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金属材料与军事运用

自古以来，战争就连续不断，有国内民族、泥别等之间的纷争，也有国与国

之间的战争，甚至是世界大战。从冷兵器到热兵器直到现在的核武器、战略导弹

防御系统，各类材料尤其是先进材料起了关键作用。有人认为：二次大战在某种

程度上是钢铁之战，日本当年之所以能够发动战争，就因为有了年产800万吨钢

铁的资本。进入新世纪的两场战以及稍前的第一次海湾战争，无不是当代高科技

以及新材料的大展示。

军用材料按材料性能和用途可分为结构材料和功能材料两大类,应用

于航空工业、航天工业、兵器工业和船舰工业中。结构材料主要是利用材料的力

学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀和抗辐射

等性能要求,目前在军事领域应用的金属材料主要有以下几类。

一、变形镁合金

变形镁合金有很高的比强度、比刚度和塑性，是航空航天领域中最有前途的

金属结构材料之一，座舱架、吸气管、导弹舱段、壁板、蒙皮、直升机上机闸等

大都采用镁理合金制件。有研究表明采用镁合金部件代替铝合金，可以解决铝合

金机翼的疲劳问题。目前，对于镁合金的研究和开发已基本成熟，多个品牌的变

形镁合金已经开发出来。例如：耐热镁合金、耐蚀镁合金、阻燃镁合金、高强韧

镁合金以及超轻变形Mg-Li合金。其中，镁锂合金的研究十分活跃，美国、日本、

俄罗斯在理论和应用开发方面都做了不少研究，我国也有一些单位进行前期研

究。目前主要应用在歼击机和枪械方面。如喷气式歼击机“洛克希德F-80”以及

“B-36”轰炸机都应用这类镁合金。耐热镁合金目前主要在往稀土镁合金方向研

究，如美国开发的QE22和WE44镁合金具有相当高的高温强度，以运用到直径

1m的“维热尔”火箭壳体的制作上，提高了其飞行性能。这方面上海交通大学

轻合金精密成型国家工程研究中心研究成果丰硕，他们开发出的加入铍和稀土元

素的镁合金已成功的应用到了轿车变速箱壳盖的工业试验，相信在武器要求强量

化背景下，这种镁合金在军事工业上会有很大的应用前景。就航空材料而言，结

构减重和结构承载与功能一体化是飞机机体结构材料发展的重要方向。镁合金由

于其低密度、高比强度的特性使其很早就在航空工业上得到了应用。但是其易腐

蚀性又在一定程度上限制了其应用范围。

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航空材料的减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减

重相同质量带来的燃油费用节省，前者是后者的一百倍。而战斗机的燃油节省又

是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大的提高其战斗力和

生存能力。正因为如此航空工业才会采用各种措施增加镁合金的用量，并在相应

的零部件开发上得以应用，如航空发动机零部件、飞机以及导弹蒙皮和舱体，飞

机壁板、汽油和润滑系统零件、油箱隔板、副油箱挂架等。镁合金是最轻质金属

结构材料，因其具有密度小、比强度高、比刚度高、阻尼性好、电磁屏蔽特性优

越等特点。是减轻武器装备质量，实现武器装备轻量化，提高武器装备各项战术

性能的理想结构材料。近年来，镁合金及镁基复合材料已逐步在武器和弹药上得

到成功应用，发展十分寻迅速。其特点如下：

1镁合金的密度比纯镁稍高。在1.75～1.85g/cm-3之间，其比强度/比刚度

○

均很高，比弹性模量与高强铝合金/合金钢大致相同。

2弹性模量较低，但受到外力作用时，应力分布将更为均匀，可以避免过高

○

的应力集中。在弹性范围内承受冲击载荷时，所吸收的能量比铝高50%左右。因

此镁合金适宜于制造承受猛烈冲击的零部件。