklæðum með stórum gæðaflokki, þyrlu-/sprengjuvarnarhylki fyrir fjölnota eldflaugar og aðra íhluti til að draga úr þyngd sprengjuoddsins. og bæta bardagahæfileika.

4.3 Keramik fylki samsett

Samsett efni úr keramikfylki eru almennt heiti yfir efni sem nota trefjar, whiskers eða agnir sem styrkingar og eru sameinuð keramikfylki í gegnum ákveðið samsett ferli. Það má sjá að keramik fylki samsett efni setja annan áfanga inn í keramik fylkið. Fjölfasa efni sem eru samsett úr íhlutum vinna bug á eðlislægri brothættu keramikefna og hafa orðið virkasti þátturinn í núverandi efnisfræðirannsóknum. Samsett efni úr keramikfylki hafa eiginleika lágþéttleika, mikillar sértækrar styrks, góðra varmavélafræðilegra eiginleika og hitaáfallsþols. Þau eru eitt af helstu stuðningsefnum fyrir framtíðarþróun hernaðariðnaðar. Þrátt fyrir að keramikefni hafi góða háhitaeiginleika eru þau einnig brothætt. Aðferðir til að bæta stökkleika keramikefna eru meðal annars herða á fasabreytingum, herða örsprungu, herða á dreifðum málmum og stöðuga herða trefja. Samsett efni úr keramikfylki eru aðallega notuð til að búa til stútventla fyrir gastúrbínuvélar í flugvélum, sem gegna mikilvægu hlutverki við að bæta þrýstingshlutfall mótorsins og draga úr eldsneytisnotkun.

4.4 Kolefni-kolefni samsett efni

Samsett efni úr kolefni og kolefni eru samsett efni sem samanstanda af styrkingu koltrefja og kolefnisfylki. Kolefni-kolefni samsett efni hafa röð af kostum eins og hár sértækur styrkur, gott hitalostþol, sterka brottnámsþol og hönnunarhæfan árangur. Þróun kolefnis-kolefnis samsettra efna er nátengd kröfum geimferðatækninnar. Frá því á níunda áratugnum hafa rannsóknir á kolefnis-kolefni samsettum efnum farið inn á stig til að bæta frammistöðu og auka notkun. Í hernaðariðnaðinum eru mest áberandi notkun kolefnis-kolefnis samsettra efna andoxunarkolefni-kolefni nefkeiluhetturnar og vængjaframbrúnir geimferja. Stærsta kolefnis-kolefnisvaran eru bremsuklossar yfirhljóða flugvéla. Samsett efni úr kolefni og kolefni eru aðallega notuð sem afnámsefni og hitauppbyggingarefni í geimferðum. Nánar tiltekið eru þeir notaðir sem nefkeiluhettur fyrir eldflaugaodda á milli heimsálfa, trausta eldflaugastúta og frambrúnir geimferjuvængja. Straumþéttleiki háþróaðra kolefnis-kolefnis stútefna er 1,87 ~ 1,97 g/cm3 og togstyrkur hringsins er 75 ~ 115 MPa. Endalokar nýlega þróaðra langdrægra millilandaflauga nota næstum öll samsett efni úr kolefni og kolefni.

Með þróun nútíma flugtækni heldur hleðslumassi flugvéla áfram að aukast og fluglendingarhraði heldur áfram að aukast, sem setur fram meiri kröfur um neyðarhemlun flugvéla. Samsett efni úr kolefni og kolefni eru létt í þyngd, þola háan hita, gleypa mikið magn af orku og hafa góða núningseiginleika. Þeir eru mikið notaðir í háhraða herflugvélum til að búa til bremsuklossa.

ofursterkt stál

Ofurhástyrkt stál er stál með flæðistyrk og togþol sem er yfir 1200 MPa og 1400 MPa í sömu röð. Það er rannsakað og þróað til að uppfylla kröfur um hástyrktarefni fyrir mannvirki flugvéla. Vegna aukinnar notkunar á títan málmblöndur og samsettum efnum í flugvélum hefur dregið úr magni stáls sem notað er í flugvélar, en lykilburðarhlutir flugvéla eru enn úr ofur-hástyrktu stáli. Sem stendur er hið alþjóðlega dæmigerða lágblendi, ofurhástyrkt stál 300M dæmigert stál fyrir lendingarbúnað flugvéla. Að auki er lágblendi, ofur-hástyrkt stál D6AC dæmigert efni fyrir solid eldflaugamótor hlíf. Þróunarþróun ofur-hástyrks stáls er að bæta stöðugt hörku og streitutæringarþol á sama tíma og það tryggir ofurháan styrk.

Háþróuð háhita málmblöndur

Háhita málmblöndur eru lykilefni fyrir raforkukerfi geimferða. Háhita málmblöndur eru málmblöndur sem þola ákveðna streitu við háan hita upp á 600 ~ 1200 gráður og hafa andoxunar- og tæringargetu. Þau eru ákjósanleg efni fyrir túrbínudiska fyrir geimhreyfla. Samkvæmt mismunandi fylkisþáttum er háhitablöndur skipt í þrjá flokka: járn-undirstaða, nikkel-undirstaða og kóbalt-undirstaða. Véltúrbínuskífur voru gerðar úr fölsuðum háhita málmblöndur fram á sjöunda áratuginn. Dæmigert einkunnir eru A286 og Inconel 718. Á áttunda áratugnum notaði bandaríska GE Company hraðstorknandi duft Rene95 álfelgur til að búa til CFM56 túrbínuskífuna, sem jók verulega hlutfall þrýstings og þyngdar. , vinnsluhitastigið er verulega aukið. Síðan þá hafa duftmálmvinnslutúrbínuskífur þróast hratt. Nýlega hafa Bandaríkin tekið upp hraðstorknunarferli með úðaútfellingu til að framleiða háhita álflúrbínudiska. Í samanburði við háhita málmblöndur í duftformi er ferlið einfalt, kostnaðurinn minnkar og það hefur góða frammistöðu í smíðavinnslu. Það er undirbúningstækni með mikla þróunarmöguleika.

Wolfram ál

Volfram hefur hæsta bræðslumark meðal málma. Framúrskarandi kostur þess er sá að hátt bræðslumark færir efninu góðan háhitastyrk og tæringarþol. Það hefur sýnt framúrskarandi eiginleika í hernaðariðnaðinum, sérstaklega í vopnaframleiðslu. Í vopnaiðnaðinum er það aðallega notað til að búa til sprengjuodda ýmissa brynjagnýjandi skotvopna. Volfram álfelgur notar duftformeðferðartækni og stóra aflögunarstyrkingartækni til að betrumbæta korn efnisins og lengja kornstefnuna og bæta þannig styrkleika, seigleika og skarpskyggni efnisins. Wolfram kjarnaefnið í tegund 125 II brynjagötandi skothylki sem þróað er af okkar landi er W-Ni-Fe, sem notar breytilegan þéttleika samþætta hertuferli. Meðalafköst þess nær togstyrk upp á 1.200 MPa, lenging upp á meira en 15% og tæknilega bardagavísitölu upp á 2,{10}} metra. Fjarlægð kemst í gegnum 600 mm þykka einsleita stálbrynju. Sem stendur er wolfram álfelgur mikið notaður sem kjarnaefni fyrir stóra bardaga skriðdreka brynjagöt skot í stórum stærðarhlutföllum, lítil og meðalstór vígvörn gegn flugvélum og ofur-háhraða hreyfiorku brynjagöt skot, sem gerir það að verkum að ýmis brynjagöt skotfæri hafa öflugri skarpskyggni.

millimálmsambönd

Millimálmsambönd hafa langdrægar skipulagðar ofurgrindur og viðhalda sterkum málmtengjum, sem gefur þeim marga sérstaka eðlisfræðilega, efnafræðilega og vélræna eiginleika. Millimálmsambönd hafa framúrskarandi hitastyrk og hafa orðið mikilvæg ný háhita burðarefni sem hefur verið rannsakað á virkan hátt heima og erlendis á undanförnum árum. Í hernaðariðnaðinum hafa millimálmsambönd verið notuð til að framleiða hluta sem standast hitauppstreymi. Sem dæmi má nefna að bandaríska Puau Company framleiðir JT90 gastúrbínuvélarblöð, bandaríski flugherinn notar títanál til að búa til snúningsblöð fyrir litlar flugvélahreyfla osfrv., og Rússland notar títan Ál millimálmblöndur koma í stað hitaþolinna málmblöndur sem stimplakóróna , sem bætir afköst vélarinnar til muna. Á sviði vopnaiðnaðar er túrbínuefnið fyrir skriðdrekahreyfilinn K18 nikkel-undirstaða háhita álfelgur, sem hefur áhrif á hröðunarframmistöðu geymisins vegna mikils eðlisþyngdar og upphafstregðu. Títan-ál millimálmsambönd og íhlutir þeirra eru úr súráli og kísilkarbíðtrefjum. Auka samsetta létta og hitaþolna nýja efnið getur bætt byrjunarafköst skriðdrekans til muna og bætt lifun hans á vígvellinum. Að auki er einnig hægt að nota intermetallic efnasambönd í ýmsum hitaþolnum hlutum til að draga úr þyngd og bæta áreiðanleika og bardaga frammistöðuvísa.

burðarkeramik

Keramikefni eru ört vaxandi hátækniefni í heiminum í dag. Þau hafa þróast frá einfasa keramik yfir í fjölfasa samsett keramik. Byggingarkeramikefni hafa góða notkunarmöguleika í hernaðariðnaðinum vegna margra framúrskarandi eiginleika þeirra eins og háhitaþol, lágan þéttleika, slitþol og lágan varmaþenslustuðul.

Undanfarin ár hefur verið unnið umfangsmikið rannsóknastarf á burðarkeramik fyrir hervélar hér heima og erlendis. Til dæmis hafa litlar hverflar fyrir forþjöppur véla verið teknar í notkun; Bandaríkin hafa innbyggt keramikplötur efst á stimplinum, sem hefur aukið endingartíma stimpilsins til muna og einnig bætt hitauppstreymi vélarinnar. Þýskaland setur keramikhluta í útblástursportið til að bæta skilvirkni útblástursportsins. Stimpillinn og strokkafóðrið á litlu Stirling kæliskápnum á erlendum innrauðum hitamyndavélum eru úr keramikefni, með líftíma allt að 2,000 klukkustundir; kraftur flugskeytisins er veittur með byssupúðargasi, en byssupúðurleifar í gasinu hafa neikvæð áhrif á gyroscope. Miklar skemmdir. Til að útrýma leifum í gasinu og bæta höggnákvæmni eldflaugarinnar er nauðsynlegt að rannsaka keramik síuefni sem henta fyrir eldflaugar byssupúðurgas sem vinnur við 2000 gráður. Á sviði vopnaiðnaðar er burðarkeramik mikið notað í forþjöppuhverflum fyrir aðalbardagatankvélar, stimpla toppa, útblástursportinnlegg osfrv., og eru lykilefni fyrir ný vopn og búnað. Sem stendur nær útvarpstíðniþörfin fyrir 20-30 mm kaliber vélbyssur meira en 1.200 skotum á mínútu, sem gerir brottnám hlaupsins mjög alvarlegt. Hátt bræðslumark og efnafræðilegur stöðugleiki við háan hita í keramik er notað til að bæla niður alvarlega tunnueyðingu á áhrifaríkan hátt. Keramikefni hafa mikla þjöppunarþol og skriðþol. Með sanngjarnri hönnun geta keramikefni viðhaldið þrívíddarþjöppunarástandi og sigrast á stökkleika þeirra. , til að tryggja örugga notkun keramikfóðra.