军事工业用新材料大年夜盘点你知道什么是隐身材料吗？

一、序言

新材料，又称前辈材料（Advanced Materials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有精良特性和功能，能知足高技能需求的新型材料。
人类历史的发展表明，材料是社会发展的物质根本和先导，而新材料则是社会进步的里程碑。

材料技能一贯是天下各国科技发展方案之中的一个十分主要的领域，它与信息技能、生物技能、能源技能一起，被公认为是当今社会及今后相称永劫光内统辖人类全局的高技能。
材料高技能还是支撑当今人类文明的当代工业关键技能，也是一个国家国防力量最主要的物质根本。
国防工业每每是新材料技能成果的优先利用者，新材料技能的研究和开拓对国防工业和武器装备的发展起着决定性的浸染。

二、军用新材料的计策意义

军用新材料是新一代武器装备的物质根本，也是当现代界军事领域的关键技能。
而军用新材料技能则是用于军事领域的新材料技能，是当代精良武器装备的关键，是军用高技能的主要组成部分。
天下各国对军用新材料技能的发展给予了高度重视，加速发展军用新材料技能是保持军事领先的主要条件。

三、军用新材料的现状与发展

军用新材料按其用场可分为构造材料和功能材料两大类，紧张运用于航空工业、航天工业、兵器工业和船舰工业中。

1、军用构造材料

1.1铝合金

铝合金一贯是军事工业中运用最广泛的金属构造材料。
铝合金具有密度低、强度高、加工性能好等特点，作为构造材料，因其加工性能优秀，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。
以是，铝合金是武器轻量化首选的轻质构造材料。

铝合金在航空工业中紧张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翱翔器构造件的主要材料，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取了新型铝合金材料。

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紧张的构造材料之一。
铝合金的发展趋势是追求高纯、高强、高韧和耐高温，在军事工业中运用的铝合金紧张有铝锂合金、铝铜合金（2000系列）和铝锌镁合金（7000系列）。

新型铝锂合金运用于航空工业中，预测飞机重量将低落8~15%；铝锂合金同样也将成为航天翱翔器和薄壁导弹壳体的候选构造材料。
随着航空航天业的迅速发展，铝锂合金的研究重点仍旧是办理厚度方向的韧性差和降落本钱的问题。

1.2镁合金

镁合金作为最轻的工程金属材料，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及导热性好，电磁屏蔽能力强、以及减振性好等一系列独特的性子，极大的知足了航空航天、当代武器装备等军工领域的需求。

镁合金在军工装备上有诸多运用，如坦克座椅骨架、车长镜、炮长镜、变速箱箱体、发动机机滤座、进出水管、空气分配器座、机油泵壳体、水泵壳体、机油热交流器、机油滤清器壳体、气门室罩、呼吸器等车辆零部件；战术防空导弹的支座舱段与副翼蒙皮、壁板、加强框、舵板、隔框等弹箭零部件；歼击机、轰炸机、直升机、运输机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星等飞船翱翔器构件。
镁合金重量轻、比强度和刚度好、减振性能好、电磁滋扰、屏蔽能力强等特点能知足军工产品对减重、吸噪、减震、防辐射的哀求。
在航空航天和国防培植中霸占十分主要的地位，是翱翔器，卫星，导弹，以及战斗机和战车等武器装备所需的关键构造材料。

1.3钛合金

钛合金具有较高的抗拉强度（441~1470MPa），较低的密度（4.5g/cm3），优秀的抗堕落性能和在300~550℃温度下有一定的高温持久强度和很好的低温冲击韧性，是一种空想的轻质构造材料。
钛合金具有超塑性的功能特点，采取超塑成形－扩散连接技能，可以以很少的能量花费和材料花费将合金制成形状繁芜和尺寸精密的制品。

钛合金在航空工业中的运用紧张是制作飞机的机身构造件、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，钛合金紧张用来制作承力构件、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利用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾罩、减速板等构造件；60年代，钛合金在飞机构造上的运用扩大到襟翼滑轧、承力隔框、起落架梁等紧张受力构造中；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飞机上的用量占构造重量的25%，在F100和TF39发动机上的用量分别达到25%和33%；80年代往后，钛合金材料和工艺技能达到了进一步发展，一架B1B飞机须要90402公斤钛材。
现有的航空航天用钛合金中，运用最广泛的是多用场的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，这两种前辈钛合金在未来的航空航天业中具有良好的运用前景。

随着当代战役的发展，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前辈加榴炮系统。
前辈加榴炮系统的关键技能之一是新材料技能。
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一定趋势。
在担保动态与防护的条件下，钛合金在陆军武器上有着广泛的运用。
155火炮制退器采取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－反坦克多用场导弹上的一些形状繁芜的构件可用钛合金制造，这既能知足产品的性能哀求又可减少部件的加工用度。

在过去相称长的韶光里，钛合金由于制造本钱昂贵，运用受到了极大的限定。
近年来，天下各国正在积极开拓低本钱的钛合金，在降落本钱的同时，还要提高钛合金的性能。
在我国，钛合金的制造本钱还比较高，随着钛合金用量的逐渐增大，寻求较低的制造本钱是发展钛合金的一定趋势。

1.4复合股料

前辈复合股料是比通用复合股料有更高综合性能的新型材料，它包括树脂基复合股料、金属基复合股料、陶瓷基复合股料和碳基复合股料等，它在军事工业的发展中起着举足轻重的浸染。
前辈复合股料具有高的比强度、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主要的一类工程材料。

1.4.1树脂基复合股料

树脂基复合股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、抗疲倦性、减震性、耐化学堕落性、良好的介电性能、较低的热导率等特点，广泛运用于军事工业中。
树脂基复合股料可分为热固性和热塑性两类。
热固性树脂基复合股料因此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股料；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。
树脂基复合股料具有精良的综合性能，制备工艺随意马虎实现，质料丰富。
在航空工业中，树脂基复合股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，树脂基复合股料不仅是方向舵、雷达、进气道的主要材料，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股料具有耐湿性强，微波介电性能佳，尺寸稳定性好等优点，广泛用于制作宇航构造件、飞机的主次承力构造件和雷达天线罩。

1.4.2金属基复合股料

金属基复合股料具有高的比强度、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、精良的导电导热性在军事工业中得到了广泛的运用。
铝、镁、钛是金属基复合股料的紧张基体，而增强材料一样平常可分为纤维、颗粒和晶须三类，个中颗粒增强铝基复合股料已进入型号验证，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、镁基复合股料在具有高比强度的同时，还有靠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股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股料具有良好的耐高温和抗氧化性能，是高推许比发动机的空想构造材料，目前已进入前辈发动机的试车阶段。
在兵器工业领域，金属基复合股料可用于大口径尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托，反直升机 / 反坦克多用场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。

1.4.3陶瓷基复合股料

陶瓷基复合股料因此纤维、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，陶瓷基复合股料是在陶瓷基体中引入第二相组元构成的多相材料，它战胜了陶瓷材料固有的脆性，已成为当前材料科学研究中最为生动的一个方面。
陶瓷基复合股料具有密度低、比强度高、热机器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。
改进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。
陶瓷基复合股料紧张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许比和降落燃料花费方面具有主要的浸染。

1.4.4碳－碳复合股料

碳－碳复合股料是由碳纤维增强剂与碳基体组成的复合股料。
碳－碳复合股料具有比强度高、抗热震性好、耐烧蚀性强、性能可设计等一系列优点。
碳－碳复合股料的发展是和航空航天技能所提出的苛刻哀求紧密干系。
80年代以来，碳－碳复合股料的研究进入了提高性能和扩大运用的阶段。
在军事工业中，碳－碳复合股料最引人瞩目的运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－碳复合股料在宇航方面紧张用作烧蚀材料和热构造材料，详细而言，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。
目前前辈的碳－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险些都采取了碳－碳复合股料。

随着当代航空技能的发展，飞机装载质量不断增加，翱翔着陆速率不断提高，对飞机的紧急制动提出了更高的哀求。
碳－碳复合股料质量轻、耐高温、接管能量大、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

超高强度钢是屈从强度和抗拉强度分别超过1200兆帕和1400兆帕的钢，它是为了知足飞机构造上哀求高比强度的材料而研究和开拓的。
超高强度钢大量用于制造火箭发??压容器和一些常规武器。
由于钛合金和复合股料在飞机上运用的扩大，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取超高强度钢制造。
目前，在国际上有代表性的低合金超高强度钢300M，是范例的飞机起落架用钢。
此外，低合金超高强度钢D6AC是范例的固体火箭发动机壳体材料。
超高强度钢的发展趋势是在担保超高强度的同时，不断提高韧性和抗应力堕落能力。

1.6前辈高温合金

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堕落能力的合金，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 年代前一贯是用铸造高温合金制造，范例的牌号有A286和Inconel 718。
70年代，美国GE公司采取快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56发动机涡轮盘，大大增加了它的推许比，利用温度显著提高。
从此，粉末冶金涡轮盘得以迅速发展。
最近美国采取喷射沉积快速凝固工艺制造的高温合金涡轮盘，与粉末高温合金比较，工序大略，本钱降落，具有良好的铸造加工性能，是一种有极大发展潜力的制备技能。

1.7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，在军事工业特殊是武器制造方面表现出了精良的特性。
在兵器工业中它紧张用于制作各种穿甲弹的战斗部。
钨合金通过粉末预处理技能和大变形强化技能，细化了材料的晶粒，拉长了晶粒的取向，以此提高材料的强韧性和侵彻威力。
我国研制的主战坦克125Ⅱ型穿甲弹钨芯材料为W-Ni-Fe，采取变密度压坯烧结工艺，均匀性能达到抗拉强度1200兆帕，延伸率为15%以上，战技指标为2000米间隔击穿600毫米厚均质钢装甲。
目前钨合金广泛运用于主战坦克大长径比穿甲弹、中小口径防空穿甲弹和超高速动能穿甲弹用弹芯材料，这使各种穿甲弹具有更为强大的击穿威力。

1.8金属间化合物

金属间化合物具有长程有序的超点阵构造，保持很强的金属键结合，使它们具有许多分外的理化性子和力学性能。
金属间化合物具有精良的热强性，近年来已成为国内外积极研究的主要的新型高温构造材料。
在军事工业中，金属间化合物已被用于制造承受热负荷的零部件上，如美国普奥公司制造了JT90燃气涡轮发动机叶片，美国空军用钛铝制造小型飞灵活员机转子叶片等，俄罗斯用钛铝金属间化合物代替耐热合金作活塞顶，大幅度地提高了发动机的性能。
在兵器工业领域，坦克发动机增压器涡轮材料为K18镍基高温合金，因其比重大、起动惯量大而影响了坦克的加速性能，运用钛铝金属间化合物及其由氧化铝、碳化硅纤维增强的复合轻质耐热新材料，可以大大改进坦克的起念头能，提高沙场上的生存能力。
此外，金属间化合物还可用于多种耐热部件，减轻重量，提高可靠性与战技指标。

1.9构造陶瓷

陶瓷材料是当现代界上发展最快的高技能材料，它已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷。
构造陶瓷材料因其耐高温、低密度、耐磨损及低的热膨胀系数等诸多精良性能，在军事工业中有着良好的运用前景。

近年来，国内外对军用发动机用构造陶瓷进行了内容广泛的研究事情，如发动机增压器小型涡轮已经实用化；美国将陶瓷板镶嵌在活塞顶部，使活塞的利用寿命大幅度提高，同时也提高了发动机的热效率。
德国在排气口镶嵌陶瓷构件，提高了排气口的利用效能。
国外红外热成像仪上的微型斯特林制冷机活塞套和气缸套用陶瓷材料制造，其寿命长达2000小时；导弹用陀螺仪的动力靠炸药燃气供给，但燃气中的炸药残渣对陀螺仪有严重损伤，为肃清燃气中的残渣并提高导弹的命中精度，需研究适于导弹炸药气体在2000oC下事情的陶瓷过滤材料。
在兵器工业领域，构造陶瓷广泛运用于主战坦克发动机增压器涡轮、活塞顶、排气口镶嵌块等，是新型武器装备的关键材料。
目前，20~30毫米口径机关枪的射频哀求达到1200发/分以上，这使炮管的烧蚀极为严重。
利用陶瓷的高熔点和高温化学稳定性能有效地抑制了严重的炮管烧蚀，陶瓷材料具有高的抗压和抗蠕变特性，通过合理设计，使陶瓷材料保持三向压缩状态，战胜其脆性，担保陶瓷衬管的安全利用。

2军用功能材料

2.1光电功能材料

光电功能材料是指在光电子技能中利用的材料，它能将光电结合的信息传输与处理，是当代信息科技的主要组成部分。
光电功能材料在军事工业中有着广泛的运用。
碲镉汞、锑化铟是红外探测器的主要材料；硫化锌、硒化锌、砷化镓紧张用于制作翱翔器、导弹以及地面武器装备红外探测系统的窗口、头罩、整流罩等。
氟化镁具有较高的透过率、较强的抗雨蚀、抗冲刷能力，它是较好的红外透射材料。
激光晶体和激光玻璃是高功率和高能量固体激光器的材料，范例的激光材料有红宝石晶体、掺钕钇铝石榴石、半导体激光材料等。

2.2贮氢材料

某些过渡簇金属，合金和金属间化合物，由于其分外的晶格构造的缘故原由，氢原子比较随意马虎透入金属晶格的四面体或八面体间隙位中，形成了金属氢化物，这种材料称为贮氢材料。

在兵器工业中，装甲车辆利用的铅酸蓄电池因容量低、自放电率高而需常常充电，此时掩护和搬运十分不便。
放电输出功率随意马虎受电池寿命、充电状态和温度的影响，在寒冷的景象条件下，装甲车辆起动速率会显著减慢，乃至不能起动，这样就会影响坦克的作战能力。
贮氢合金蓄电池具有能量密度高、耐过充、抗震、低温性能好、寿命长等优点，在未来主战坦克蓄电池发展过程中具有广阔的运用前景。

2.3阻尼减震材料

阻尼是指一个自由振动的固体纵然与外界完备隔离，它的机器性能也会转变为热能的征象。
采取高阻尼功能材料的目的是减震降噪。
因此阻尼减震材料在军事工业中具有十分主要的意义。

国外金属阻尼材料的运用紧张集中在船舶、航空、航天等工业部门。
美国海军已采取Mn-Cu高阻尼合金制造潜艇螺旋桨，取得了明显的减震效果。
在西方，阻尼材料及技能在武器上的运用研究事情受到了极大的关注，一些发达国家专门成立了阻尼材料在武器装备上运用的研究机构。
80年代后，国外阻尼减震降噪技能有了更大的发展，他们借助CAD/CAM在减震降噪技能中的运用，把设计－材料－工艺－试验一体化，进行了整体构造的阻尼减震降噪设计。
我国在70年代前后进行了阻尼减震降噪材料的研究事情，并取得了一定的成果，但与发达国家比较，仍有一定的差距。
阻尼材料在航空航天领域紧张用于制造火箭、导弹、喷气机等掌握盘或陀螺仪的外壳；在船舶工业中，阻尼材料用于制造推进器、传动部件和舱室隔板，有效地降落了来自于机器零件啮合过程中表面碰撞产生的振动和噪声。
在兵器工业中，坦克传动部分（变速箱，传动箱）的振动是一个繁芜振动，频率范围较宽，高性能阻尼锌铝合金和减振耐磨表面熔敷材料技能的运用，大大减轻了主战坦克传动部分产生的振动和噪声。

2.4隐身材料

当代攻击武器的发展，特殊是精确打击武器的涌现，使武器装备的生存力受到了极大的威胁，纯挚依赖加强武器的防护能力已不实际。
采取隐身技能，使敌方的探测、制导、侦察系统失落去功效，从而尽可能地暗藏自己，节制沙场的主动权。
抢先创造并消灭仇敌，已成为当代武器防护的主要发展方向。
隐身技能的最有效手段是采取隐身材料。
国外隐身技能与材料的研究始于第二次天下大战期间，起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯等前辈国家。
目前，美国在隐身技能和材料研究方面处于领先水平。
在航空领域，许多国家都已成功地将隐身技能运用于飞机的隐身；在常规兵器方面，美国对坦克、导弹的隐身也已开展了不少事情，并陆续用于装备，如美国M1A1坦克上采取了雷达波和红外波隐身材料，前苏联T－80坦克也涂敷了隐身材料。

隐身材料有毫米波构造吸波材料、毫米波橡胶吸波材料和多功能吸波涂料等，它们不仅能够降落毫米波雷达和毫米波制导系统的创造、跟踪和命中的概率，而且能够兼容可见光、近红外伪装和中远红外热迷彩的效果。

近年来，国外在提高与改进传统隐身材料的同时，正致力于多种新材料的探索。
晶须材料、纳米材料、陶瓷材料、手性材料、导电高分子材料等逐步运用到雷达波和红外隐身材料，使涂层更加薄型化、轻量化。
纳米材料因其具有极好的吸波特性，同时具备了宽频带、兼容性好、厚度薄等特点，发达国家均把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和开拓；海内毫米波隐身材料的研究起步于80年代中期，研究单位紧张集中在兵器系统。
经由多年的努力，预研事情取得了较大进展，该项技能可用于各种地面武器系统的伪装和隐身，如主战坦克、155毫米前辈加榴炮系统及水陆两用坦克。

目前，天下上正在研制的第四代超音速歼击机，其机体构造采取复合股料、翼身领悟体和吸波涂层，使其真正具有了隐身功能，而电磁波接管型涂料、电磁屏蔽型涂料已开始在隐身飞机上涂装；美国和俄罗斯的地对空导弹正在利用轻质、宽频带接管、热稳定性好的隐身材料。
可以预见，隐身技能的研究和运用已成为天下各国国防技能中最主要的课题之一。

四、我国军用新材料的家当化趋势

运用于军事工业中的新材料均具有较高的技能含量，因而军用新材料的家当化速率普遍比较缓慢。
天下范围内的军用新材料正向功能化、超高能化、复合轻量和智能化的方向发展。
由此看来，钛合金、复合股料和纳米材料在军事工业中具有十分良好的家当化前景。

1、钛合金

钛是20世纪五十年代发展起来的一种性能精良、资源丰富的金属。
随着军事工业对高强低密度材料需求的日益急迫，钛合金的家当化进程显著加快。
在国外，前辈飞机上钛材重量已达到飞机构造总重的30~35%。
我国在“九五”期间，为知足航空、航天、舰艇等部门须要，国家把钛合金作为新材料的发展重点之一，估量“十五”将成为我国钛合金新材料新工艺的高速发展期间。

2、复合股料

军事高技能的发展哀求材料不再是单一的构造材料，在这种条件下??国在前辈复合股料的研制和运用方面取得了很大的成绩，它在“十五”期间的发展会更加引人瞩目。
21世纪复合股料的发展方向是低本钱、高性能、多功能和智能化。

3、纳米材料

纳米技能是当代科学和技能相结合的产物，它不仅涉及到现有的统统根本性科学技能领域，而且在军事工业中有着广泛的运用前景。
随着未来战役溘然性的急剧增大，各种探测手段越来越前辈。
为适应当代化战役的须要，隐身技能在军事领域霸占十分主要的地位。
纳米材料对雷达波的接管率较高，从而为兵器隐身技能的发展供应了物质根本。
（复材在线，不代表瞭望智库不雅观点）

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