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在國防科技工業(yè)領域，無論是推進大飛機、高速列車、電動汽車等重點工程，還是發(fā)展電子信息、節(jié)能環(huán)保等重要產業(yè)，還是海洋開發(fā)、情報信息和軍事裝備等國防軍事和工業(yè)領域都面臨著一系列關鍵材料技術突破的問題，材料技術突破是體現(xiàn)一個國家綜合實力與技術創(chuàng)新標志之一。

隨著現(xiàn)代軍事科技的不斷發(fā)展，促使各國對武器裝備的性能提出了更高的要求。由于軍用新材料能夠滿足武器材料強韌化、輕量化、多功能化和高效化的發(fā)展要求，促使軍工新材料的研究十分繁榮。

先進金屬結構材料

1.變形鎂合金

變形鎂合金有很高的比強度、比剛度和塑性，是航空航天領域中最有前途的金屬結構材料之一，座艙架、吸氣管、導彈艙段、壁板、蒙皮、直開機上機閘等大都采用鎂理合金制件。有研究表明采用鎂合金部件代替鋁合金，可以解決鋁合金機翼的疲勞問題。目前，對于鎂合金的研究和開發(fā)已基本成熟，多個品牌的變形鎂合金已經開發(fā)出來。例如:耐熱鎂合金、耐蝕鎂合金、阻燃鎂合金、高強韌鎂合金以及超輕變形Mg-Li 合金。其中，模鯉合金的研究十分活躍，美國、日本、俄羅斯在理論和應用開發(fā)方面都做了不少研究，我國也有一些單位進行前期研究，如東北大學和哈爾濱工業(yè)大學。目前主要應用在殲擊機和槍械方面。如噴氣式殲擊機"洛克希德 F-80"以及"仔細"轟炸機都應用這類鎂合金。耐熱鎮(zhèn)合金目前主要在往稀土鎂合金方向研究，如美國開發(fā)的QE22和WE44 模合金具有相當高的高溫強度，以運用到直徑1m 的"維熱爾"火箭殼體的制作上，提高了其飛行性能。阻燃鎂合金目前的研究也是向稀土化方向發(fā)展。這方面上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心研究成果豐碩，他們開發(fā)出的加入鎂和稀土元素的鎂合金己成功的應用到了轎車變速箱殼蓋的工業(yè)試驗，相信在武器要求強量化背景下，這種鎂合金在軍事工業(yè)上會有很大的應用前景。

2. 先進鈦合金

鈦是20世紀80年代走向工業(yè)化生產的一種重要金屬。也是一種對經濟和國防具有重要意義的新型金屬。鈦合金與鎂合金相似，它密度小、強度高、耐高溫和抗腐蝕性好等優(yōu)點，在航空航天和軍事領域中獲得了廣泛應用，包括軍用、民用飛機、航空發(fā)動機、導彈。艦艇、核反應堆以及輕型火炮等。為了擴大鈦合金在軍事方面的用途，主要進行了以下幾個方面的研究。(1)高強韌性，美國開發(fā)的Ti 1023 鈦合金抗拉強度高、斷裂韌性高、耐疲勞性好、鍛造性能優(yōu)良，己應用在B777 飛機起落架系統(tǒng)和火箭發(fā)動機推進劑儲箱和導管等部件。另外美國鐵金屬公司 Timet 分部研制的一種新型抗氧化、超高強鈦合金β21S，在690攝氏度具有良好的抗氧化性能，可在540攝氏度下長期工作。冷、熱加工性能優(yōu)良，可制成 0.064mm的箱材。己被美國國家宇航局確定用作硅/鈦復合材料的基體材料，并將用于美國航天飛機的機身和機翼壁板。(2) 耐高溫性，這項工作開始于20世紀50年代初期，英國、美國和俄羅斯在這方面具有先進水平，英國的 IMI829 IMI834鈦合金，美國Ti100 、俄羅斯的 T1 8Y BT36BT37 已經用在了軍用飛機發(fā)動機上。(3) 阻燃性， 20世紀80年代美國的兩家公司研制出對持續(xù)燃燒不敏感的鈦合金 Alloy C (Ti-1270) , 它具有較高的室溫強度，并具有良好的室溫和高溫塑性、蠕變和疲勞性能，己用于F119發(fā)動機。我國研制的Ti-40阻燃性能與美國的Ti- 1270相當，也用于我國新型的戰(zhàn)斗機發(fā)動機上。我國的600攝氏度高溫鈦合金TI60 還處于研制階段。

3.超高強度鋼

超高強度鋼是屈服強度和抗拉強度分別超過1200 Mpa和1400 Mpa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(fā)的。Aermet100 是美國 Carpenter 技術公司研制的高合金超高強度鋼。己披用于F-22 F一 18E/F 等先進飛機的起落架。美國近期又開發(fā)出一種后繼鋼，稱Aermet 310 ，比 Aermet100 強度高10 %, Klc達70MPa。 SFGH ENNANOHITEN ERW HISTORY 是日本]F公司最近開發(fā)出的幾種高強度鋼。其中 SFGHIT因為含Nb系列高強度IF 鋼板，主要應用對象是汽車車身外板， NANOHITEN 是強度級別為780MPa 的熱軋鋼板，其特點是塑性好、擴孔率高，具有優(yōu)良的翻邊成形性能和穩(wěn)定的力學性能?？蓱糜诟黝惣訌娂?、臂類與梁類零件。 ERW和HISTORY是JFE 針對飛機懸架系零部件開發(fā)的高強度銅管，強度級別也是780 MPa 。該材料具有良好的液壓成形性能。己開始應用于飛機懸架系統(tǒng)的臂類零件。Stelco 公司最近開發(fā)出了一種代號為 SteIR MM 的高強度微合金，具有良好的斷裂韌性，經試驗其斷裂韌性比普通鋼高 22% 左右，并己投放市場。國內發(fā)動機、直升機傳動材料技術十分落后，北京航空材料研究院己自主開發(fā)出適應某型號飛機發(fā)動機的剛強度鋼。

4. 金屬間化合物

金屬間化合物材料技術仍處在探索發(fā)展階段，美國 GE 公司將 Ti-48Al-2Nb-2Cr 型合金精鑄成 CF6-80CZ 發(fā)動機渦輪葉片。地面試車取得成功。惠普公司也擬根據(jù) Caesar計劃在 F119發(fā)動機上試車。對鎳鋁化臺物也在進行廣泛的研究工作，俄羅斯近年開發(fā)成功了 BKHA-1B和BKHA-2M，前者以 N13Al 為基、后者以N3Al+NaA 為基。己分別用于發(fā)動機靜子葉片和導向葉片涂層材料。國外在鋸基體中加入 Si ，形成Nb3SiNb 3Si2 金屬間化合物。作為增強體，形成Nb-Si 復合材料，其耐溫能力比單晶合金提高 200 ~ 300.C。

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復合材料

材料科學的發(fā)展造就了高強度、高模量、低比重的碳纖維，從而掀開了先進復合材料的時代。日本于1955 年首先發(fā)明了聚丙烯臘 (PAN)基碳纖維，并于 60 年代初進入工業(yè)化生產， 70 年代中期誕生了以碳纖維為增強相的先進復合材料。碳基增強具有無可比擬的高比強度及高比剛度性質及耐腐蝕、耐疲勞特性，非常適用于航空飛機和航天飛機。PAN 碳基纖維較早時候是 T300 級別的用于武器裝備上， 20 世紀 60 年代末，美國開發(fā)出了棚纖維增強的環(huán)氧樹脂復合材料， 1971 年成功應用于F-14 戰(zhàn)斗機尾翼上，此后又有 F-15、F-16 、米格 -29、幻影 2000 F/A-18等復合材料尾翼問世。此時一般一架軍用飛機的垂尾、平尾全采用復合材料，可占總重的 5% 左右。經過以后的發(fā)展，目前的飛機上復合材料用量到 20% ~ 50% 不等，如美國的B-2 戰(zhàn)斗機大約占 50% 左右，機身大部分為復合材料。

復合材料除了在軍用飛機上有突出貢獻，在導彈彈頭上也大量應用，符合材料最早應用在導彈彈頭的是層壓玻璃/酣醒復合材料，后 來發(fā)現(xiàn)不足，產生了模壓高硅氧/ 酣睡。目前，科學家開發(fā)出了更好 的碳/碳復合材料，碳/碳復合材料具有低密度