16 개의 주요 군사 신규 자료의 응용 프로그램 상태 및 개발 동향 검토 (1)

재료 기술은 항상 전 세계 국가의 과학 및 기술 개발 계획에서 매우 중요한 분야였습니다. 정보 기술, 생명 공학 및 에너지 기술과 함께 오늘날 사회에서 인류의 전반적인 상황과 미래에 상당한 시간을 포괄하는 첨단 기술로 인정 받고 있습니다. 재료 첨단 기술은 또한 오늘날의 인류 문명을 지원하는 현대 산업의 핵심 기술이며, 국가 국방의 가장 중요한 재료 기초이기도합니다. 국방 산업은 종종 새로운 재료 기술 성과의 우선 순위 사용자이며, 새로운 재료 기술의 연구 및 개발은 국방 산업 및 무기 및 장비 개발에 결정적인 역할을합니다.

새로운 군사 재료의 전략적 중요성 새로운 군사 재료는 새로운 세대의 무기와 장비의 재료 기초이며, 오늘날 세계의 군사 분야에서 핵심 기술이기도합니다. 군사 신규 재료 기술은 군사 분야에서 사용되는 새로운 재료 기술로, 현대의 정교한 무기와 장비의 핵심이며 군사 첨단 기술의 중요한 부분입니다. 전 세계 국가들은 새로운 군사 재료 기술의 발전에 큰 중요성을 부여했습니다. 새로운 군사 재료 기술의 발전을 가속화하는 것은 군사 지도력을 유지하는 데 중요한 전제 조건입니다.

새로운 군사 재료의 적용 상태 새로운 군사 재료는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다 : 구조 재료와 기능에 따른 기능 재료. 그들은 주로 항공 산업, 항공 우주 산업, 무기 산업 및 조선 산업에 사용됩니다.
군사 구조 재료 1. 알루미늄 합금 알루미늄 합금은 항상 군사 산업에서 가장 널리 사용되는 금속 구조 재료였습니다. 알루미늄 합금은 저밀도, 고강도 및 우수한 처리 성능의 특성을 가지고 있습니다. 구조적 재료로서, 프로파일, 파이프, 다양한 단면의 고 리브 베드 플레이트로 만들 수있어 처리 성능이 우수하여 재료의 잠재력을 완전히 플레이하고 구성 요소의 강성과 강도를 향상시킬 수 있습니다. . 따라서, 알루미늄 합금은 무기 경량화를위한 ​​선호되는 경량 구조 재료입니다. 항공 산업에서 알루미늄 합금은 주로 항공기 스킨, 벌크 헤드, 긴 빔 및 호닝 바를 제조하는 데 사용됩니다. 항공 우주 산업에서 알루미늄 합금은 발사 차량 및 우주선 구조 부품에 중요한 재료입니다. 무기 분야에서 알루미늄 합금은 보병 전투 차량 및 장갑차 차량에 성공적으로 사용되었습니다. 최근에 개발 된 곡사포 총 마운트는 또한 다수의 새로운 알루미늄 합금 재료를 사용합니다. 최근 몇 년 동안 항공 우주 산업에서 알루미늄 합금의 사용은 감소했지만 여전히 군사 산업의 주요 구조 재료 중 하나입니다. 알루미늄 합금의 개발 경향은 고순도, 고강도, 높은 인성 및 고온 저항을 추구하는 것입니다. 군사 산업에 사용 된 알루미늄 합금에는 주로 알루미늄 리튬 합금, 알루미늄-코퍼 합금 (2000 시리즈) 및 알루미늄 ZINC- 마그네슘 합금 (7000 시리즈)이 포함됩니다. 새로운 알루미늄 리튬 합금은 항공 산업에서 사용되며 항공기의 무게가 8 ~ 15%감소 할 것으로 예상됩니다. 알루미늄 리튬 합금은 또한 우주선 및 얇은 벽 미사일 껍질의 후보 구조 재료가 될 것입니다. 항공 우주 산업의 급속한 발전으로 알루미늄 리튬 합금의 연구 초점은 여전히 ​​두께 방향의 불량한 문제를 해결하고 비용을 줄이는 것입니다. 2. 가장 가벼운 엔지니어링 금속 물질로서 마그네슘 합금 인 마그네슘 합금은 가벼운 중력, 높은 특이 강도 및 특정 강성, 우수한 감쇠 및 열전도율, 강한 전자기 방패 능력 및 우수한 진동 감소와 같은 일련의 독특한 특성을 가지고 있습니다. 항공 우주, 현대 무기 및 장비와 같은 군사 분야의 요구를 충족시킵니다. 마그네슘 합금은 탱크 시트 프레임, 사령관 거울, 포수 거울, 기어 박스 하우징, 엔진 필터 시트, 물 입구 및 배출구 파이프, 공기 분배기 좌석, 오일 펌프 하우징, 워터 펌프 하우징, 오일 열 교환기 등 군용 장비에 널리 사용됩니다. 오일 필터 하우징, 밸브 커버, 호흡기 및 기타 차량 부품; 전술 공중 방어 미사일지지 구획 및 에일러론 스킨, 벽 패널, 강화 프레임, 방향타 접시, 벌크 헤드 및 기타 미사일 부품; 전투기, 폭격기, 헬리콥터, 운송 항공기, 공중 레이더, 표면 대 공기 미사일, 발사 차량, 위성 및 기타 우주선 구성 요소. 마그네슘 합금은 체중이 가볍고 특정 강도 및 강성이 우수하며 진동 감소, 전자기 간섭 및 차폐 기능이 강하기 때문에 체중 감소, 소음 흡수, 충격 흡수 및 방사선 보호에 대한 군사 제품의 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 항공 우주 및 국방 건설에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있으며 항공기, 위성, 미사일, 전투기, 탱크 및 기타 무기 및 장비에 필요한 주요 구조물입니다. 3. 티타늄 합금 티타늄 합금은 인장 강도 (441 ~ 1470mpa), 저밀도 (4.5g/cm³), 우수한 부식 저항, 300 ~ 550 도의 특정 고온 지구력 강도 및 우수한 저온 충격 강도를 갖습니다. 경량 구조 재료. 티타늄 합금은 초소성의 기능적 특성을 가지고 있습니다. 초 플라스틱 형성 분해 결합 기술을 사용함으로써 합금은 복잡한 모양과 에너지 및 재료 소비가 거의없는 정확한 치수를 가진 제품으로 만들 수 있습니다. 항공 산업에서 티타늄 합금의 적용은 주로 항공기 동체 구조 부품, 랜딩 기어,지지 빔, 엔진 압축기 디스크, 블레이드 및 조인트를 만드는 것입니다. 항공 우주 산업에서 티타늄 합금은 주로 하중 부유 성분, 프레임, 가스 실린더, 압력 용기, 터빈 펌프 케이싱, 견고한 로켓 엔진 케이싱 및 노즐 및 기타 부품을 만드는 데 사용됩니다. 1950 년대 초, 산업용 순수 티타늄은 일부 군용 항공기의 후방 동체의 열 방패, 테일 커버, 스피드 브레이크 및 기타 구조적 부분을 제조하는 데 사용되었습니다. 1960 년대에 항공기 구조물에서 티타늄 합금의 적용은 플랩 슬라이딩, 하중 부유 벌크 헤드, 랜딩 기어 빔 및 기타 주요 하중 기반 구조로 확장되었습니다. 1970 년대 이래로 군용 항공기 및 엔진에서 티타늄 합금의 사용은 전투기에서 대형 군사 폭격기 및 운송 항공기에 이르기까지 빠르게 증가했습니다. F14 및 F15 항공기에서의 사용은 구조 중량의 25%를 차지하며 F100 및 TF39 엔진에서의 사용은 각각 25% 및 33%에 도달합니다. 1980 년대 이후 티타늄 합금 재료 및 공정 기술은 추가 개발을 달성했으며 B1B 항공기에는 90402kg의 티타늄이 필요합니다. 항공 우주 용 기존 티타늄 합금 중에서 가장 널리 사용되는 것은 다목적 A+B 유형 ti -6 al -4 v 합금입니다. 최근 몇 년 동안 서부와 러시아는 두 가지 새로운 유형의 티타늄 합금, 즉 고강도, 고축성, 용접 가능 및 형성 가능한 티타늄 합금 및 고온, 고강도, 화염성 티타늄 합금을 연속적으로 개발했습니다. 이 두 개의 고급 티타늄 합금은 향후 항공 우주 산업에서 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다.

현대 전쟁의 발전으로 육군은 큰 전력, 장거리, 높은 정확도 및 빠른 응답 기능을 갖춘 다기능 고급 곡물 시스템이 필요합니다. 고급 곡사포 시스템의 주요 기술 중 하나는 새로운 재료 기술입니다. 자체 추진 포병 포탑, 구성 요소 및 가벼운 금속 장갑차의 경량은 무기 개발에 불가피한 경향입니다. 역학과 보호를 보장하기위한 전제에 따라 티타늄 합금은 군대 무기에 널리 사용됩니다. 155 포병 반동 브레이크에서 티타늄 합금의 사용은 중량을 감소시킬뿐만 아니라 중력으로 인한 건 배럴의 변형을 감소시켜 슈팅 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 주요 전투 탱크와 헬리콥터-탱크 다목적 미사일의 일부 복잡한 구성 요소는 티타늄 합금으로 만들어 질 수 있으며, 이는 제품의 성능 요구 사항을 충족 할뿐만 아니라 구성 요소의 처리 비용을 줄일 수 있습니다. 과거에 오랫동안, 타이타늄 합금의 적용은 높은 제조 비용으로 인해 크게 제한되었습니다. 최근 몇 년 동안 전 세계 국가들이 적극적으로 저비용 티타늄 합금을 개발하고 비용을 절감하고 있으며 티타늄 합금의 성능을 향상시켜야합니다. 우리나라에서는 티타늄 합금의 제조 비용이 여전히 비교적 높습니다. 티타늄 합금의 사용이 점진적으로 증가함에 따라, 제조 비용을 낮추는 것은 티타늄 합금의 개발에 불가피한 경향입니다. 4. 복합 재료 4.1 수지 기반 복합 재료 수지 기반 복합 재료는 우수한 형성 가공성, 높은 특이 적 강도, 높은 특이 적 계수, 저밀도, 피로, 충격 흡수, 화학적 차단 저항성, 우수한 유전체 특성, 낮은 열전도율 및 기타를 갖습니다. 특성은 군사 산업에서 널리 사용됩니다. 수지 기반 복합 재료는 서모 세트와 열가소성의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 서모 세트 수지 기반 복합 재료는 다양한 열 세팅 수지를 기반으로하고 다양한 강화 섬유와 함께 첨가되는 복합 재료의 한 유형입니다. 열가소성 수지는 용매에 용해 될 수있는 선형 중합체 화합물의 한 유형이지만, 가열 될 때 점성 액체로 연화되고 녹고 냉각 후 고체로 경화되었다. 수지 기반 복합 재료는 탁월한 포괄적 인 특성, 쉬운 준비 기술 및 풍부한 원료를 가지고 있습니다. 항공 산업에서 수지 기반 복합 재료는 항공기 날개, 동체, 카나드, 수평 꼬리 및 엔진 덕트를 제조하는 데 사용됩니다. 항공 우주 분야에서 수지 기반 복합 재료는 러더, 레이더 및 공기 흡입구를위한 중요한 재료 일뿐 만 아니라 고체 로켓 엔진의 연소 챔버의 열 절연 쉘을 제조하는 데 사용될 수 있으며 엔진 노즐을위한 절제 열 내성 재료. 최근에 개발 된 새로운 시아네이트 수지 복합 재료는 강한 수분 저항, 우수한 마이크로파 유전체 특성 및 좋은 차원 안정성의 장점을 가지고 있습니다. 항공 우주 구조 부품 제조, 항공기의 1 차 및 2 차 하중 부유 구조 부품 및 레이더 안테나 덮개 제조에 널리 사용됩니다. 4.2 금속 기반 복합 재료 금속 기반 복합 재료는 높은 특이 적 강도, 높은 특이 적 모듈러스, 우수한 고온 성능, 낮은 열 팽창 계수, 우수한 치수 안정성 및 우수한 전기 및 열전도율을 갖습니다. 그들은 군사 산업에서 널리 사용되었습니다. 알루미늄, 마그네슘 및 티타늄은 금속 기반 복합 재료의 주요 매트릭스이며, 강화 재료는 일반적으로 세 가지 범주의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다 : 섬유, 입자 및 수염. 그 중에서도 입자 강화 알루미늄 기반 복합 재료는 알루미늄 합금 대신 복부 지느러미로 F -16 전투기에 사용되는 것과 같은 모델 검증에 들어 갔으며, 강성과 수명이 크게 향상됩니다. 탄소 섬유 강화 알루미늄 및 마그네슘 기반 복합 재료는 높은 특이 적 강도를 가지며, 열 팽창 계수 및 우수한 치수 안정성에 가깝고 인공 위성 괄호, L 밴드 평면 안테나, 우주 망원경, 인공 위성 파괴 안테나, 인공 위성 파괴 안테나, 우주 위성 평면 안테나를 만드는 데 성공적으로 사용됩니다. 등.; 실리콘 카바이드 입자 강화 알루미늄 기반 복합 재료는 고온 성능이 우수하고 내마모성이 우수하며 로켓, 미사일 구성 요소, 적외선 및 레이저 안내 시스템 구성 요소, 정밀 항공 장치 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 실리콘 카바이드 섬유 강화 티타늄 기반 복합 재료는 고온 저항성이 우수하고 산화성이 우수하며, 높은 추력 대 중량 비율 엔진에 이상적인 구조 재료입니다. 그들은 고급 엔진의 테스트 단계에 들어갔다. 무기 산업 분야에서 금속 기반 복합 재료는 대규모 구경 꼬리 안정화 된 버전 방향 버전 방어 방어 방어 발사선, 안티 헬리콥터/대전차 다목적 미사일 솔리드 엔진 껍질 및 기타 부품에 사용할 수 있습니다. 탄두와 전투 능력을 향상시킵니다. 4.3 세라믹 기반 복합재 세라믹 기반 복합재는 섬유, 수염 또는 입자로 강화되고 특정 복합 공정을 통해 세라믹 매트릭스와 결합 된 재료의 일반적인 용어입니다. 세라믹 기반 복합재는 세라믹 매트릭스에 도입 된 제 2 상 성분으로 구성된 다상 재료임을 알 수 있습니다. 그것은 세라믹 재료의 고유 한 브라이언스를 극복했으며 현재의 재료 과학 연구에서 가장 활발한 측면 중 하나가되었습니다. 세라믹 기반 복합재는 저밀도, 높은 특이 강도, 우수한 온도 역학적 특성 및 열 충격 저항의 특성을 지니고 있으며, 미래의 군사 산업 개발을위한 주요 지원 재료 중 하나입니다. 세라믹 재료는 고온 성능이 우수하지만 매우 부서지기 쉽습니다. 세라믹 물질의 브리티 니스를 개선하는 방법에는 위상 변화 강화, 미세 락 강화, 분산 금속 강화 및 연속 섬유 강화가 포함됩니다. 세라믹 기반 복합재는 주로 항공기 가스 터빈 엔진의 노즐 밸브를 만드는 데 사용되며, 이는 엔진의 추력 대 체중 비율을 향상시키고 연료 소비를 줄이는 데 중요한 역할을합니다. 4.4 탄소-탄소 복합재 탄소-탄소 복합재는 탄소 섬유 강화 및 탄소 행렬로 구성된 복합재이다. 탄소-탄소 복합재는 높은 비 강도, 우수한 열 충격 저항, 강한 절제 저항 및 설계 가능한 성능과 같은 일련의 장점을 가지고 있습니다. 탄소 탄소 복합 재료의 개발은 항공 우주 기술의 엄격한 요구 사항과 밀접한 관련이 있습니다. 1980 년대 이래로 탄소 탄소 복합 재료에 대한 연구는 성능 향상 및 응용 프로그램 확장 단계에 들어갔다. 군사 산업에서, 탄소 탄소 복합 재료의 가장 눈길을 끄는 적용은 항산화 탄소 탄소 코 코 캡 및 우주 왕복선의 날개 가장자리이며, 가장 큰 탄소 탄소 제품은 Supersonic의 브레이크 패드입니다. 항공기. 탄소-탄소 복합 재료는 주로 항공 우주의 절제 물질 및 열 구조 재료로 사용됩니다. 구체적으로, 그들은 대륙간 미사일 탄두의 코 콘 캡, 단단한 로켓 노즐 및 우주 셔틀의 날개 가장자리로 사용됩니다. 현재, 고급 탄소-탄소 노즐 재료의 밀도는 1.87 ~ 1.97 g/입방 센티미터이고, 후프 인장 강도는 75 ~ 115 MPa이다. 최근에 개발 된 장거리 대륙간 미사일 엔드 캡은 거의 모두 탄소 탄소 복합 재료로 만들어졌습니다. 현대 항공 기술의 개발로 인해 항공기의 적재량이 증가하고 있으며 비행 착륙 속도가 증가하여 항공기의 비상 제동에 대한 요구 사항이 높아집니다. 탄소-탄소 복합 재료는 가볍고 고온 저항성이며 많은 양의 에너지를 흡수하며 마찰 특성이 양호합니다. 브레이크 패드로 만든 브레이크 패드는 고속 군용 항공기에서 널리 사용됩니다. 5. 울트라 높이 강철 강강 강도 강철은 각각 1200 MPa 및 1400 MPa를 초과하는 항복 강도 및 인장 강도를 갖는 강철입니다. 항공기 구조물의 높은 특정 강도 재료의 요구 사항을 충족시키기 위해 연구되고 개발되었습니다. 항공기에 티타늄 합금 및 복합 재료의 적용이 확장되어 항공기에 사용되는 강철의 양이 감소했지만 항공기의 주요 하중 부유 구성 요소는 여전히 초고 강철 강철로 만들어졌습니다. 현재 국제적으로 대표적으로 대리인이 저 합금 강도 강철 300m는 항공기 착륙 장비를위한 전형적인 강철입니다. 또한 저금리 초고 강도 강철 D6AC는 전형적인 솔리드 로켓 엔진 케이싱 재료입니다. 초고속 강철의 개발 추세는 강도와 응력 내성을 지속적으로 개선하면서 초고 강도를 보장하는 것입니다. 6. 고급 고온 합금 고온 합금은 항공 우주 전력 시스템의 핵심 재료입니다. 고온 합금은 600 ~ 1200 도의 고온에서 특정 응력을 견딜 수 있고 산화 및 부식성을 가질 수있는 합금입니다. 항공 우주 엔진 터빈 디스크에 선호되는 재료입니다. 다른 매트릭스 성분에 따르면, 고온 합금은 철기, 니켈 기반 및 코발트 기반의 세 가지 범주로 나뉩니다. 1960 년대 이전에 엔진 터빈 디스크는 단조 된 고온 합금으로 만들어졌으며, 전형적인 등급은 A286 및 Inconel 718입니다. 1970 년대에 미국의 GE는 빠르게 고형 된 분말 RENE95 합금을 사용하여 CFM56 엔진 터빈 디스크를 만들었습니다. 추력 대량 비율과 작동 온도를 크게 증가 시켰습니다. 그 이후로 분말 야금 터빈 디스크가 빠르게 발전했습니다. 최근 미국은 스프레이 증착 빠른 응고 공정으로 제조 된 고온 합금 터빈 디스크를 채택했습니다. 분말 고온 합금과 비교할 때 프로세스는 간단하고 비용이 절감되고 위조 처리 성능이 우수합니다. 개발 잠재력이 뛰어난 준비 기술입니다. 7. 텅스텐 합금 텅스텐은 금속 중에서 가장 높은 융점을 가지고 있습니다. 탁월한 장점은 높은 용융점이 재료에 대한 고온 강도와 내식성이 우수하며, 특히 무기 제조에서 군사 산업에서 우수한 특성을 보여 주었다. 무기 산업에서는 주로 다양한 갑옷 피어싱 발사체의 탄두를 만드는 데 사용됩니다. 텅스텐 합금은 물질의 입자를 정제하고 분말 전처리 기술과 큰 변형 강화 기술을 통해 곡물의 방향을 길게 써서 재료의 강인성과 침투력을 향상시킵니다. 우리 나라에서 개발 된 주요 전투 탱크를위한 125 ° 갑옷 피어싱 발사체의 텅스텐 코어 재료는 W-Ni-Fe입니다. 가변 밀도 압축 소결 공정을 채택하고 평균 성능은 1200 MPa의 인장 강도와 15%이상의 신장에 도달합니다. 전투 기술 지수는 2000 미터 거리에서 600mm 두께의 균질 한 강철 갑옷을 관통하는 것입니다. 현재, 텅스텐 합금은 대형 종횡비 방어구 피어싱 발사체, 중소 및 중간 구경 항공 방어 방어기 피어싱 발사체 및 과다성 운동 에너지 갑옷 피어싱 발사체를 갖춘 주요 전투 탱크에서 널리 사용됩니다. 이것은 다양한 갑옷 피어싱 발사체가 더 강력한 침투력을 갖습니다. 8. 금속 간 화합물 간 화합물은 장거리 정렬 된 초당 구조를 가지며 강한 금속 결합 결합을 유지하여 많은 특수한 물리적 및 화학적 특성 및 기계적 특성을 제공합니다. 금속 간 화합물은 우수한 열 강도를 가지며 최근 몇 년 동안 국내외에서 적극적으로 연구 된 중요한 새로운 고온 구조 물질이되었습니다. 군사 산업에서 금속 간 화합물은 미국 회사 PUAO가 제조 한 JT90 가스 터빈 엔진 블레이드와 같은 열 부하를 제조하는 데 사용되었습니다. 등, 러시아는 피스톤 탑으로서 열 내성 합금 대신 티타늄 알루미늄 금속 화합물을 사용하여 엔진의 성능을 크게 향상시킵니다. 무기 산업 분야에서 탱크 엔진 과급기 터빈의 재료는 K18 니켈 기반 고온 합금입니다. 비중이 높고 관성이 크기 때문에 탱크의 가속 성능에 영향을 미칩니다. 티타늄 알루미늄 금속 화합물의 적용 및 산화 제품은 탱크의 성능을 크게 향상시켰다.