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鈦在國防軍事上的發(fā)展及應用 |
| 來源：鈦棒，鈦板，鈦管，鈦絲，鈦設備 發(fā)布時間：2012-9-10 10:33:59 |
鈦在國防工業(yè)上的應用
?。?）我國國防工業(yè)使用鈦的情況
無論是美國還是俄羅斯，其鈦材主要應用于飛機制造業(yè)和造船業(yè)。近年來，我國這兩個領域發(fā)展很快，不斷有新型飛機量產(chǎn)，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(yè)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(jīng)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(yè)運用鈦合金大家已經(jīng)十分了解，在社會生活及在機械業(yè)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(yè)的應用情況。
1.發(fā)動機業(yè)：
鈦5Al2.5Sn高強鈦合金—齒輪套、發(fā)動機外殼、葉片罩
鈦8Al1Mo1V高溫鈦合金—發(fā)動機葉片、陀螺儀導向罩、內(nèi)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(yè)：
鈦6Al2Sn強化鈦合金—緊固件、導向裝置、重要結(jié)構(gòu)
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(yè)
鈦合金1M1315—火箭機盤、導彈基座構(gòu)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(yè)
我國已經(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(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。這跟鈦合金的強度、韌性有關系，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(chǎn)生電偶，加快腐蝕。
?。?）其他國家國防工業(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)爭模式的轉(zhuǎn)變，要求現(xiàn)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(xiàn)在各國都希望自己的炮兵能快速有效 的迅速轉(zhuǎn)移到另外一個地方，達到戰(zhàn)略或者戰(zhàn)術上的目的，這必然使鈦合金在火炮領域的發(fā)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(zhàn)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：
?、亠w機用鈦數(shù)據(jù)（未注明均指毛坯用量）
國際鈦協(xié)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(shù)據(jù)：
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(zhàn)斗機，結(jié)構(gòu)用鈦5.75t，2臺噴氣發(fā)動機用鈦5t；
4.F22戰(zhàn)斗機（正在開發(fā)中），結(jié)構(gòu)用鈦36t，2臺發(fā)動機用鈦5t；
5.聯(lián)合開發(fā)的F35戰(zhàn)斗機，結(jié)構(gòu)用鈦10t，單臺發(fā)動機用鈦5t；
6.F18艦載戰(zhàn)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(fā)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(zhàn)略稀有金屬鈦進行控制，已經(jīng)引起了美國的注意，畢竟美國下一代戰(zhàn)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(jīng)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(chǎn)的鈦材用在美國的項目上，在價格上很 有優(yōu)勢，而且質(zhì)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(yè)，很少見，這也是自二戰(zhàn)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(xiàn)今全球經(jīng)濟已經(jīng)逐步走出低谷，國際航空業(yè)開始出現(xiàn)恢復性增長，國際鈦材行業(yè)也隨著這個大潮迎來快速增長的新時期，中國企業(yè)也將迎來新的機遇。
近幾年是第四代戰(zhàn)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(zhàn)斗機進入軍隊。新型戰(zhàn)斗機在選材上很有講究和前瞻性，在未來很多年內(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(zhàn) 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(chǎn)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(zhàn)略導彈發(fā)射筒發(fā)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(wěn)的發(fā)生，機體的內(nèi)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(zhàn)半徑達926千米，可持續(xù)飛行3個小時。鈦的優(yōu)良品質(zhì)被體現(xiàn)的淋漓盡致。
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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(lián)/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(lián)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?？梢哉f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(lián)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(zhàn)系統(tǒng)；采用雙殼體結(jié)構(gòu)，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(xiàn)在我國一年的鈦產(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(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，一來可以節(jié)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(chǎn)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(zhì)疑，各種鈦合金的冶金過程對大國來說也是很常規(guī)的東西，只是考慮成本的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)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(fā)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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