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鈦在國(guó)防軍事上的發(fā)展及應(yīng)用 |
| 來(lái)源：鈦棒，鈦板，鈦管，鈦絲，鈦設(shè)備 發(fā)布時(shí)間：2012-9-10 10:33:59 |
鈦在國(guó)防工業(yè)上的應(yīng)用
?。?）我國(guó)國(guó)防工業(yè)使用鈦的情況
無(wú)論是美國(guó)還是俄羅斯，其鈦材主要應(yīng)用于飛機(jī)制造業(yè)和造船業(yè)。近年來(lái)，我國(guó)這兩個(gè)領(lǐng)域發(fā)展很快，不斷有新型飛機(jī)量產(chǎn)，在研的項(xiàng)目也很多，估計(jì)這 兩個(gè)領(lǐng)域的用鈦量將會(huì)大幅增加。我國(guó)在鈦合金使用上面早已成熟，假以時(shí)日，我們的鈦合金的應(yīng)用也能讓航空航天工業(yè)飛躍。在航天領(lǐng)域，中國(guó)第一臺(tái)大型全鈦?zhàn)贤馓胀h(yuǎn)鏡也已經(jīng)制造并實(shí)驗(yàn)完畢，鈦合金在太空領(lǐng)域的應(yīng)用前途光明。
每種鈦合金都有各自的用途。飛機(jī)制造和航天工業(yè)運(yùn)用鈦合金大家已經(jīng)十分了解，在社會(huì)生活及在機(jī)械業(yè)中的使用更是多多，象眼鏡架、高爾夫球桿、鈦?zhàn)孕熊嚨?。但在陸軍和海軍中的使用我們卻是知之甚少，而且相關(guān)的文章和說(shuō)明也不是很多，下面就列舉一些我國(guó)高性能鈦合金在國(guó)防工業(yè)的應(yīng)用情況。
1.發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)：
鈦5Al2.5Sn高強(qiáng)鈦合金—齒輪套、發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、葉片罩
鈦8Al1Mo1V高溫鈦合金—發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、陀螺儀導(dǎo)向罩、內(nèi)蒙皮
鈦6Al4V（抗拉強(qiáng)度≥895MPa）熱處理強(qiáng)化鈦合金—核心機(jī)葉片及葉輪
2.航空業(yè)：
鈦6Al2Sn強(qiáng)化鈦合金—緊固件、導(dǎo)向裝置、重要結(jié)構(gòu)
鈦4AlMo1V鈦合金—飛機(jī)骨架
鈦Sn5Zr1Mo鈦合金—起落架、飛機(jī)承重架、緊固件
3.航天業(yè)
鈦合金1M1315—火箭機(jī)盤、導(dǎo)彈基座構(gòu)件
鈦合金1M1550—導(dǎo)彈動(dòng)力葉片套
鈦合金T-A6V—飛船主用材料
4.陸軍業(yè)
我國(guó)已經(jīng)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(zhàn)的開展。
鈦A7D—新型裝甲車輛力學(xué)分析鍛件
鈦A6Z5W—反坦克火箭（導(dǎo)彈），地空導(dǎo)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(zhuǎn)部件
5.海軍業(yè)
LT41鈦合金—艦船大面積蒙皮
3.7114鈦合金—可焊性優(yōu)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(qiáng)度、韌性有關(guān)系，還有就是耐腐蝕性，海水中的鈦是極其穩(wěn)定的，基本上可以認(rèn)為船體是不會(huì)腐蝕 的，這樣既可以減少維護(hù)的費(fèi)用，也可以減輕船體的重量，對(duì)艦艇來(lái)講是莫大的好處。除此之外，還有必要提及兩點(diǎn)：第一，鈦是無(wú)磁性的，對(duì)抗磁性探測(cè)有很大的 幫助。二是跟先進(jìn)的艦船復(fù)合材料涂層有天生的融合性，未來(lái)將使用的隱身復(fù)合材料有個(gè)缺點(diǎn)，就是跟以前艦船使用的高強(qiáng)特種鋼起反應(yīng)，由于電位差容易在海水中 產(chǎn)生電偶，加快腐蝕。
（2）其他國(guó)家國(guó)防工業(yè)使用鈦的情況
世界上已經(jīng)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(jié)構(gòu)件，隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)模式的轉(zhuǎn)變，要求現(xiàn)代化的軍隊(duì)的快速機(jī)動(dòng)能 力十分突出，所以對(duì)于陸軍來(lái)說(shuō)必須依仗運(yùn)輸機(jī)的能力來(lái)達(dá)到快速的機(jī)動(dòng)，這就要求陸軍本來(lái)粗重的裝備盡量的輕型化，比如現(xiàn)在各國(guó)都希望自己的炮兵能快速有效 的迅速轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)地方，達(dá)到戰(zhàn)略或者戰(zhàn)術(shù)上的目的，這必然使鈦合金在火炮領(lǐng)域的發(fā)展前途一片光明，象美國(guó)的M777輕型榴彈炮，由于使用了鈦合金外 殼，戰(zhàn)斗全重下降到了3.175噸，可以使用V22或者C130空運(yùn)，達(dá)到快速機(jī)動(dòng)的能力。類似的還有英國(guó)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(lǐng)域則更是如此，下面就簡(jiǎn)單的介紹鈦合金成功應(yīng)用的典型事例：
?、亠w機(jī)用鈦數(shù)據(jù)（未注明均指毛坯用量）
國(guó)際鈦協(xié)會(huì)2002年10月在美國(guó)奧蘭多舉辦的年會(huì)上公布了下列飛機(jī)用鈦新數(shù)據(jù)：
1.計(jì)劃于2004年問(wèn)世的第一架超大型客機(jī)—空客A380，用鈦量為45t/架-65t/架；
2.波音客機(jī)，用鈦量占其總重的15%-17%（凈重）；
3.F15戰(zhàn)斗機(jī)，結(jié)構(gòu)用鈦5.75t，2臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦5t；
4.F22戰(zhàn)斗機(jī)（正在開發(fā)中），結(jié)構(gòu)用鈦36t，2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦5t；
5.聯(lián)合開發(fā)的F35戰(zhàn)斗機(jī)，結(jié)構(gòu)用鈦10t，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦5t；
6.F18艦載戰(zhàn)斗機(jī)，用鈦量占其總重的12%-13%（凈重）；
7.C-17大型運(yùn)輸機(jī)，用鈦量占其總重的10%（凈重）；
8.歐洲EF2000，將減少用鈦量，改為復(fù)合材料。
由此可見鈦在世界航空航天領(lǐng)域的重要地位，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)制造，機(jī)體制造方面更是如此。
上文提到俄羅斯有意加強(qiáng)對(duì)戰(zhàn)略稀有金屬鈦進(jìn)行控制，已經(jīng)引起了美國(guó)的注意，畢竟美國(guó)下一代戰(zhàn)機(jī)的用鈦比例很大，如果俄羅斯國(guó)防出口公司控制了阿 維斯瑪公司的大部分股權(quán)的話，國(guó)際鈦合金的價(jià)格上揚(yáng)將不可避免，這樣F-22和F-35的項(xiàng)目將有不確定的因素在里面。所以近期美國(guó)最大的鈦材商 Timet已經(jīng)來(lái)到中國(guó)尋求潛在的合作伙伴，希望在中國(guó)的市場(chǎng)上找到類似俄羅斯的供應(yīng)商或者可以合資建廠，把中國(guó)生產(chǎn)的鈦材用在美國(guó)的項(xiàng)目上，在價(jià)格上很 有優(yōu)勢(shì)，而且質(zhì)量可靠，可以說(shuō)對(duì)未來(lái)美軍F-22和F-35的項(xiàng)目很有幫助。
某一種全球性材料供應(yīng)如此突出的影響國(guó)防工業(yè)，很少見，這也是自二戰(zhàn)鋼鐵緊缺以來(lái)的第一次，所以F-22和F-35的價(jià)格將取決于未來(lái)鈦的供應(yīng)情況。
現(xiàn)今全球經(jīng)濟(jì)已經(jīng)逐步走出低谷，國(guó)際航空業(yè)開始出現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)，國(guó)際鈦材行業(yè)也隨著這個(gè)大潮迎來(lái)快速增長(zhǎng)的新時(shí)期，中國(guó)企業(yè)也將迎來(lái)新的機(jī)遇。
近幾年是第四代戰(zhàn)斗機(jī)的換代的起始,隨后的很多年里面,每年將有很多新型戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入軍隊(duì)。新型戰(zhàn)斗機(jī)在選材上很有講究和前瞻性，在未來(lái)很多年內(nèi)，軍事和航空工業(yè)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(wú)人攻擊機(jī)的概念。“鸕鶿”無(wú)人機(jī)的長(zhǎng)度為5.8米，翼展4.86米，屬于多次重復(fù)使用的無(wú)人戰(zhàn) 斗機(jī)機(jī)。“鸕鶿”是由著名的洛-馬公司提出概念設(shè)計(jì)的，因?yàn)槠涑鋈氲耐ǖ乐饕呛Ｋ?，因此全機(jī)為鈦合金制成，以防止腐蝕的產(chǎn)生，總起飛重量不超過(guò)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(jí)核潛艇的戰(zhàn)略導(dǎo)彈發(fā)射筒發(fā)射，主要用于摧毀近海岸目標(biāo)。該機(jī)的進(jìn)氣口位于機(jī)頭部位，呈三角形。由 于采用了鈦合金，其機(jī)體強(qiáng)度極高，可承受150英尺水深的壓力。并且為了防止外壓失穩(wěn)的發(fā)生，機(jī)體的內(nèi)部不必要的空間一律使用特殊的塑料進(jìn)填充。為了增加 飛行的隱蔽性，其外形也采用了復(fù)雜的隱身設(shè)計(jì)。“鸕鶿”的最大飛行速度預(yù)計(jì)將達(dá)到880千米/小時(shí)，巡航速度為550千米/小時(shí)，最高飛行高度10.7千 米，作戰(zhàn)半徑達(dá)926千米，可持續(xù)飛行3個(gè)小時(shí)。鈦的優(yōu)良品質(zhì)被體現(xiàn)的淋漓盡致。
②海軍方面的鈦應(yīng)用情況
海軍上面鈦的應(yīng)用也是十分廣泛的，主要應(yīng)用大國(guó)就是蘇聯(lián)/俄羅斯的潛艇。
“阿庫(kù)拉”級(jí)（Akula）攻擊核潛艇：“阿庫(kù)拉”級(jí)采用水滴型、雙殼體，里面一層為鈦合金制造。由蘇聯(lián)著名的“孔雀石”潛艇設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)，共青城船廠和北德文斯克船廠制造。
“塞拉”級(jí)攻擊核潛艇：俄羅斯的“塞拉”（Sierra）級(jí)（也稱S級(jí)）多用途攻擊核潛艇?？梢哉f(shuō)是俄羅斯龐雜的核潛艇家族中最神秘的一位。主 要是因?yàn)?ldquo;塞拉”級(jí)艇采用鈦合金雙殼體，它的大潛深、高航速、強(qiáng)火力與良好的隱身性能令人印象深刻。但造價(jià)非常昂貴，綽號(hào)“金魚”，只建造了4艘。
而鈦材在潛艇上的顛峰之作，應(yīng)該授予臺(tái)風(fēng)級(jí)：蘇聯(lián)共建造了6艘“臺(tái)風(fēng)”級(jí)潛艇，“臺(tái)風(fēng)”號(hào)是其中的第一艘。“臺(tái)風(fēng)”級(jí)的特別之處在于：它有一套 完整的魚雷、導(dǎo)彈、動(dòng)力裝置等獨(dú)立航行和作戰(zhàn)系統(tǒng)；采用雙殼體結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)備浮力約32%，兩層殼體間有3米多的間距，增強(qiáng)了耐水下爆炸和沖撞的能力。每艘臺(tái)風(fēng)級(jí)的用鈦量約9000噸，相當(dāng)于現(xiàn)在我國(guó)一年的鈦產(chǎn)量總和。
蘇聯(lián)/俄羅斯用鈦殼體的核潛艇還有如阿爾法級(jí)等等，但都沒(méi)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(xiàn)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(shuō)在潛艇和艦艇的壽命內(nèi)，一般情況下不用更換鈦冷凝器，一來(lái)可以節(jié)省維護(hù)費(fèi) 用，二則不會(huì)因?yàn)槔淠鞴收系膯?wèn)題降低出勤率。
因?yàn)椴牧蟽r(jià)格和產(chǎn)量的原因，其他國(guó)家的潛艇很少有報(bào)道說(shuō)采用了鈦殼體的情況。
鈦及鈦合金的性能無(wú)庸質(zhì)疑，各種鈦合金的冶金過(guò)程對(duì)大國(guó)來(lái)說(shuō)也是很常規(guī)的東西，只是考慮成本的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)防上的特殊要求也有能力去保證了，所以說(shuō)鈦及鈦合金在未來(lái)的民用和軍用領(lǐng)域都將迎來(lái)快速的發(fā)展。同時(shí)鈦及鈦合金也將大大提升部分特殊裝備的性能。 |
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