现代军事装备材料的特点
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军用新材料技术的应用进展[摘要] 介绍了在武器装备发展过程中军用新材料技术的重要性和新特点,阐述了军用新材料技术在军事中的应用前景。
[关键词]军用新材料技术武器装备应用所谓新材料,是指那些新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能的材料,发展方向是高性能、多功能、复合化、智能化和低成本。
军用新材料技术是指用于制造各种作战平台、打击系统和军用信息系统等先进军事装备的高性能材料或新兴材料的研制与应用技术,它是介于基础科技与应用科技之间的应用性基础技术。
该技术的应用可显著提高武器装备的战技水平和全天候作战能力,不仅对改造现役和在研武器装备,使其实现轻量化、功能化和高性能化,而且对下一代武器装备的小型化、信息化和高智能化等都起着举足轻重的作用。
1军用新材料技术的重要性1.1 军用新材料技术是发展武器装备的物质基础现代科学技术的发展已表明,每一次重大技术的出现往往依赖于新材料的发展。
电子技术的发展依赖于半导体材料的发展;战略导弹、战术导弹和卫星的发展依赖于先进复合材料技术的发展;新型的复合装甲材料技术(即抗弹陶瓷和树脂基复合材料技术等)使坦克的防护迎来了新的发展机遇;工程塑料在枪械上的应用,使世界枪械研究徘徊不前的局面得以打破。
因此,世界军事强国对军用新材料技术的研制与发展投入了专门资金以确保武器装备的发展。
1.2 军用新材料技术的性能与水平是决定武器装备性能与水平的重要因素高效低成本树脂及弹箭复合材料研制成功及其在战略和战术弹箭上的应用(如:kevlar纤维增强环氧复合材料弹箭壳体),显著改进了武器装备战技指标,大大地增加了战略导弹的射程。
1.3 新技术是确保和提高武器装备生存能力的关键技术装甲防护主要依赖于装甲钢、抗弹陶瓷和树脂基复合材料等技术;其隐身防护主要依赖于先进的隐身涂料和吸波材料技术。
弹箭武器的防护除采用热防护材料、耐烧蚀材料外,其隐身防护主要取决于吸波和透波高分子材料技术。
1.4 军用新材料技术的应用可导致一种新型武器装备产生和新型作战模式形成运用纳米材料技术可改性现用材料,提高其刚性、强度、耐热性,并赋予其功能特性。
金属材料在武器装备方面的应用班级:机械E14 学号:41304022 姓名:张梦渊在常规兵器用材料中,金属材料约占80%,其中又以钢铁材料占主导地位。
但是,随着兵器的现代化发展,高性能的有色金属装甲材料、结构特殊功能材料和复合材料的乃是在迅速增加,对处理器战术技术性能的提高超到越来越大的作用。
一、铝合金装甲车体材料为了减轻重量和提高防护性能,国外铝装甲的使用从50年代就开始了,到现在已经历了四个发展阶段,即由高韧可焊Al-Mg系合金装甲发展成中强可焊Al-Zn-Mg系装甲,再发展到铝合金间隙叠层装甲和铝合金装甲附加复合装甲。
使用铝装甲的车辆也由装甲输送车,发展到轻型坦克、步兵战车和中型主战坦克。
英国进行的均质铝装甲材料D54S(Al-Mg系)与IT80装甲钢(Ni-Cr-Mo钢)防护性能的实验比较表明:在相同面密度(板材单位面积上的重时相等)的情况下,对榴弹破片的防护能力铝装甲优于钢,在入射角为30-45°范围内,对小口径弹(7.62mm硬芯穿甲弹)铝不如钢,但是随着弹丸走私的增大,入射角的增大或减小,铝装甲防护的优越性就显示出来了。
而且,铝装甲的性还在于它可以大幅度提高国体风度,可在其上采用焊接铝合金构件,以达到减轻重量的“连锁反应“的效果。
我国60年代中即开始铝装甲材料研究,新型LC52铝装甲材料已在部分战车上使用。
铝装甲今后的发展方向,仍是研究抗弹性更好的均质材料和复合装甲材料。
二、铝合金结构材料1. 变形铝合金为减重,现在几乎所有的兵器都尽可能多的采用铝合金结构件。
在坦克车辆方面,以英国“蝎“式坦克为例,其使用的变形铝合金除装甲车体外,还有平衡时连杆底座、刹车盘、转向节、履带松紧装置、诱导轮、负重轮、炮塔座圈、烟幕发射器、弹药架、贮藏舱、油箱、座椅、、管路等。
目前,各国的架桥坦克和渡河舟桥的桥体,采用铝合金焊接结构,与原负结构相比,可使桥长由18m左右增加到22-27m,载重量也增加到50-60t。
军用装备研发与创新随着现代科技的飞速发展,军用装备的技术水平和数量在不断提高和增加,成为维护国家安全和实现全面国防现代化的重要保障。
在这个背景下,军用装备研发与创新成为了军事领域中不可或缺的一环。
一、军用装备研发军用装备研发是指通过创新和开发新型装备,提高军事科技水平,满足现代作战需要,强化军队的作战力量和实现本土化生产,从而保障国家的国防和安全。
军用装备被军事工业、航空航天、电子信息、机械制造、化工等产业涵盖。
军用装备研发是一项非常复杂的工作,需要充分的科技力量、财政投入和人文关怀。
1.电子信息技术在现代化战争中,电子信息技术的应用更加广泛,成为先进装备的主要特征。
军队需要一系列的电子信息技术装备,包括通信设备、雷达设备、电子对抗设备等。
军用装备研发也开始了“智能化”和“网络化”的技术转型。
2.新材料研发战争无疑是极其惨烈的,因此在设计和制造装备时,必须保证其稳定性、耐久性和防护性能。
在需求的推动下,军用新材料研发与应用也较为活跃,如轻量化复合材料、高性能合金、高强度材料等技术得到广泛应用。
二、军用装备创新军用装备创新是指在现有技术基础上进行改进和创新,开发新型产品和技术,增强装备的性能和功能,提高军事实力。
军用装备创新成果的推广和应用将促进军事现代化水平的提高,进而增强国际竞争力。
目前,军用装备创新已成为军事研究领域的热点话题。
1.智能化系统军用装备的智能化系统创新是在现有的装备上加入更加智能化的设备,使其具备更多的判断和分析能力。
智能化系统除了能够提升士兵的智能,还能够在操作过程中减少对士兵的要求,从而大大提高装备的稳定性和针对性。
2.仿真技术军用装备创新运用了仿真技术,可以有效地提高装备的试验效率,并降低试验成本。
仿真技术不仅可以加速装备的研制,还可以大大拓宽装备的试验范围,使其适用于各种可能的试验情况。
三、可持续发展军用装备研发和创新需要不断进行可持续发展。
可持续发展被认为是一种全球性的理念,拥有很高的实践意义。
金属材料在军事装备中应用金属材料在军事装备中的应用计算机与通信工程学院通信1304 徐阳41356115 人类社会的发展历程,是以不同材料的使用为主要标志的。
历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。
对材料的认识和利用能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。
而金属材料进入人类的视野是公元前6000年以前,到公元前4000年以后,人类开始制造并大量使用青铜器,青铜器在人们的生产、生活中占据重要地位,青铜时代成为人类利用金属材料的第一个时代。
逐步出现并日益频繁的战争迫使当时的人们制作武器。
而最早应用于军事装备的金属材料同样是铜,如在埃及发现的公元前3500年前后的铜刀、斧以及匕首还有在塞尔维亚的普罗库普列发现的铜斧,都是将铜应用于军事装备的早期范例。
在我国,青铜兵器最早出现在夏王朝。
到了商代,随着青铜冶铸技术的提高,青铜兵器得到了进一步的发展,制品有长杆格斗兵器戈、矛、斧,近身格斗兵器短柄刀、剑,远程攻击的复合兵器弓箭,防护装具青铜胄、皮甲、盾等。
商代以后,铜的采掘和青铜冶铸业得到比较大的发展。
春秋战国时期还出现了青铜复合剑,这种剑的脊部和刃部分别用含锡量不同的青铜铸成,既有比较高的刺杀力,又经久耐用,是青铜兵器制造技术提高的一个重要标志。
我国虽然在春秋晚期才进入铁器时代,但是河北藁城出土的铁刃铜钺说明,我们的祖先在商代,已经能够使用陨铁制成比较锋利的钺刃,以后再在浇铸青铜钺身时合在一起,制成铁刃铜钺。
到战国晚期,已经比较好地掌握了块炼铁固态渗碳炼钢技术,炼成质地比较好的钢,为制造钢铁兵器提供了原材料。
到了西汉,由于淬火技术的普遍推广,钢铁兵器的使用越来越普遍,军队装备钢铁兵器的比例不断上升。
钢铁兵器正式装备部队后,因为硬度和韧度都明显地优于青铜,在西汉末年时,钢铁兵器几乎已完全取代了青铜,进入了一个全新的时代。
宋代以后,钢铁兵器虽然仍在发展,但是它们的战斗作用同逐渐发展的火器相比,便退居次要地位。
南宋后期,由于火药的性能已有很大提高,人们可在大竹筒内以火药为能源发射弹丸,并掌握了铜铁管铸造技术,具有现代枪械意义雏形的新式兵器火铳出现。
火箭导弹的结构设计与材料选择轻量化与可靠性的平衡火箭导弹的结构设计与材料选择:轻量化与可靠性的平衡导言火箭导弹作为现代军事装备的重要组成部分,其结构设计与材料选择对于轻量化与可靠性的平衡至关重要。
本文将探讨火箭导弹的结构设计原则和材料选择策略,以实现在保证可靠性的前提下实现轻量化目标。
一、结构设计原则1. 整体布局设计火箭导弹的整体布局设计需要考虑载荷容量、姿态控制和稳定性等因素。
一般而言,火箭导弹可分为弹头、导引系统、推进系统和结构体等主要部分。
其中,弹头负责携带弹药,导引系统控制导弹的飞行路径,推进系统提供动力。
各个部分应协调工作,确保整体结构的强度和稳定性。
2. 结构强度优化火箭导弹在发射后可能会面临高温、高速等极端环境,因此结构强度优化是确保导弹正常工作的关键。
在设计中,应结合材料的力学性能和载荷情况,合理确定各部分的尺寸和厚度。
同时,采用结构增强和阻尼措施,提高导弹的抗振能力和耐久性。
3. 热保护设计火箭导弹在大气层内高速飞行时,会因大气摩擦产生巨大的热量。
为了保护导弹的结构和内部设备,需要进行热防护设计。
这包括使用耐高温材料、采用隔热涂层和导热结构等措施,有效降低导弹的表面温度,保证导弹正常工作。
二、材料选择策略1. 轻质高强材料为了实现导弹的轻量化目标,选择轻质高强材料是必要的。
常见的轻质高强材料包括复合材料、钛合金和高强度钢等。
复合材料具有优异的比强度和抗热性能,适用于导弹结构和外壳等部分的制造;钛合金具有低密度和高强度,适用于导弹的耐热部件;高强度钢则适用于导弹的连接件和支撑结构。
2. 抗腐蚀材料火箭导弹在储存和使用过程中可能会接触到各种腐蚀性介质,因此在材料选择上需要考虑抗腐蚀性能。
不锈钢和镀层材料是常用的抗腐蚀材料,可以有效延长导弹的使用寿命。
3. 高温材料火箭导弹在飞行过程中会面临高温环境,因此需要选择具有良好耐高温性能的材料。
钨合金、陶瓷复合材料和耐火陶瓷等材料适用于导弹的耐热零部件和热防护结构。
特种材料有哪些特种材料是指在特定工程或产品中具有特殊功能和性能的材料。
它们通常具有特殊的物理、化学或机械性质,能够满足特定的工程需求。
特种材料在现代工业和科技领域中扮演着重要的角色,广泛应用于航空航天、军事装备、能源开发、医疗器械等领域。
下面我们将介绍一些常见的特种材料。
1. 钛合金。
钛合金是一种具有高强度、耐腐蚀性和轻质的特种材料,被广泛应用于航空航天和航空发动机制造领域。
它具有优异的机械性能和耐高温性能,能够满足航空航天领域对材料强度和耐腐蚀性的要求。
2. 碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料,具有高强度、高模量、低密度和耐腐蚀性等优良性能。
它被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域,能够有效减轻结构重量,提高产品性能。
3. 隐身材料。
隐身材料是一种具有良好的电磁波吸收性能和低雷达反射截面的特种材料,能够有效降低飞机、舰船等军事装备的被侦测概率。
隐身材料被广泛应用于军事领域,是提高军事装备隐身性能的关键材料。
4. 超高分子量聚乙烯。
超高分子量聚乙烯具有极高的分子量和优异的耐磨性能,被广泛应用于防弹材料、输送带、轴承等领域。
它具有出色的抗冲击性能和耐磨损性能,能够有效保护人身安全和延长机械设备的使用寿命。
5. 高温合金。
高温合金是一类能够在高温、高压和腐蚀环境下保持稳定性能的特种材料,被广泛应用于航空发动机、燃气轮机、化工设备等领域。
它具有优异的耐高温、耐氧化和耐腐蚀性能,能够满足高温工作环境的要求。
以上就是关于特种材料的介绍,这些特种材料在各自领域都具有重要的应用价值,为现代工业和科技的发展做出了重要贡献。
希望本文能够帮助您更加深入地了解特种材料的特性和应用。
2012年 第4期 物流工程与管理第34卷 总第214期 LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT 【收稿日期】2012-03-12 【作者简介】张桂勋(1983-),男,辽宁沈阳人,总后华北军用物资采购局采购五处正连职助理员。
董秋楠(1982-),男,河北遵化人,上尉,66113部队副营职干事。
军事物流doi:10.3969/j.issn.1674-4993.2012.04.034世界主要国家军事采购的特点及对我军的启示□ 张桂勋1,董秋楠2(1.总后勤部华北军用物资采购局 采购五处,河北 石家庄 050000;2.中国人民解放军装备学院,北京 100071)【摘 要】军事采购是把国家国防经济力转化为军队战斗力的重要渠道,是联接军事生产与军事消费的桥梁,也是联系市场与战场的纽带。
文中介绍了美、英等世界主要国家军事采购的主要特点,从而对我国军事采购管理体制、法律法规、运行机制、专业人才队伍和信息化建设等方面得出了有益的启示。
【关键词】世界主要国家;军事采购;特点;启示【中图分类号】E233 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4993(2012)04-0077-02The Procurement of the World's Major National Military and our Military□ ZHANG Gui-xun 1, DONG Qiu-nan 2(1.The fifth Procurement office of North China's military supplies procurement agency in General Logistics Department,Shijiazhuang 050000;2.Institute of the Chinese People's Liberation Army equipment,Beijing100071,China)【Abstract 】Military procurement is an important channel to the national defense economic power into military power,it is not only connected to the bridge of military production and military spending, but also contact the bond market and the battlefield.This article describes the main features of the military procurement in the United States, Britain and other major countries, useful insights on China's military procurement and management system, laws and regulations, the operating mechanism, the team of professionals and information technology.【Key words 】the world's major countries; military procurement ; feature; Enlightenment国家军事采购是指国家或国家授权的负责武器装备采购的部门,以市场主体(采购人)的身份,在国家宏观计划(指国家的军事订货计划)的指导下,通过招标或竞争性谈判选择武器装备生产单位,并与其签订订货合同,得到武器装备和其他军用物资的一种采购活动。
复合材料在装甲装备轻量化研究中的应用【摘要】装甲装备轻量化是现代战争对装甲装备提出的重要要求之一,而复合材料具有质量轻,比强度和比模量高,耐腐蚀以及力学性能可设计性强等一系列优点,受到了军事领域越来越广泛的重视。
本文综述了复合材料在装甲装备等军事领域轻量化研究中的进展及应用情况,并提出复合材料在军事领域中具有广阔的应用前景,我国需进一步加强复合材料的开发及应用,以适应现代战争的需求。
【关键词】复合材料;装甲装备;轻量化重量是影响装甲装备实现战场快速反应能力的主要因素之一,现代高技术战争对装甲装备的重量指标提出了极为苛刻的要求,即在满足高抗弹性的前提下,具有轻量化、高性能化、高机动灵活性等。
发达国家无一不投入巨资,研究和探索装甲装备的轻量化,广泛采用复合材料来减轻装甲装备的重量。
复合材料在装甲装备的应用已从简单的非承力件向结构件、动力系统乃至大型整体部件发展,以期减轻装甲装备重量,提高装甲装备的机动性,增加携弹量和野战辅助系统用量,提高装甲装备及士兵战场生存和作战能力[1]。
1.树脂基复合材料的应用树脂基复合材料具有良好的成形工艺性、高的比强度、高的比模量、低的密度、抗疲劳性、减震性、耐化学腐蚀性、良好的介电性能、较低的热导率等特点,广泛应用于军事工业中。
树脂基复合材料可分为热固性和热塑性两类。
热固性树脂基复合材料是以各种热固性树脂为基体,加入各种增强纤维复合而成的一类复合材料;而热塑性树脂则是一类线性高分子化合物,它可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后硬化成为固体。
树脂基复合材料具有优异的综合性能,制备工艺容易实现,原料丰富。
装甲装备应用树脂基复合材料始于20世纪70年代,为满足装甲车辆防护系统和轻量化需求而用树脂基复合材料制造坦克复合装甲。
前苏联T-72,T-80主战坦克成功的将树脂基复合材料用于装甲防护,大幅度提高了防护能力。
美国和英国在研究中将树脂基复合材料作为主战装备车体的首选材料,主要原因在于采用新型树脂基复合材料不仅可减小雷达反射截面积,而且还可减轻坦克的质量。
浅谈聚脲材料在军事领域的应用温喜梅㊀王宝柱㊀郭焱㊀李永岗㊀王伟(青岛爱尔家佳新材料股份有限公司㊀山东青岛266100)摘㊀要:简要介绍了聚脲材料的主要性能特点及其在军事领域的应用,特别介绍了其在水面舰艇㊁潜艇与鱼雷㊁军用车辆㊁军需防护用具㊁防弹防爆方舱及军用永久工程防护涂层等方面的应用进展㊂关键词:聚脲材料;喷涂聚脲;军事领域;防护材料中图分类号:TQ333 95㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005-1902(2020)06-0035-03㊀㊀常规的防腐材料主要有环氧树脂㊁聚氨酯和乙烯基酯等,因其耐磨性㊁耐冲击性㊁耐候性一般,且施工复杂㊁不环保,已不能满足军事领域防腐与防护的应用要求㊂而喷涂聚脲材料与聚氨酯相比固化快,施工受环境温湿度影响小;与环氧树脂相比在力学性能㊁一次成膜厚度㊁柔韧性和环保等方面具有明显优势,目前已在防水㊁防腐及军事防护等领域得到了广泛的应用[1]㊂在防护应用领域,由于喷涂聚脲材料比普通材料固化速度快㊁施工便捷㊁立面连续喷涂不流挂,喷涂于产品表面成型后短时间内即可运输,不发生粘连,尤其适用于工位数目受限条件下的大批量生产㊂聚脲材料应用范围广泛,国内外每年都会发现关于聚脲材料新的应用领域及方向㊂本文重点介绍了近年来其在军事领域中的推广应用情况㊂1㊀在水面舰艇防腐中的应用每年因撞击海岸或暗礁导致防腐涂层破坏的舰艇或冲锋舟不计其数,海水及盐雾的腐蚀,会使船体的损坏情况进一步恶化㊂美国有统计数据表明,船体的维护几乎耗费了整个维修过程的大半时间㊂因此为控制维修成本,美国海军研究实验室开发合成了一款快速固化的聚脲保护涂层,并已于1999年在船舰(如内部舱室㊁舵板和潜艇防滑甲板)上得到了实际运用[2]㊂舰艇长期处于海洋环境中,优异的抗暴晒性㊁抗附着性和耐腐蚀性是舰艇甲板漆必须具备的性能㊂同时,因人员会在甲板上频繁往来走动,且有时在甲板上进行设备或器械的装卸,所以甲板漆必须具备优异的抗冲击性和耐磨性㊂美国海军在其舰船甲板上使用了脂肪族聚脲涂层进行防腐防护[3]㊂应用表明,聚脲材料性能优于传统材料,兼具耐磨㊁抗冲击和优异防腐蚀的特点,能改善防腐效果㊁延长使用寿命,且迅速固化㊁环保无污染㊂2㊀在潜艇与鱼雷阻尼吸声中的应用应用到潜艇㊁鱼雷等水下潜行设备表面的阻尼吸声聚脲材料,有减振降噪性能,可躲避声纳探测,达到隐形效果㊂除了材料本身应有良好的阻尼性能,聚脲可一次成膜㊁成膜厚度可调且固化速度快等特点也是选材需要考虑的㊂另外,聚脲表面平滑,能够减小水流带给壳壁的脉动压力,降低运动设备辐射噪声㊂例如通过调整材料的弹性㊁伸长率和硬度等指标制备的具有海豚表皮及皮下脂肪组织力学特性的喷涂聚脲复合柔性减阻涂层,应用在水下运动物体表面,在4m/s的水流流速下,减阻作用能达到12% 15%;在3 10m/s的水流流速下,普通柔性阻尼涂层减阻率平均为5 18%,而该复合涂层减阻率平均为6 84%,远高于普通涂层的平均水平[4]㊂美国仿生学家现已使用聚脲材料合成了可附于鱼雷表面的柔性人造海豚皮涂层,在一定速度下,该涂层阻尼效果较为明显[5]㊂3㊀在军用车辆防爆破中的应用聚脲复合材料在欧美地区已成功使用到军用车辆(如装甲车㊁坦克等)抗爆防护领域㊂美国海军陆战队研究部门通过相关的研究发现,聚脲材料不仅具有较高的力学强度㊁耐冲击性及吸能性,而且具有优良的柔韧性㊁弹性和耐腐蚀性,能够有效地提高车㊃53㊃2020年第35卷第6期2020.Vol.35No.6聚氨酯工业POLYURETHANEINDUSTRY辆底盘和车身的抗石击和防腐能力[6-7]㊂2004年美国海军陆战队研究部门发现,在Humvee(悍马㊁快速军车)底部喷涂聚脲弹性体涂层可有效地减小爆炸或榴霰弹对车辆和人员的伤害㊂为进一步提高阻尼性能,可在B组分的制备过程中引入不同含量的酚醛树脂进行改性,同时通过添加具有片状结构的超细云母粉,使之与基体树脂形成无数个 微观约束阻尼结构 ,使聚脲材料具有较高的吸能性,与车辆底部复合装甲相结合,可有效地抵御破甲射流侵彻,降低破甲型反坦克地雷爆轰波及爆炸物碎片对车辆破坏,同时可降低各种介质的渗透速率,提高材料的防腐蚀性能[8]㊂将其应用到车体内表面或地板表面,在装饰车辆和增强耐磨性能的同时,还能减小噪音和振动,增加乘车舒适度[9]㊂4㊀在军需用具单兵防护中的应用士兵在作战㊁训练或解决突发事故时应注意安全防护,穿戴或配备好训练服㊁防弹衣㊁头盔以及盾牌等防护用具㊂这些安全防护用具需要具备抗冲击㊁耐高低温㊁不易燃㊁不易破碎等特点,使其在使用过程中能够起到包覆及防护作用,尤其是头盔㊁盾牌和防弹衣㊂聚脲作为一种新型防护涂层,施工工艺简单,能够根据需要在防护用具的任意曲面喷涂成光滑平面或磨砂面,且不流挂,很好地满足上述要求[10]㊂另外聚脲防护涂层无毒无害,还可根据实际需要来调整涂层颜色,达到美观和隐蔽被喷涂目标的效果㊂目前青岛爱尔家佳新材料股份有限公司生产的聚脲防护材料已被北京普凡防护科技有限公司㊁山东新兴防护装备制造有限公司和湖南中泰特种装备有限责任公司等广泛应用在军需用具的头盔㊁插板及盾牌的防护上㊂5㊀在防弹防爆方舱中的应用防弹防爆方舱是一类能够广泛使用在海陆空及武警部队等多个领域的装载体,具体应用包括武器装备㊁后勤保障㊁技术支持甚至通讯系统等等[11]㊂它能够快速装卸㊁便于运输,可以对使用人员和使用设备起到最大程度的保护作用㊂现今方舱使用的防爆防弹材料一般是防弹玻璃㊁金属板㊁各类复合材料(如纤维㊁陶瓷等)和弹性体材料㊂但是这些材料中很多自身都存在重要缺陷,严重限制了其应用,比如钢铁材料密度大重量重,某些高性能合金质轻但价格高昂等㊂采用轻质高强的纤维增强聚脲弹性体复合防弹防爆材料,与钢铁金属材料相比能够大大减轻军用方舱重量[12]㊂弹性聚合物材料对子弹的耗能减速机理是,当子弹高速射击而来时,弹性体会受到巨大的冲击力,此时的应变速率能达105s-1,弹性体材料在较高频率下,玻璃化转变温度会升高,导致玻璃化转变发生变化,同时在这种动态力学条件下,应力会跟不上应变的变化,而出现滞后生热,消耗大量能量,从而达到阻尼防弹的效果㊂6㊀在军用永久工程防护中的应用混凝土军事永久工程在现代化战争中十分重要,但其在各种各样严苛的使用条件下可能受到严重腐蚀或破坏,影响战时的使用功能㊂而聚脲材料本身具有高强度㊁高抗冲和连续致密不渗漏的特性,其与芳纶纤维复合,应用在军用场合(如核电站㊁地下工事㊁隧道及洞库等处),能很好地封闭混凝土表面的空隙,阻隔外界的腐蚀性介质,可有效遏制介质中离子进入混凝土内部对钢筋造成侵蚀,使这些场合得到充分的保护,延长其使用寿命[13]㊂1999年,轻质耐磨的高性能聚脲材料就被美军材料专家使用于混凝土建筑表面,能够有力地抵御爆炸冲击,有效降低破片毁坏力㊂喷涂聚脲材料施工速度快,可以满足军事工程对于战时抢修和强建的特殊要求,喷涂快反应型聚脲于易发生塌方㊁滑坡和泥石流等不稳固地方,能够在关键时刻和突发事件发生时快速修复,减少事故造成的损失㊂可利用聚脲涂层的抗撕裂和高弹性在坍塌事故发生时防止粉碎性破裂和溅落,保护受损墙体,避免二次伤害[14-16]㊂根据美国防务领域资料显示,这类抗爆型建筑材料已经在五角大楼的部分墙体上投入使用[17]㊂7㊀结束语目前国内的聚脲材料技术在军事领域的应用与国外相比还存在一定差距,普通喷涂聚脲材料无法满足多种功能需求㊂例如,在防弹和防爆破领域需要聚脲材料具有非常高的拉伸强度和撕裂强度;在军需库㊁加油站需要聚脲材料具有优异的阻燃性能等,因此需要对常规喷涂聚脲进行改性研究㊂另外,在聚脲复合结构的抗爆防护应用方面,仅研究了影㊃63㊃聚氨酯工业㊀㊀㊀㊀㊀第35卷响聚脲复合材料抗爆性能的因素,但各因素对抗爆的作用规律㊁冲击波在聚脲材料中的衰减㊁聚脲复合结构材料的实际应用设计等方面研究不成体系㊂这要求研究人员对聚脲材料进行更深入的研究,提高聚脲材料的各项性能指标,拓宽其在军事领域的应用,为我国国防建设作出更大的贡献㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀王宝柱,黄微波,杨宇润,等.喷涂聚脲弹性体技术的应用[J].聚氨酯工业,2000,15(1):39-43.[2]㊀ARTHURW.Rapidcuretankcoatingsonthefasttracktothefleet[J].NavalResearchLaboratoryQuarterly,2003,11(7):27-30.[3]㊀孙静,陈酒姜,卢敏,等.聚脲在美国海军舰船上的应用[J].现代涂料与涂装,2009,12(3):57-60.[4]㊀王宝柱,黄薇波,卢敏,等.减阻降噪技术的最新进展[J].现代涂料与涂装,2008,11(1):33-36.[5]㊀黄微波.水下航行器喷涂聚脲柔性涂层的制备及减阻性能的研究[D].青岛:中国海洋大学,2007.[6]㊀DANIELG.State⁃of⁃the⁃arttechnologicaldevelopmentsinconcretecomputationalmodeling,emphasisonblasteffects[C].Hershey,Pennsylvania:31stAnnualAirportConference,2008.[7]㊀MCSHANEGJ,STEWARTC,ARONSONMT,etal.Dynamicruptureofpolymer⁃metalbilayerplates[J].InternationalJournalofSolidsandStructures,2008,45(16):4407-4426.[8]㊀刘培礼,徐春英,亓峰,等.喷涂聚脲弹性体改性的研究进展[J].聚氨酯工业,2008,23(5):5-8.[9]㊀翟文,陈强,甄建军,等.喷涂聚脲弹性体及其在军事领域的应用[J].工程塑料应用,2012,40(10):28-32.[10]WALSHSM,SCOTTRR,SPAGNUOLODM.Thedevelopmentofahybridthermoplasticballisticmaterialwithapplicationtohel⁃mets[C].ARL⁃TR⁃3700,ArmyResearchLaboratory,2005.[11]张振中,李其祥.军用方舱技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2015(36):3105.[12]段建军.纤维复合材料在装甲防护上的应用[J].纤维复合材料,2012,29(3):12-16.[13]马志明,杜晓梅.玻纤增强水泥材料在军事工程中的应用[J].山西建筑,2000(4):109-110.[14]BUCHANPA,CHENJF.BlastresistanceofFRPcompositesandpolymerstrengthenedconcreteandmasonrystructures Astate⁃of⁃the⁃artreview[J].Composites,PartB,Engineering,2007,38(3):509-522.[15]MALVARLJ,CRAWFORDEJ,MORRILLKB.Useofcompos⁃itestoresistblast[J].JournalofCompositiesforConstruction,2007,11(6):601-610.[16]MYERSJJ,BELABIA,EL⁃DOMIATYKA.Blastresistanceofunreinforcedmasonrywallsretrofittedwithfiberreinforcedpolymers[C].Clemson:Proceedingsofthe9thNorthAmericanMasonryConference,2003:312-323.[17]LIVINGSTONG.Blastmitigationofstructuresusingapolyurea/kevlarTMcomposite[C].NewOrleans:The6thPDAAnnualCon⁃ferenceMeeting,2006.收稿日期㊀2020-07-27㊀㊀修回日期㊀2020-10-10BriefReviewonApplicationofPolyureaMaterialintheMilitaryFieldWENXimei,WANGBaozhu,GUOYan,LIYonggang,WANGWei(QingdaoAir++NewMaterialCo.Ltd,Qingdao266100,Shandong,China)Abstract:Themainpropertiesandapplicationinmilitaryfieldofpolyureamaterialwerebrieflyintroduced.Theapplicationprogressofpolyureaprotectivecoatingmaterialsinmarineships,submarinesandtorpedoes,militaryvehicles,militaryprotectionequipment,bulletproofandexplosion⁃proofcabinsandmilitarypermanenten⁃gineeringwasparticularlyintroduced.Keywords:polyureamaterial;spraypolyurea;militaryfield;protectivematerial作者简介㊀温喜梅㊀女,1983年出生,硕士,高级工程师,主要从事功能高分子材料㊁聚氨酯材料研究工作㊂东方雨虹盖世涂GES⁃300入选年度大奖近日,东方雨虹自主研发的盖世涂GES⁃300无溶剂单组分聚氨酯防水涂料,获评2020创研优采黑科技年度大奖㊂2020年2月,东方雨虹推出盖世涂GES⁃300无溶剂单组分聚氨酯防水涂料㊂该产品具有超优物理性能和环保性能,涂布率高,施工更高效,是行业内首款通过德国EC1plus认证的聚氨酯防水涂料㊂㊃73㊃第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀温喜梅,等㊃浅谈聚脲材料在军事领域的应用。
现代军事装备材料的特点新材料在军事工业中的应用与发展一前言新材料,又称先进材料(Advanced Materials),是指新近研究成功的和正在研制中的具有优异特性和功能,能满足高技术需求的新型材料。
人类历史的发展表明,材料是社会发展的物质基础和先导,而新材料则是社会进步的里程碑。
材料技术一直是世界各国科技发展规划之中的一个十分重要的领域,它与信息技术、生物技术、能源技术一起,被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。
材料高技术还是支撑当今人类文明的现代工业关键技术,也是一个国家国防力量最重要的物质基础。
国防工业往往是新材料技术成果的优先使用者,新材料技术的研究和开发对国防工业和武器装备的发展起着决定性的作用。
二军用新材料的战略意义军用新材料是新一代武器装备的物质基础,也是当今世界军事领域的关键技术。
而军用新材料技术则是用于军事领域的新材料技术,是现代精良武器装备的关键,是军用高技术的重要组成部分。
世界各国对军用新材料技术的发展给予了高度重视,加速发展军用新材料技术是保持军事领先的重要前提。
三军用新材料的现状与发展军用新材料按其用途可分为结构材料和功能材料两大类,主要应用于航空工业、航天工业、兵器工业和船舰工业中。
1 军用结构材料1.1 铝合金铝合金一直是军事工业中应用最广泛的金属结构材料。
铝合金具有密度低、强度高、加工性能好等特点,作为结构材料,因其加工性能优良,可制成各种截面的型材、管材、高筋板材等,以充分发挥材料的潜力,提高构件刚、强度。
所以,铝合金是武器轻量化首选的轻质结构材料。
铝合金在航空工业中主要用于制造飞机的蒙皮、隔框、长梁和珩条等;在航天工业中,铝合金是运载火箭和宇宙飞行器结构件的重要材料,在兵器领域,铝合金已成功地用于步兵战车和装甲运输车上,最近研制的榴弹炮炮架也大量采用了新型铝合金材料。
近年来,铝合金在航空航天业中的用量有所减少,但它仍是军事工业中主要的结构材料之一。
铝合金的发展趋势是追求高纯、高强、高韧和耐高温,在军事工业中应用的铝合金主要有铝锂合金、铝铜合金(2000系列)和铝锌镁合金(7000系列)。
新型铝锂合金应用于航空工业中,预测飞机重量将下降8~15%;铝锂合金同样也将成为航天飞行器和薄壁导弹壳体的候选结构材料。
随着航空航天业的迅速发展,铝锂合金的研究重点仍然是解决厚度方向的韧性差和降低成本的问题。
2 钛合金钛合金具有较高的抗拉强度(441~1470兆帕),较低的密度(4.5g/cm3),优良的抗腐蚀性能和在300~550oC温度下有一定的高温持久强度和很好的低温冲击韧性,是一种理想的轻质结构材料。
钛合金具有超塑性的功能特点,采用超塑成形-扩散连接技术,可以以很少的能量消耗和材料消耗将合金制成形状复杂和尺寸精密的制品。
钛合金在航空工业中的应用主要是制作飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘、叶片和接头等;在航天工业中,钛合金主要用来制作承力构件、框架、气瓶、压力容器、涡轮泵壳、固体火箭发动机壳体及喷管等零部件。
50年代初,在一些军用飞机上开始使用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾罩、减速板等结构件;60年代,钛合金在飞机结构上的应用扩大到襟翼滑轧、承力隔框、起落架梁等主要受力结构中;70年代以来,钛合金在军用飞机和发动机中的用量迅速增加,从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机,它在F14和F15飞机上的用量占结构重量的25%,在F100和TF39发动机上的用量分别达到25%和33%;80年代以后,钛合金材料和工艺技术达到了进一步发展,一架B1B飞机需要90402公斤钛材。
现有的航空航天用钛合金中,应用最广泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。
近年来,西方和俄罗斯相继研究出两种新型钛合金,它们分别是高强高韧可焊及成形性良好的钛合金和高温高强阻燃钛合金,这两种先进钛合金在未来的航空航天业中具有良好的应用前景。
随着现代战争的发展,陆军部队需求具有威力大、射程远、精度高、有快速反应能力的多功能的先进加榴炮系统。
先进加榴炮系统的关键技术之一是新材料技术。
自行火炮炮塔、构件、轻金属装甲车用材料的轻量化是武器发展的必然趋势。
在保证动态与防护的前提下,钛合金在陆军武器上有着广泛的应用。
155火炮制退器采用钛合金后不仅可以减轻重量,还可以减少火炮身管因重力引起的变形,有效地提高了射击精度;在主战坦克及直升机-反坦克多用途导弹上的一些形状复杂的构件可用钛合金制造,这既能满足产品的性能要求又可减少部件的加工费用。
在过去相当长的时间里,钛合金由于制造成本昂贵,应用受到了极大的限制。
近年来,世界各国正在积极开发低成本的钛合金,在降低成本的同时,还要提高钛合金的性能。
在我国,钛合金的制造成本还比较高,随着钛合金用量的逐渐增大,寻求较低的制造成本是发展钛合金的必然趋势。
1.3 复合材料先进复合材料是比通用复合材料有更高综合性能的新型材料,它包括树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料等,它在军事工业的发展中起着举足轻重的作用。
先进复合材料具有高的比强度、高的比模量、耐烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隐身、抗高速撞击等一系列优点,是国防工业发展中最重要的一类工程材料。
1.4.1 树脂基复合材料树脂基复合材料具有良好的成形工艺性、高的比强度、高的比模量、低的密度、抗疲劳性、减震性、耐化学腐蚀性、良好的介电性能、较低的热导率等特点,广泛应用于军事工业中。
树脂基复合材料可分为热固性和热塑性两类。
热固性树脂基复合材料是以各种热固性树脂为基体,加入各种增强纤维复合而成的一类复合材料;而热塑性树脂则是一类线性高分子化合物,它可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后硬化成为固体。
树脂基复合材料具有优异的综合性能,制备工艺容易实现,原料丰富。
在航空工业中,树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道;在航天领域,树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料,而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体,也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。
近年来研制的新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强,微波介电性能佳,尺寸稳定性好等优点,广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。
1.4.3 金属基复合材料金属基复合材料具有高的比强度、高的比模量、良好的高温性能、低的热膨胀系数、良好的尺寸稳定性、优异的导电导热性在军事工业中得到了广泛的应用。
铝、镁、钛是金属基复合材料的主要基体,而增强材料一般可分为纤维、颗粒和晶须三类,其中颗粒增强铝基复合材料已进入型号验证,如用于F-16战斗机作为腹鳍代替铝合金,其刚度和寿命大幅度提高。
碳纤维增强铝、镁基复合材料在具有高比强度的同时,还有接近于零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性,成功地用于制作人造卫星支架、L频带平面天线、空间望远镜、人造卫星抛物面天线等;碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有良好的高温性能和抗磨损的特点,可用于制作火箭、导弹构件,红外及激光制导系统构件,精密航空电子器件等;碳化硅纤维增强钛基复合材料具有良好的耐高温和抗氧化性能,是高推重比发动机的理想结构材料,目前已进入先进发动机的试车阶段。
在兵器工业领域,金属基复合材料可用于大口径尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托,反直升机/ 反坦克多用途导弹固体发动机壳体等零部件,以此来减轻战斗部重量,提高作战能力。
1.4.5 陶瓷基复1.4.6 合材料陶瓷基复合材料是以纤维、晶须或颗粒为增强体,与陶瓷基体通过一定的复合工艺结合在一起组成的材料的总称,由此可见,陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相组元构成的多相材料,它克服了陶瓷材料固有的脆性,已成为当前材料科学研究中最为活跃的一个方面。
陶瓷基复合材料具有密度低、比强度高、热机械性能和抗热震冲击性能好的特点,是未来军事工业发展的关键支撑材料之一。
陶瓷材料的高温性能虽好,但其脆性大。
改善陶瓷材料脆性的方法包括相变增韧、微裂纹增韧、弥散金属增韧和连续纤维增韧等。
陶瓷基复合材料主要用于制作飞机燃气涡轮发动机喷嘴阀,它在提高发动机的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。
1.4.7 碳-碳复材料碳-碳复合材料是由碳纤维增强剂与碳基体组成的复合材料。
碳-碳复合材料具有比强度高、抗热震性好、耐烧蚀性强、性能可设计等一系列优点。
碳-碳复合材料的发展是和航空航天技术所提出的苛刻要求紧密相关。
80年代以来,碳-碳复合材料的研究进入了提高性能和扩大应用的阶段。
在军事工业中,碳-碳复合材料最引人注目的应用是航天飞机的抗氧化碳-碳鼻锥帽和机翼前缘,用量最大的碳-碳产品是超音速飞机的刹车片。
碳-碳复合材料在宇航方面主要用作烧蚀材料和热结构材料,具体而言,它是用作洲际导弹弹头的鼻锥帽、固体火箭喷管和航天飞机的机翼前缘。
目前先进的碳-碳喷管材料密度为1.87~1.97克/厘米3,环向拉伸强度为75~115兆帕。
近期研制的远程洲际导弹端头帽几乎都采用了碳-碳复合材料。
随着现代航空技术的发展,飞机装载质量不断增加,飞行着陆速度不断提高,对飞机的紧急制动提出了更高的要求。
碳-碳复合材料质量轻、耐高温、吸收能量大、摩擦性能好,用它制作刹车片广泛用于高速军用飞机中。
1.5 超高强度钢和先进高温合金超高强度钢是屈服强度和抗拉强度分别超过1200兆帕和1400兆帕的钢,它是为了满足飞机结构上要求高比强度的材料而研究和开发的。
超高强度钢大量用于制造火箭发??压容器和一些常规武器。
由于钛合金和复合材料在飞机上应用的扩大,钢在飞机上用量有所减少,但是飞机上的关键承力构件仍采用超高强度钢制造。
目前,在国际上有代表性的低合金超高强度钢300M,是典型的飞机起落架用钢。
此外,低合金超高强度钢D6AC是典型的固体火箭发动机壳体材料。
超高强度钢的发展趋势是在保证超高强度的同时,不断提高韧性和抗应力腐蚀能力。
高温合金是航空航天动力系统的关键材料。
高温合金是在600~1200oC高温下能承受一定应力并具有抗氧化和抗腐蚀能力的合金,它是航空航天发动机涡轮盘的首选材料。
按照基体组元的不同,高温合金分为铁基、镍基和钴基三大类。
发动机涡轮盘在60 年代前一直是用锻造高温合金制造,典型的牌号有A286和Inconel 718。
70年代,美国GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56发动机涡轮盘,大大增加了它的推重比,使用温度显著提高。
从此,粉末冶金涡轮盘得以迅速发展。
最近美国采用喷射沉积快速凝固工艺制造的高温合金涡轮盘,与粉末高温合金相比,工序简单,成本降低,具有良好的锻造加工性能,是一种有极大发展潜力的制备技术。
1.6 钨合金钨的熔点在金属中最高,其突出的优点是高熔点带来材料良好的高温强度与耐蚀性,在军事工业特别是武器制造方面表现出了优异的特性。