本文導(dǎo)讀目錄：
1、軍事工業(yè)用新材料大盤點(diǎn)，你知道什么是隱身材料嗎？
2、波音客機(jī)離奇事故，地面試車發(fā)動機(jī)爆炸，零件射入對面發(fā)動機(jī)
軍事工業(yè)用新材料大盤點(diǎn)，你知道什么是隱身材料嗎？
鎂合金在軍工裝備上有諸多應(yīng)用，如坦克座椅骨架、車長鏡、炮長鏡、變速箱箱體、發(fā)動機(jī)，戰(zhàn)術(shù)防空導(dǎo)彈的支座艙段與副翼蒙皮、壁板、加強(qiáng)框、舵，殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、機(jī)載雷達(dá)、地空導(dǎo)彈，鎂合金重量輕、比強(qiáng)度和剛度好、減振性能好、電磁干擾。
在航空航天和國防建設(shè)中占有十分重要的地位，是飛行器，衛(wèi)星，導(dǎo)彈，以及戰(zhàn)斗機(jī)和戰(zhàn)車等武器裝備所需的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，3、納米材料，近年來，國內(nèi)外對軍用發(fā)動機(jī)用結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行了內(nèi)容廣泛的研究工。
如發(fā)動機(jī)增壓器小型渦輪已經(jīng)實(shí)用化，美國將陶瓷板鑲嵌在活塞頂部，使活塞的使用壽命大幅度提高，同時也提高了發(fā)動機(jī)的熱效率，德國在排氣口鑲嵌陶瓷構(gòu)件，提高了排氣口的使用效能，國外紅外熱成像儀上的微型斯特林制冷機(jī)活塞套和氣缸套。
其壽命長達(dá)2000小時，導(dǎo)彈用陀螺儀的動力靠火藥燃?xì)夤┙o，但燃?xì)庵械幕鹚帤堅鼘ν勇輧x有嚴(yán)重?fù)p傷，為消除燃?xì)庵械臍堅⑻岣邔?dǎo)彈的命中精度，需研究適于導(dǎo)彈火藥氣體在2000oC下工作的陶瓷過。
在兵器工業(yè)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)陶瓷廣泛應(yīng)用于主戰(zhàn)坦克發(fā)動機(jī)增壓器渦輪、活塞頂，是新型武器裝備的關(guān)鍵材料，目前，20~30毫米口徑機(jī)關(guān)槍的射頻要求達(dá)到1200發(fā)/，這使炮管的燒蝕極為嚴(yán)重。
利用陶瓷的高熔點(diǎn)和高溫化學(xué)穩(wěn)定性能有效地抑制了嚴(yán)重，陶瓷材料具有高的抗壓和抗蠕變特性，通過合理設(shè)計，使陶瓷材料保持三向壓縮狀態(tài)，克服其脆性。
保證陶瓷襯管的安全使用，1.1鋁合金，阻尼是指一個自由振動的固體即使與外界完全隔離，它的機(jī)械性能也會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿默F(xiàn)象，采用高阻尼功能材料的目的是減震降噪，因此阻尼減震材料在軍事工業(yè)中具有十分重要的意義。
鎂合金作為最輕的工程金屬材料，具有比重輕、比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性及導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)、以及減振性好等一系列獨(dú)特的性質(zhì)，極大的滿足了航空航天、現(xiàn)代武器裝備等軍工領(lǐng)域的需求，陶瓷材料是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的高技術(shù)材料。
它已經(jīng)由單相陶瓷發(fā)展到多相復(fù)合陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷材料因其耐高溫、低密度、耐磨損及低的熱膨脹，在軍事工業(yè)中有著良好的應(yīng)用前景，光電功能材料是指在光電子技術(shù)中使用的材料，它能將光電結(jié)合的信息傳輸與處理，是現(xiàn)代信息科技的重要組成部分，光電功能材料在軍事工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。
碲鎘汞、銻化銦是紅外探測器的重要材料，硫化鋅、硒化鋅、砷化鎵主要用于制作飛行器、導(dǎo)彈以及，氟化鎂具有較高的透過率、較強(qiáng)的抗雨蝕、抗沖刷能力，它是較好的紅外透射材料，激光晶體和激光玻璃是高功率和高能量固體激光器的材料。
典型的激光材料有紅寶石晶體、摻釹釔鋁石榴石、半導(dǎo)體，1.4.1樹脂基復(fù)合材料，目前，世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī)，其機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層。
使其真正具有了隱身功能，而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開始在隱身飛機(jī)，美國和俄羅斯的地對空導(dǎo)彈正在使用輕質(zhì)、寬頻帶吸收、，可以預(yù)見，隱身技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為世界各國國防技術(shù)中最重要，碳－碳復(fù)合材料是由碳纖維增強(qiáng)劑與碳基體組成的復(fù)合材，碳－碳復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、抗熱震性好、耐燒蝕性強(qiáng)，碳－碳復(fù)合材料的發(fā)展是和航空航天技術(shù)所提出的苛刻要。
80年代以來，碳－碳復(fù)合材料的研究進(jìn)入了提高性能和擴(kuò)大應(yīng)用的階段，在軍事工業(yè)中，碳－碳復(fù)合材料最引人注目的應(yīng)用是航天飛機(jī)的抗氧化碳，用量最大的碳－碳產(chǎn)品是超音速飛機(jī)的剎車片，碳－碳復(fù)合材料在宇航方面主要用作燒蝕材料和熱結(jié)構(gòu)材，具體而言。
它是用作洲際導(dǎo)彈彈頭的鼻錐帽、固體火箭噴管和航天飛，目前先進(jìn)的碳－碳噴管材料密度為1.87~1.97克，環(huán)向拉伸強(qiáng)度為75~115兆帕，近期研制的遠(yuǎn)程洲際導(dǎo)彈端頭帽幾乎都采用了碳－碳復(fù)合，鋁合金一直是軍事工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料，鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、加工性能好等特點(diǎn)，作為結(jié)構(gòu)材料。
因其加工性能優(yōu)良，可制成各種截面的型材、管材、高筋板材等，以充分發(fā)揮材料的潛力，提高構(gòu)件剛、強(qiáng)度，所以，鋁合金是武器輕量化首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，1.5超高強(qiáng)度鋼，1、軍用結(jié)構(gòu)材料。
鈦合金具有較高的抗拉強(qiáng)度（441~1470MPa），較低的密度（4.5g/cm3），優(yōu)良的抗腐蝕性能和在300~550℃溫度下有一定的，是一種理想的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，鈦合金具有超塑性的功能特點(diǎn)，采用超塑成形－擴(kuò)散連接技術(shù)，可以以很少的能量消耗和材料消耗將合金制成形狀復(fù)雜和。
現(xiàn)代攻擊武器的發(fā)展，特別是精確打擊武器的出現(xiàn)，使武器裝備的生存力受到了極大的威脅，單純依靠加強(qiáng)武器的防護(hù)能力已不實(shí)際，采用隱身技術(shù)，使敵方的探測、制導(dǎo)、偵察系統(tǒng)失去功效，從而盡可能地隱蔽自己，掌握戰(zhàn)場的主動權(quán)。
搶先發(fā)現(xiàn)并消滅敵人，已成為現(xiàn)代武器防護(hù)的重要發(fā)展方向，隱身技術(shù)的最有效手段是采用隱身材料，國外隱身技術(shù)與材料的研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間，起源在德國，發(fā)展在美國并擴(kuò)展到英、法、俄羅斯等先進(jìn)國家。
目前，美國在隱身技術(shù)和材料研究方面處于領(lǐng)先水平，在航空領(lǐng)域，許多國家都已成功地將隱身技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)的隱身，在常規(guī)兵器方面，美國對坦克、導(dǎo)彈的隱身也已開展了不少工作，并陸續(xù)用于裝備。
如美國M1A1坦克上采用了雷達(dá)波和紅外波隱身材料，前蘇聯(lián)T－80坦克也涂敷了隱身材料，1.6先進(jìn)高溫合金，1.4.2金屬基復(fù)合材料，1.3鈦合金，鎢的熔點(diǎn)在金屬中最高。
其突出的優(yōu)點(diǎn)是高熔點(diǎn)帶來材料良好的高溫強(qiáng)度與耐蝕性，在軍事工業(yè)特別是武器制造方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的特性，在兵器工業(yè)中它主要用于制作各種穿甲彈的戰(zhàn)斗部，鎢合金通過粉末預(yù)處理技術(shù)和大變形強(qiáng)化技術(shù)，細(xì)化了材料的晶粒，拉長了晶粒的取向。
以此提高材料的強(qiáng)韌性和侵徹威力，我國研制的主戰(zhàn)坦克125Ⅱ型穿甲彈鎢芯材料為W-N，采用變密度壓坯燒結(jié)工藝，平均性能達(dá)到抗拉強(qiáng)度1200兆帕，延伸率為15%以上，戰(zhàn)技指標(biāo)為2000米距離擊穿600毫米厚均質(zhì)鋼裝甲，目前鎢合金廣泛應(yīng)用于主戰(zhàn)坦克大長徑比穿甲彈、中小口。
這使各種穿甲彈具有更為強(qiáng)大的擊穿威力，國外金屬阻尼材料的應(yīng)用主要集中在船舶、航空、航天等，美國海軍已采用Mn-Cu高阻尼合金制造潛艇螺旋槳，取得了明顯的減震效果，在西方，阻尼材料及技術(shù)在武器上的應(yīng)用研究工作受到了極大的關(guān)，一些發(fā)達(dá)國家專門成立了阻尼材料在武器裝備上應(yīng)用的研，80年代后。
國外阻尼減震降噪技術(shù)有了更大的發(fā)展，他們借助CAD/CAM在減震降噪技術(shù)中的應(yīng)用，把設(shè)計－材料－工藝－試驗(yàn)一體化，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的阻尼減震降噪設(shè)計，我國在70年代前后進(jìn)行了阻尼減震降噪材料的研究工作，并取得了一定的成果，但與發(fā)達(dá)國家相比，仍有一定的差距。
阻尼材料在航空航天領(lǐng)域主要用于制造火箭、導(dǎo)彈、噴氣，在船舶工業(yè)中，阻尼材料用于制造推進(jìn)器、傳動部件和艙室隔板，有效地降低了來自于機(jī)械零件嚙合過程中表面碰撞產(chǎn)生的，在兵器工業(yè)中，坦克傳動部分（變速箱，傳動箱）的振動是一個復(fù)雜振動。
頻率范圍較寬，高性能阻尼鋅鋁合金和減振耐磨表面熔敷材料技術(shù)的應(yīng)用，大大減輕了主戰(zhàn)坦克傳動部分產(chǎn)生的振動和噪聲，軍事高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料，在這種條件下，國在先進(jìn)復(fù)合材料的研制和應(yīng)用方面取得了很大的成績，它在“十五”期間的發(fā)展會更加引人注目，21世紀(jì)復(fù)合材料的發(fā)展方向是低成本、高性能、多功能。
納米技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅涉及到現(xiàn)有的一切基礎(chǔ)性科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在軍事工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景，隨著未來戰(zhàn)爭突然性的急劇增大，各種探測手段越來越先進(jìn)，為適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要，隱身技術(shù)在軍事領(lǐng)域占有十分重要的地位。
納米材料對雷達(dá)波的吸收率較高，從而為兵器隱身技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，（復(fù)材在線，不代表瞭望智庫觀點(diǎn)），陶瓷基復(fù)合材料是以纖維、晶須或顆粒為增強(qiáng)體，與陶瓷基體通過一定的復(fù)合工藝結(jié)合在一起組成的材料的。
由此可見，陶瓷基復(fù)合材料是在陶瓷基體中引入第二相組元構(gòu)成的多，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成為當(dāng)前材料科學(xué)研究中最為活躍的一個方面，陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、比強(qiáng)度高、熱機(jī)械性能和抗，是未來軍事工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料之一。
陶瓷材料的高溫性能雖好，但其脆性大，改善陶瓷材料脆性的方法包括相變增韌、微裂紋增韌、彌，陶瓷基復(fù)合材料主要用于制作飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)噴嘴閥，它在提高發(fā)動機(jī)的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的，金屬間化合物具有長程有序的超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，保持很強(qiáng)的金屬鍵結(jié)合。
使它們具有許多特殊的理化性質(zhì)和力學(xué)性能，金屬間化合物具有優(yōu)異的熱強(qiáng)性，近年來已成為國內(nèi)外積極研究的重要的新型高溫結(jié)構(gòu)材料，在軍事工業(yè)中，金屬間化合物已被用于制造承受熱負(fù)荷的零部件上，如美國普奧公司制造了JT90燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)葉片。
美國空軍用鈦鋁制造小型飛機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片等，俄羅斯用鈦鋁金屬間化合物代替耐熱合金作活塞頂，大幅度地提高了發(fā)動機(jī)的性能，在兵器工業(yè)領(lǐng)域，坦克發(fā)動機(jī)增壓器渦輪材料為K18鎳基高溫合金，因其比重大、起動慣量大而影響了坦克的加速性能，應(yīng)用鈦鋁金屬間化合物及其由氧化鋁、碳化硅纖維增強(qiáng)的。
可以大大改善坦克的起動性能，提高戰(zhàn)場上的生存能力，此外，金屬間化合物還可用于多種耐熱部件，減輕重量，提高可靠性與戰(zhàn)技指標(biāo)，2.4隱身材料，2.2貯氫材料。
隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)裝載質(zhì)量不斷增加，飛行著陸速度不斷提高，對飛機(jī)的緊急制動提出了更高的要求，碳－碳復(fù)合材料質(zhì)量輕、耐高溫、吸收能量大、摩擦性能，用它制作剎車片廣泛用于高速軍用飛機(jī)中，在兵器工業(yè)中，坦克車輛使用的鉛酸蓄電池因容量低、自放電率高而需經(jīng)。
此時維護(hù)和搬運(yùn)十分不便，放電輸出功率容易受電池壽命、充電狀態(tài)和溫度的影響，在寒冷的氣候條件下，坦克車輛起動速度會顯著減慢，甚至不能起動，這樣就會影響坦克的作戰(zhàn)能力。
貯氫合金蓄電池具有能量密度高、耐過充、抗震、低溫性，在未來主戰(zhàn)坦克蓄電池發(fā)展過程中具有廣闊的應(yīng)用前景，材料技術(shù)一直是世界各國科技發(fā)展規(guī)劃之中的一個十分重，它與信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)一起，被公認(rèn)為是當(dāng)今社會及今后相當(dāng)長時間內(nèi)總攬人類全局的。
材料高技術(shù)還是支撐當(dāng)今人類文明的現(xiàn)代工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，也是一個國家國防力量最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，國防工業(yè)往往是新材料技術(shù)成果的優(yōu)先使用者，新材料技術(shù)的研究和開發(fā)對國防工業(yè)和武器裝備的發(fā)展起，1.2鎂合金，1.4.4碳－碳復(fù)合材料。
某些過渡簇金屬，合金和金屬間化合物，由于其特殊的晶格結(jié)構(gòu)的原因，氫原子比較容易透入金屬晶格的四面體或八面體間隙位中，形成了金屬氫化物，這種材料稱為貯氫材料，1.7鎢合金。
近年來，國外在提高與改進(jìn)傳統(tǒng)隱身材料的同時，正致力于多種新材料的探索，晶須材料、納米材料、陶瓷材料、手性材料、導(dǎo)電高分子，使涂層更加薄型化、輕量化，納米材料因其具有極好的吸波特性。
同時具備了寬頻帶、兼容性好、厚度薄等特點(diǎn)，發(fā)達(dá)國家均把納米材料作為新一代隱身材料加以研究和開，國內(nèi)毫米波隱身材料的研究起步于80年代中期，研究單位主要集中在兵器系統(tǒng)，經(jīng)過多年的努力，預(yù)研工作取得了較大進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)可用于各類地面武器系統(tǒng)的偽裝和隱身。
如主戰(zhàn)坦克、155毫米先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)及水陸兩用坦克，1.8金屬間化合物，應(yīng)用于軍事工業(yè)中的新材料均具有較高的技術(shù)含量，因而軍用新材料的產(chǎn)業(yè)化速度普遍比較緩慢，世界范圍內(nèi)的軍用新材料正向功能化、超高能化、復(fù)合輕，由此看來，鈦合金、復(fù)合材料和納米材料在軍事工業(yè)中具有十分良好，二、軍用新材料的戰(zhàn)略意義。
軍用新材料是新一代武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)今世界軍事領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，而軍用新材料技術(shù)則是用于軍事領(lǐng)域的新材料技術(shù)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵，是軍用高技術(shù)的重要組成部分。
世界各國對軍用新材料技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視，加速發(fā)展軍用新材料技術(shù)是保持軍事領(lǐng)先的重要前提，新材料，又稱先進(jìn)材料（Advanced Materials，是指新近研究成功的和正在研制中的具有優(yōu)異特性和功能，能滿足高技術(shù)需求的新型材料。
人類歷史的發(fā)展表明，材料是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，而新材料則是社會進(jìn)步的里程碑，2.1光電功能材料，隱身材料有毫米波結(jié)構(gòu)吸波材料、毫米波橡膠吸波材料和，它們不僅能夠降低毫米波雷達(dá)和毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、。
而且能夠兼容可見光、近紅外偽裝和中遠(yuǎn)紅外熱迷彩的效，鈦是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的一種性能優(yōu)異、資源豐，隨著軍事工業(yè)對高強(qiáng)低密度材料需求的日益迫切，鈦合金的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程顯著加快，在國外。
先進(jìn)飛機(jī)上鈦材重量已達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重的30~35%，我國在“九五”期間，為滿足航空、航天、艦艇等部門需要，國家把鈦合金作為新材料的發(fā)展重點(diǎn)之一，預(yù)計“十五”將成為我國鈦合金新材料新工藝的高速發(fā)展。
四、我國軍用新材料的產(chǎn)業(yè)化趨勢，1.4.3陶瓷基復(fù)合材料，一、前言，1、鈦合金，鋁合金在航空工業(yè)中主要用于制造飛機(jī)的蒙皮、隔框、長。
在航天工業(yè)中，鋁合金是運(yùn)載火箭和宇宙飛行器結(jié)構(gòu)件的重要材料，在兵器領(lǐng)域，鋁合金已成功地用于步兵戰(zhàn)車和裝甲運(yùn)輸車上，最近研制的榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料，高溫合金是航空航天動力系統(tǒng)的關(guān)鍵材料，高溫合金是在600~1200oC高溫下能承受一定應(yīng)，它是航空航天發(fā)動機(jī)渦輪盤的首選材料。
按照基體組元的不同，高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類，發(fā)動機(jī)渦輪盤在60 年代前一直是用鍛造高溫合金制造，典型的牌號有A286和Inconel 718，70年代。
美國GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了，大大增加了它的推重比，使用溫度顯著提高，從此，粉末冶金渦輪盤得以迅速發(fā)展，最近美國采用噴射沉積快速凝固工藝制造的高溫合金渦輪。
與粉末高溫合金相比，工序簡單，成本降低，具有良好的鍛造加工性能，是一種有極大發(fā)展?jié)摿Φ闹苽浼夹g(shù)，1.4復(fù)合材料，軍用新材料按其用途可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。
主要應(yīng)用于航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和船艦工業(yè)中，2.3阻尼減震材料，1.9結(jié)構(gòu)陶瓷，超高強(qiáng)度鋼是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別超過1200兆帕，它是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)上要求高比強(qiáng)度的材料而研究和開，超高強(qiáng)度鋼大量用于制造火箭發(fā)，壓容器和一些常規(guī)武器。
由于鈦合金和復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用的擴(kuò)大，鋼在飛機(jī)上用量有所減少，但是飛機(jī)上的關(guān)鍵承力構(gòu)件仍采用超高強(qiáng)度鋼制造，目前，在國際上有代表性的低合金超高強(qiáng)度鋼300M，是典型的飛機(jī)起落架用鋼，此外。
低合金超高強(qiáng)度鋼D6AC是典型的固體火箭發(fā)動機(jī)殼體，超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展趨勢是在保證超高強(qiáng)度的同時，不斷提高韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力，樹脂基復(fù)合材料具有良好的成形工藝性、高的比強(qiáng)度、高，廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)中，樹脂基復(fù)合材料可分為熱固性和熱塑性兩類，熱固性樹脂基復(fù)合材料是以各種熱固性樹脂為基體。
加入各種增強(qiáng)纖維復(fù)合而成的一類復(fù)合材料，而熱塑性樹脂則是一類線性高分子化合物，它可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后硬化成為固體，樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能。
制備工藝容易實(shí)現(xiàn)，原料豐富，在航空工業(yè)中，樹脂基復(fù)合材料用于制造飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身、鴨翼、平尾和，在航天領(lǐng)域，樹脂基復(fù)合材料不僅是方向舵、雷達(dá)、進(jìn)氣道的重要材料。
而且可以制造固體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動機(jī)噴管的燒蝕防熱材料，近年來研制的新型氰酸樹脂復(fù)合材料具有耐濕性強(qiáng)，微波介電性能佳，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達(dá)，瞭望智庫是新華社批準(zhǔn)成立的、瞭望周刊社旗下的政策分。
請搜索瞭望智庫官方微信公號：瞭望智庫，或（zhczyj）→長摁1秒復(fù)制，鈦合金在航空工業(yè)中的應(yīng)用主要是制作飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)件，在航天工業(yè)中，鈦合金主要用來制作承力構(gòu)件、框架、氣瓶、壓力容器、。
50年代初，在一些軍用飛機(jī)上開始使用工業(yè)純鈦制造后機(jī)身的隔熱板，60年代，鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用擴(kuò)大到襟翼滑軋、承力隔框、，70年代以來。
鈦合金在軍用飛機(jī)和發(fā)動機(jī)中的用量迅速增加，從戰(zhàn)斗機(jī)擴(kuò)大到軍用大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，它在F14和F15飛機(jī)上的用量占結(jié)構(gòu)重量的25%，在F100和TF39發(fā)動機(jī)上的用量分別達(dá)到25%和，80年代以后，鈦合金材料和工藝技術(shù)達(dá)到了進(jìn)一步發(fā)展，一架B1B飛機(jī)需要90402公斤鈦材。
現(xiàn)有的航空航天用鈦合金中，應(yīng)用最廣泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合，近年來，西方和俄羅斯相繼研究出兩種新型鈦合金，它們分別是高強(qiáng)高韌可焊及成形性良好的鈦合金和高溫高，這兩種先進(jìn)鈦合金在未來的航空航天業(yè)中具有良好的應(yīng)用，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展。
陸軍部隊需求具有威力大、射程遠(yuǎn)、精度高、有快速反應(yīng)，先進(jìn)加榴炮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是新材料技術(shù)，自行火炮炮塔、構(gòu)件、輕金屬裝甲車用材料的輕量化是武，在保證動態(tài)與防護(hù)的前提下，鈦合金在陸軍武器上有著廣泛的應(yīng)用，155火炮制退器采用鈦合金后不僅可以減輕重量，還可以減少火炮身管因重力引起的變形，有效地提高了射擊精度。
在主戰(zhàn)坦克及直升機(jī)－反坦克多用途導(dǎo)彈上的一些形狀復(fù)，這既能滿足產(chǎn)品的性能要求又可減少部件的加工費(fèi)用，近年來，鋁合金在航空航天業(yè)中的用量有所減少，但它仍是軍事工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料之一，鋁合金的發(fā)展趨勢是追求高純、高強(qiáng)、高韌和耐高溫。
在軍事工業(yè)中應(yīng)用的鋁合金主要有鋁鋰合金、鋁銅合金（，三、軍用新材料的現(xiàn)狀與發(fā)展，先進(jìn)復(fù)合材料是比通用復(fù)合材料有更高綜合性能的新型材，它包括樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材，它在軍事工業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
先進(jìn)復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、耐燒蝕、抗，是國防工業(yè)發(fā)展中最重要的一類工程材料，在過去相當(dāng)長的時間里，鈦合金由于制造成本昂貴，應(yīng)用受到了極大的限制，近年來，世界各國正在積極開發(fā)低成本的鈦合金，在降低成本的同時。
還要提高鈦合金的性能，在我國，鈦合金的制造成本還比較高，隨著鈦合金用量的逐漸增大，尋求較低的制造成本是發(fā)展鈦合金的必然趨勢。
新型鋁鋰合金應(yīng)用于航空工業(yè)中，預(yù)測飛機(jī)重量將下降8~15%，鋁鋰合金同樣也將成為航天飛行器和薄壁導(dǎo)彈殼體的候選，隨著航空航天業(yè)的迅速發(fā)展，鋁鋰合金的研究重點(diǎn)仍然是解決厚度方向的韌性差和降低，金屬基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、高的比模量、良好的高，鋁、鎂、鈦是金屬基復(fù)合材料的主要基體，而增強(qiáng)材料一般可分為纖維、顆粒和晶須三類。
其中顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已進(jìn)入型號驗(yàn)證，如用于F－16戰(zhàn)斗機(jī)作為腹鰭代替鋁合金，其剛度和壽命大幅度提高，碳纖維增強(qiáng)鋁、鎂基復(fù)合材料在具有高比強(qiáng)度的同時，還有接近于零的熱膨脹系數(shù)和良好的尺寸穩(wěn)定性，成功地用于制作人造衛(wèi)星支架、L頻帶平面天線、空間望。
碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有良好的高溫性能和抗磨，可用于制作火箭、導(dǎo)彈構(gòu)件，紅外及激光制導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)件，精密航空電子器件等，碳化硅纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有良好的耐高溫和抗氧化，是高推重比發(fā)動機(jī)的理想結(jié)構(gòu)材料，目前已進(jìn)入先進(jìn)發(fā)動機(jī)的試車階段。
在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機(jī) / 反坦克多用途導(dǎo)彈固體發(fā)動機(jī)殼體等零部，以此來減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力，2軍用功能材料，2、復(fù)合材料。
波音客機(jī)離奇事故，地面試車發(fā)動機(jī)爆炸，零件射入對面發(fā)動機(jī)
最終結(jié)果，調(diào)查人員認(rèn)為，發(fā)動機(jī)高壓渦輪第1級輪盤是由1條微小的晶間裂紋導(dǎo)致，而且渦輪盤設(shè)計不夠完善，榫槽底部后圓角處有1個高應(yīng)力區(qū)。
使此處的應(yīng)力非常接近材料的極限強(qiáng)度，只要有一點(diǎn)點(diǎn)微小損傷，就可能導(dǎo)致裂紋，最終發(fā)展后引發(fā)渦輪盤破裂，最讓人無法接受的是疲勞裂紋起始于榫槽底部后緣圓角處，這是罪魁禍?zhǔn)?，但是在對渦輪盤的加工與裝配過程進(jìn)行了分析后，仍未找出原因。
這一次事故最大的幸運(yùn)在于，雖然發(fā)動機(jī)爆炸，但是飛機(jī)上沒有旅客，而且在地面，沒有造成任何人員損失，航空發(fā)動機(jī)難度很大，隨便一個很小細(xì)節(jié)失誤都可能造成嚴(yán)重后果。
美國發(fā)動機(jī)也并非百分百可靠，CF6-80作為一款運(yùn)行時間超過1億小時的先進(jìn)發(fā)動，GE公司做的設(shè)計試驗(yàn)時間和使用時間也足夠長，但是誰都想不到，這么一個小小的圓角設(shè)計不當(dāng)，就造成了巨大的發(fā)動機(jī)爆炸事故。
調(diào)查人員將過去幾次CF6-80發(fā)動機(jī)事故串聯(lián)起來，發(fā)現(xiàn)2000年9月22日，2002年12月28日，同樣是波音767飛機(jī)，同樣的這款發(fā)動機(jī)，在地面試車，以及飛機(jī)爬升過程中也發(fā)生發(fā)動機(jī)爆炸。
渦輪零件噴出的惡性事故，但是飛機(jī)成功迫降，無人傷亡，同時調(diào)查人員也發(fā)現(xiàn)，另有5個航空公司報告CF6-80發(fā)動機(jī)渦輪盤榫槽底，設(shè)計工作壽命在15000次循環(huán)，但是在5000到9000次就有裂紋發(fā)生，大家都知道。
美國發(fā)動機(jī)設(shè)計先進(jìn)，質(zhì)量可靠，這是美國飛機(jī)大賣的核心點(diǎn)，當(dāng)年美俄冷戰(zhàn)期間，俄制發(fā)動機(jī)成了最大的短板，尤其民用發(fā)動機(jī)，在耗油率，安全性。
維修性上都差距美國非常大的距離，冷戰(zhàn)結(jié)束后，俄羅斯大量引進(jìn)美國歐洲民用飛機(jī)，采用了大量的美國先進(jìn)發(fā)動機(jī)，這次事故發(fā)生后，美國交通運(yùn)輸部立即展開了調(diào)查。
事故經(jīng)過如下，事情起因是飛行員向機(jī)務(wù)反映當(dāng)飛機(jī)從11000m爬升，左側(cè)發(fā)動機(jī)和右側(cè)不一致，大約小2%，于是機(jī)務(wù)就對飛機(jī)進(jìn)行地面測試。
誰都沒想到，當(dāng)發(fā)動機(jī)從最大工況拉回到慢車過程中，左側(cè)發(fā)動機(jī)減速到 95％N1轉(zhuǎn)速時，聽到爆炸聲，左側(cè)發(fā)動機(jī)起火，而且連帶左右機(jī)翼后的機(jī)身相繼起火，3名機(jī)務(wù)立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)，消防員緊急趕到滅火。
經(jīng)過調(diào)查破裂的高壓渦輪第 1 級盤的零件號為 93，生產(chǎn)序列號為MPOT8749，由 Inconel 718鎳合金制成，表面用等離子噴涂 1層 T4()0 (鈷基合金 )，用于防銹與抗磨，認(rèn)真檢查后發(fā)現(xiàn)該輪盤的材料沒問題，不管成分 、晶粒大小 、微結(jié)構(gòu)以及硬度均符合要求，而且開裂部位：榫槽底部后端圓角半徑符合高壓渦輪盤設(shè)。
CF6-80發(fā)動機(jī)是一款非常成熟的發(fā)動機(jī)，安裝在多款寬體飛機(jī)上，機(jī)型包括A300，A310，A330。
波音747，波音767，MD11客機(jī)上，可以說是一款上世紀(jì)80到90年代尖端發(fā)動機(jī)，最大推力在20-30噸量級。
制造總數(shù)超過3000臺，運(yùn)行時間超過1億1千萬小時，為何發(fā)生這次事故，這是很讓人吃驚的，這個倒不見得，2006年6月2日。
美國美洲航空公司的一架波音767-223（ER）客，在洛杉磯機(jī)場試車時，忽然發(fā)生爆炸，左側(cè)發(fā)動機(jī)渦輪盤解體飛出，結(jié)果穿透發(fā)動機(jī)機(jī)匣，射入了右側(cè)發(fā)動機(jī)噴管內(nèi)，幸好沒有造成人員傷亡，經(jīng)過檢查。
左側(cè)發(fā)動機(jī)渦輪斷成前后兩節(jié)，高壓渦輪2級甩出發(fā)動機(jī)，一塊從地面反彈，打壞了飛機(jī)下機(jī)身左下梁和右下梁，更離奇的是。
這個碎片穿透機(jī)身，擊中了14米之外的右側(cè)發(fā)動機(jī)，插入噴管內(nèi)，另外一個大塊碎片，越過一條跑道和滑行道，飛行了760米才停下，另外一塊打壞了左翼和右翼的油箱。
最終引起飛機(jī)機(jī)身起火燃燒，CF6-80是美國GE公司的產(chǎn)品，安裝在多款寬體客機(jī)上，美國民用發(fā)動機(jī)現(xiàn)在就無懈可擊嗎。
「科技動態(tài)」3D打印即將“起飛”
圖6 EOS M290金屬3D打印機(jī)生產(chǎn)的火箭發(fā)動，圖3 位于布拉格GE航空試驗(yàn)設(shè)施中上的GE Cat，空客以其他方式擴(kuò)大了對增材制造的使用，五年前，公司開始使用3D打印或所謂的“添加層制造（ALM），空客表示這是逐步引入ALM技術(shù)的長期戰(zhàn)略的第一步，在過去五年中。
空客逐漸增加了ALM在批量生產(chǎn)和在役飛機(jī)中的應(yīng)用數(shù)，公司已經(jīng)生產(chǎn)并在空客飛機(jī)上安裝了7萬多個3D打印零，大多數(shù)零件都是用聚合物打印的，但用鈦和鎳基合金的越來越多，CFM LEAP發(fā)動機(jī)的燃油噴嘴系統(tǒng)于2015年在，這是首批因3D打印而廣為人知的航空航天系統(tǒng)之一，去年，該工廠生產(chǎn)了第30000個燃油噴嘴頭。
該工藝也用于GEnx PDOS支架，GE還開發(fā)了GE Catalyst，這是一種渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，可將855個常規(guī)零件組合成12個組件，而GE9X則將300多個常規(guī)零件組合成僅7個3D打，GE航空表示已經(jīng)確認(rèn)了80多個要使用3D打印的零件，圖5 空客3D打印支架裝配件。
引發(fā)根本性的改變，快速制造備件，對于EOS，關(guān)鍵的航空航天市場是火箭發(fā)動機(jī)，客戶之一是2017年成立的Launcher，致力于研發(fā)用于發(fā)射衛(wèi)星的火箭，去年，Launcher成功地測試了在EOS機(jī)床上打印的3。
EOS已經(jīng)與Launcher一起研究了發(fā)動機(jī)開發(fā)的，期望在將來制造有效載荷非常大的發(fā)動機(jī)，越來越多的私人公司涉足火箭，3D打印加速了這一發(fā)展——人們可以在今天或一兩個星，實(shí)際上可以還在辦公桌上擺放零件，并且可以對其進(jìn)行一些測試。
火箭行業(yè)現(xiàn)在看起來非常令人興奮，不再有“很多廢料”，GE還通過收購德國概念激光公司和瑞典Arcam A，投資了這項(xiàng)技術(shù)，隨著GE增材制造部門的發(fā)展，其業(yè)務(wù)可以在數(shù)小時而不是數(shù)月內(nèi)給出反饋并進(jìn)行調(diào)整。
隨著公司繼續(xù)發(fā)展增材制造工程和制造能力，這些投資使GE航空成為了更好的增材制造設(shè)備供應(yīng)商，ORNL認(rèn)為GE為推動3D打印在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展，另一位EOS客戶能夠通過3D打印減輕重量，他們把裝在衛(wèi)星內(nèi)部一塊面包大小的鋁制小盒子，通過增材制造，使其重量減少了20％左右，那也許不超過一兩磅。
但是當(dāng)你談?wù)撚行лd荷時，每磅就代表數(shù)千美元，ExOne在航空航天領(lǐng)域也很活躍，自2002年以來，ExOne的Sand 3D打印機(jī)已進(jìn)入包括航空航天，它們制造用于金屬鑄造的型芯。
現(xiàn)在設(shè)計一個模具、獲得一個好零件的時間已經(jīng)能夠從數(shù)，除了增加復(fù)雜性而不增加成本和模具存儲之外，3D打印還允許快速的設(shè)計迭代，鑄造廠正在走向3D打印，3D打印砂型鑄造已被積極采用，ExOne發(fā)明了一種沖蝕工裝用于層壓復(fù)合材料（包括，ExOne開發(fā)了一種用水沖洗3D打印工裝的工藝。
材料在高達(dá)180攝氏度時仍保持水溶性，該工藝正用于為洛克希德·馬丁公司的子公司西科斯基以，ExOne還提供了完整的金屬3D打印機(jī)系列，可以直接打印諸如Inconel 718之類的金屬，它還可以打印諸如碳化硅之類的陶瓷，3D打印已經(jīng)能夠滲透到航空航天領(lǐng)域。
人們傾向于擁有更復(fù)雜的鑄件，ExOne與西科斯基做了很多工作，3D打印也被視為使用較輕材料的一種方式，除鈦外，此類材料還包括鋁、碳纖維和復(fù)合材料。
對于某些零件，重量可以減少約一半，輕量化至關(guān)重要——東西越重，將其保持在空中所需的能量就越大，航空航天工業(yè)愿意為增材制造零件支付溢價，所有的航空航天企業(yè)都做過計算，并宣稱增材制造是如何提高其競爭力的。
圖7 正在激光增材機(jī)床中生產(chǎn)的零件，空客正在與Autodesk的生成設(shè)計合作，使用人工智能重新設(shè)計面向其它制造技術(shù)設(shè)計而現(xiàn)在要用，2015年，空客推出了所謂的“仿生隔板”，這是一種金屬3D打印墻和后座支撐結(jié)構(gòu)。
將客艙和飛機(jī)廚房分隔開，該隔板比常規(guī)制造的隔板輕約45％，空客打算為A320飛機(jī)生產(chǎn)該隔板，不過，空客預(yù)計金屬3D打印的成本將下降得更快，Autodesk正在稍微修改設(shè)計。
使其具有許多相同的優(yōu)點(diǎn)，這第二種設(shè)計要求3D打印隔板的塑料模具，該模具將用已經(jīng)鑒定可以飛行的合金鑄造，模具仍然允許設(shè)計為更復(fù)雜的形狀，該隔板的第二個版本正在認(rèn)證過程中，通用電氣公司一直是最主要的增材制造采用者之一，CFM是GE航空與法國賽峰集團(tuán)之間的平股合資企業(yè)。
擁有四個經(jīng)過美國聯(lián)邦航空管理局認(rèn)證的3D打印零件，它們是用于GE90-94B的T25傳感器和CFM ，以及GEnx-2B電動門開啟系統(tǒng)（PDOS）支架和，航空航天迎來新金屬，GE航空的增材制造從大量新產(chǎn)品的引入開始，但是已經(jīng)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了降低現(xiàn)有產(chǎn)品成本的基礎(chǔ)上，增材制造為GE工程師提供了全新的創(chuàng)造自由度，從根本上改變了他們進(jìn)行設(shè)計的方式。
制造成本和設(shè)計復(fù)雜性之間的范式已經(jīng)顛覆，使用增材制造，可以優(yōu)化設(shè)計以提高性能，3D打印可以加速零件生產(chǎn)和試驗(yàn)，由于零件產(chǎn)出更快。
公司提前六個月完成了Catalyst燃燒室的臺架試，出于各種原因，航空航天被增材制造所吸引，首先，航空工業(yè)廣泛使用昂貴的金屬。
例如鈦，在傳統(tǒng)的減法制造中，超過90％的材料被去除，從而導(dǎo)致嚴(yán)峻的買飛比（BFT:buy to fly，3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)新形狀，這意味著需要制造的零件數(shù)量將減少，通過3D打印，材料的浪費(fèi)也更少。
橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）認(rèn)為，航空航天產(chǎn)品必須使用大量的鈦，會得到很多廢料，在切削工具方面鈦是殘酷的，鈦很難加工，增加了停機(jī)時間和刀具成本，但鈦容易3D打印，增材制造公司正在努力滿足航空航天市場的需求。
例如，EOS是使用直接金屬激光燒結(jié)的工業(yè)3D打印機(jī)制造商，已開始引入更多金屬進(jìn)行打印，過去五年，公司又開發(fā)出10種金屬，這個數(shù)量不是很多。
人們想確保可以制造出高質(zhì)量的零件，并且總是存在挑戰(zhàn)，開發(fā)它們確實(shí)需要時間，這種好處是雙向的，航空航天企業(yè)的興趣也鼓勵了3D打印的進(jìn)步，航空航天工業(yè)對增材制造的功能有強(qiáng)烈的需求，全世界的大型航空航天制造商都在講述他們的3D打印故，它得到了驗(yàn)證。
這使人們能夠更認(rèn)真地對待要求更高的應(yīng)用，圖4 3D打印無人機(jī)THOR進(jìn)行飛行試驗(yàn)，預(yù)計3D打印在未來五年中將取得更多進(jìn)展，它會被測試、測試并重新測試，增材供應(yīng)鏈實(shí)際上也將在未來五年內(nèi)增長，空客表示將遵循其計劃，并逐步擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)的價值創(chuàng)造機(jī)遇，與傳統(tǒng)技術(shù)相比。
競爭力和市場份額將隨著新應(yīng)用的興起而逐步增長，ORNL認(rèn)為3D打印在航空航天領(lǐng)域會越做越大，大型結(jié)構(gòu)組件是一些公司已經(jīng)開始研究的領(lǐng)域，人們對航空航天工業(yè)的信心與日俱增，增材制造確實(shí)會帶來巨大的改變。
?。ū疚陌l(fā)表于民機(jī)戰(zhàn)略觀察微信公眾號 作者：航空工業(yè)，空中客車集團(tuán)是另一家采用3D打印的飛行器制造商，自2015年以來，空客對其“在現(xiàn)實(shí)中試驗(yàn)高科技目標(biāo)”（縮寫THOR，即北歐神話中的雷神托爾）小型無人機(jī)進(jìn)行了試飛。
它的大約90％的結(jié)構(gòu)組件是由塑性聚酰胺粉末3D打印，空客公司將THOR描述為“一個在實(shí)際飛行條件下實(shí)現(xiàn)，”空客利用增材制造技術(shù)提高了THOR的開發(fā)速度，花了七個星期的時間打印了60個結(jié)構(gòu)部分，又花了一個星期組裝該飛機(jī)，圖1 ORNL 3D打印的777X機(jī)翼加工工裝，由聚合物制成的3D打印備件已經(jīng)用在了A350 XW，一些A320neo和A350 XWB試驗(yàn)飛機(jī)配備了。
公司表示，更多的金屬零件正在認(rèn)證過程中，空客使用的特殊增材制造技術(shù)，包括細(xì)絲沉積和粉末床聚合物技術(shù)、金屬粉末床和金屬線，目前。
空客對可用于3D打印的材料數(shù)量感到滿意，在航空工業(yè)中使用ALM的合格鑒定工作在成本和時間上，因此，空客公司的重點(diǎn)是在確認(rèn)了價值創(chuàng)造機(jī)遇的幾種知名金屬，圖2 位于布拉格試驗(yàn)臺上的GE Catalyst發(fā)，航空航天工業(yè)一直尋求增材制造以提高效率、減少浪費(fèi)。
成為增材制造早期且熱情的采用者，增材制造技術(shù)已用于飛行器內(nèi)部制造支架，已用于打印發(fā)動機(jī)零件，從而大大減少了組件數(shù)量，甚至被用于生產(chǎn)21公斤的無人機(jī)。
以試驗(yàn)新技術(shù)，讓“雷神”翱翔，粘合劑噴射增材制造技術(shù)公司ExOne認(rèn)為，由3D打印技術(shù)制成的零件通常用于航空航天產(chǎn)品，西科斯基CH-53重型直升機(jī)就是一個例子，它使用由ExOne 3D打印工具制成的復(fù)合材料空氣，減輕每一磅都很重要，發(fā)明可沖蝕的工裝。
關(guān)于軍事工業(yè)用新材料大盤點(diǎn)，你知道什么是隱身材料嗎？波音客機(jī)離奇事故，地面試車發(fā)動機(jī)爆炸，零件射入對面發(fā)動機(jī)的內(nèi)容就介紹到這里！
