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鈦在國防軍事上的發展及應用

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備 發布時間:2012-9-10 10:33:59
鈦在國防工業上的應用
  (1)我國國防工業使用
的情況
  無論是美國還是俄羅斯,其鈦材主要應用于飛機制造業和造船業。近年來,我國這兩個領域發展很快,不斷有新型飛機量產,在研的項目也很多,估計這 兩個領域的用鈦量將會大幅增加。我國在鈦合金使用上面早已成熟,假以時日,我們的鈦合金的應用也能讓航空航天工業飛躍。在航天領域,中國第一臺大型全鈦紫外太空望遠鏡也已經制造并實驗完畢,鈦合金在太空領域的應用前途光明。
  每種鈦合金都有各自的用途。飛機制造和航天工業運用鈦合金大家已經十分了解,在社會生活及在機械業中的使用更是多多,象眼鏡架、高爾夫球桿、鈦自行車等。但在陸軍和海軍中的使用我們卻是知之甚少,而且相關的文章和說明也不是很多,下面就列舉一些我國高性能鈦合金在國防工業的應用情況。
  1.發動機業:
  鈦5Al2.5Sn高強鈦合金—齒輪套、發動機外殼、葉片罩
  鈦8Al1Mo1V高溫鈦合金—發動機葉片、陀螺儀導向罩、內蒙皮
  鈦6Al4V(抗拉強度≥895MPa)熱處理強化鈦合金—核心機葉片及葉輪
  2.航空業:
  鈦6Al2Sn強化鈦合金—緊固件、導向裝置、重要結構
  鈦4AlMo1V鈦合金—飛機骨架
  鈦Sn5Zr1Mo鈦合金—起落架、飛機承重架、緊固件
  3.航天業
  鈦合金1M1315—火箭機盤、導彈基座構件
  鈦合金1M1550—導彈動力葉片套
  鈦合金T-A6V—飛船主用材料
  4.陸軍業
  我國已經研制成功了83-1型和83-2型兩種迫擊炮。83-1型82迫擊炮廣泛采用了鈦合金,把全炮重量降低到18.1公斤,極其方便班、排這樣的小單位的襲擾戰的開展。
  鈦A7D—新型裝甲車輛力學分析鍛件
  鈦A6Z5W—反坦克火箭(導彈),地空導彈罩等抗蠕變性要求高的部件
  鈦1M1551—某裝甲車輛火力高速旋轉部件
  5.海軍業
  LT41鈦合金—艦船大面積蒙皮
  3.7114鈦合金—可焊性優良,成型性好適合各種水密隔層
  鈦V13CA鈦合金—蜂窩狀艦身,承重框架
  鈦合金在艦船上使用是很有前途的。這跟鈦合金的強度、韌性有關系,還有就是耐腐蝕性,海水中的鈦是極其穩定的,基本上可以認為船體是不會腐蝕 的,這樣既可以減少維護的費用,也可以減輕船體的重量,對艦艇來講是莫大的好處。除此之外,還有必要提及兩點:第一,鈦是無磁性的,對抗磁性探測有很大的 幫助。二是跟先進的艦船復合材料涂層有天生的融合性,未來將使用的隱身復合材料有個缺點,就是跟以前艦船使用的高強特種鋼起反應,由于電位差容易在海水中 產生電偶,加快腐蝕。
  (2)其他國家國防工業使用鈦的情況
  世界上已經退役的,正在服役的或者在研武器裝備中,很多都使用了鈦及其合金的結構件,隨著現代化戰爭模式的轉變,要求現代化的軍隊的快速機動能 力十分突出,所以對于陸軍來說必須依仗運輸機的能力來達到快速的機動,這就要求陸軍本來粗重的裝備盡量的輕型化,比如現在各國都希望自己的炮兵能快速有效 的迅速轉移到另外一個地方,達到戰略或者戰術上的目的,這必然使鈦合金在火炮領域的發展前途一片光明,象美國的M777輕型榴彈炮,由于使用了鈦合金外 殼,戰斗全重下降到了3.175噸,可以使用V22或者C130空運,達到快速機動的能力。類似的還有英國的UFH超輕型155毫米火炮,不到4噸的重量 里面使用了1噸的鈦合金。在空軍和海軍裝備的領域則更是如此,下面就簡單的介紹鈦合金成功應用的典型事例:
  ①飛機用鈦數據(未注明均指毛坯用量)
  國際鈦協會2002年10月在美國奧蘭多舉辦的年會上公布了下列飛機用鈦新數據:
  1.計劃于2004年問世的第一架超大型客機—空客A380,用鈦量為45t/架-65t/架;
  2.波音客機,用鈦量占其總重的15%-17%(凈重);
  3.F15戰斗機,結構用鈦5.75t,2臺噴氣發動機用鈦5t;
  4.F22戰斗機(正在開發中),結構用鈦36t,2臺發動機用鈦5t;
  5.聯合開發的F35戰斗機,結構用鈦10t,單臺發動機用鈦5t;
  6.F18艦載戰斗機,用鈦量占其總重的12%-13%(凈重);
  7.C-17大型運輸機,用鈦量占其總重的10%(凈重);
  8.歐洲EF2000,將減少用鈦量,改為復合材料。
  由此可見鈦在世界航空航天領域的重要地位,尤其是在發動機制造,機體制造方面更是如此。
  上文提到俄羅斯有意加強對戰略稀有金屬鈦進行控制,已經引起了美國的注意,畢竟美國下一代戰機的用鈦比例很大,如果俄羅斯國防出口公司控制了阿 維斯瑪公司的大部分股權的話,國際鈦合金的價格上揚將不可避免,這樣F-22和F-35的項目將有不確定的因素在里面。所以近期美國最大的鈦材商 Timet已經來到中國尋求潛在的合作伙伴,希望在中國的市場上找到類似俄羅斯的供應商或者可以合資建廠,把中國生產的鈦材用在美國的項目上,在價格上很 有優勢,而且質量可靠,可以說對未來美軍F-22和F-35的項目很有幫助。
  某一種全球性材料供應如此突出的影響國防工業,很少見,這也是自二戰鋼鐵緊缺以來的第一次,所以F-22和F-35的價格將取決于未來鈦的供應情況。
  現今全球經濟已經逐步走出低谷,國際航空業開始出現恢復性增長,國際鈦材行業也隨著這個大潮迎來快速增長的新時期,中國企業也將迎來新的機遇。
  近幾年是第四代戰斗機的換代的起始,隨后的很多年里面,每年將有很多新型戰斗機進入軍隊。新型戰斗機在選材上很有講究和前瞻性,在未來很多年內,軍事和航空工業必然是鈦材的第一大用戶。
  美軍近期又公布了一種新型的潛艇攜帶的“鸕鶿”無人攻擊機的概念。“鸕鶿”無人機的長度為5.8米,翼展4.86米,屬于多次重復使用的無人戰 斗機機。“鸕鶿”是由著名的洛-馬公司提出概念設計的,因為其出入的通道主要是海水,因此全機為鈦合金制成,以防止腐蝕的產生,總起飛重量不超過4噸,可 攜帶453千克的有效載荷,考慮使用方式主要是從俄亥俄級核潛艇的戰略導彈發射筒發射,主要用于摧毀近海岸目標。該機的進氣口位于機頭部位,呈三角形。由 于采用了鈦合金,其機體強度極高,可承受150英尺水深的壓力。并且為了防止外壓失穩的發生,機體的內部不必要的空間一律使用特殊的塑料進填充。為了增加 飛行的隱蔽性,其外形也采用了復雜的隱身設計。“鸕鶿”的最大飛行速度預計將達到880千米/小時,巡航速度為550千米/小時,最高飛行高度10.7千 米,作戰半徑達926千米,可持續飛行3個小時。鈦的優良品質被體現的淋漓盡致。
  ②海軍方面的鈦應用情況
  海軍上面鈦的應用也是十分廣泛的,主要應用大國就是蘇聯/俄羅斯的潛艇。
  “阿庫拉”級(Akula)攻擊核潛艇:“阿庫拉”級采用水滴型、雙殼體,里面一層為鈦合金制造。由蘇聯著名的“孔雀石”潛艇設計局設計,共青城船廠和北德文斯克船廠制造。
  “塞拉”級攻擊核潛艇:俄羅斯的“塞拉”(Sierra)級(也稱S級)多用途攻擊核潛艇。可以說是俄羅斯龐雜的核潛艇家族中最神秘的一位。主 要是因為“塞拉”級艇采用鈦合金雙殼體,它的大潛深、高航速、強火力與良好的隱身性能令人印象深刻。但造價非常昂貴,綽號“金魚”,只建造了4艘。
  而鈦材在潛艇上的顛峰之作,應該授予臺風級:蘇聯共建造了6艘“臺風”級潛艇,“臺風”號是其中的第一艘。“臺風”級的特別之處在于:它有一套 完整的魚雷、導彈、動力裝置等獨立航行和作戰系統;采用雙殼體結構,儲備浮力約32%,兩層殼體間有3米多的間距,增強了耐水下爆炸和沖撞的能力。每艘臺風級的用鈦量約9000噸,相當于現在我國一年的鈦產量總和。
  蘇聯/俄羅斯用鈦殼體的核潛艇還有如阿爾法級等等,但都沒有形成一定的氣候,就不再敘述。潛艇上的鈦除了使用在殼體上外,就是使用在潛艇的管道 和冷凝器上,現在幾乎所有的潛艇和水面艦艇上的冷凝器都是用的鈦材做的,可以說在潛艇和艦艇的壽命內,一般情況下不用更換鈦冷凝器,一來可以節省維護費 用,二則不會因為冷凝器故障的問題降低出勤率。
  因為材料價格和產量的原因,其他國家的潛艇很少有報道說采用了鈦殼體的情況。
  鈦及
鈦合金的性能無庸質疑,各種鈦合金的冶金過程對大國來說也是很常規的東西,只是考慮成本的問題。隨著經濟的發展,國防上的特殊要求也有能力去保證了,所以說鈦及鈦合金在未來的民用和軍用領域都將迎來快速的發展。同時鈦及鈦合金也將大大提升部分特殊裝備的性能。
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