第11版:科技前沿 PDF版下载

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兵在掌上阅 亮剑弹指间

科技云


■本期观察:孙 阳 龚 豪 王宁川

稀土合金材料
碳纤维复合材料
结构陶瓷材料

稀土合金材料——

给高端武器“强筋骨”

稀土作为一种战略性资源,具有光、电、磁等特性。包括日常应用的手机、新能源汽车,乃至军事领域的高强度钢铁和先进武器系统等,都离不开稀土合金材料在其中发挥的关键作用。

在制导导弹、飞机、潜艇、航天等制造领域,都离不开稀土合金材料。稀土合金材料可用于制造喷气式发动机的传动装置、直升机的变速箱、飞机的着陆轮和座舱罩;可制造出稀土碳钢,既能做防护装甲,又能增大迫击炮弹杀伤力;可适应太空的高真空和宇宙射线的强辐射,成为各类航天器上必不可少的轴承润滑剂。

碳纤维复合材料——

给导弹穿上“防热服”

洲际弹道导弹的弹头头锥在返回大气层时,会与稠密空气发生“不减速”的剧烈摩擦,由此产生数千摄氏度的高温。这时,应用于弹头头锥上的碳纤维复合材料,可以耐住高温烧灼,确保弹头头锥“安然无恙”。

目前,碳纤维复合材料已经广泛应用于洲际弹道导弹的弹体、头锥和弹翼上。除此之外,碳纤维复合材料也出现在了其他军事领域:第五代战机广泛用它来制造个体部件,大型运输机用它整体缠绕制成机翼……在未来战场上,碳纤维复合材料将越来越常见。

结构陶瓷材料——

给装备嵌进“耐热罩”

结构陶瓷材料是当今世界上发展最快的高技术材料,它已由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷。因其耐高温、低密度、耐磨损及低热膨胀系数等诸多优异性能,在军事工业中有着良好的应用前景。

近年来,世界上有关机构对军用发动机使用结构陶瓷材料作了广泛的研究。美国将结构陶瓷板镶嵌在发动机活塞顶部,使活塞的使用寿命大幅提升,同时也提高了发动机的热效率;德国在发动机排气口镶嵌结构陶瓷构件,提高了排气口的使用效能。在兵器工业领域,结构陶瓷广泛应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要求达到1200发/分钟以上,这使炮管的烧蚀极为严重。利用结构陶瓷材料的高熔点和高温化学稳定性能,通过合理设计,可使其保持三向压缩状态,克服脆性,保证陶瓷衬管的安全使用,有效抑制严重的炮管烧蚀。

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