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我军新一代空降战车首次使用钛合金 重量可降低近30%

来源:      2018-10-08 08:26:01      点击:
  最近有消息显示,中国将使用钛合金材料用来制造新一代的步兵战车。在中国兵器集团下辖公众号有一则宣传片中提到了该厂技术工人正在攻关用于新一代步战车用的钛合金框架和钛合金车体新工艺,新技术的情况。
  这可是中国在军事装备上破天荒的第一次任性,虽然在装甲车辆上使用钛合金材料并不算是什么新概念,以前也有不少的国家开展了这方面的研究,终因价格过于昂贵和费效比不高而放弃。我们国家在军事装备的研制上一向都遵循着量力而行的原则,走的都是低成本和方便大规模生产的路线,那么又是什么原因让中国新型步战车要应用到钛合金材料?
  钛元素在地球上的储量其实很多,在自然界中的排名第十,总储量是铜的61倍,主要以钛铁矿及金红石的形式存在。但由于钛材料的分布比较分散,难以提取,再加上其在熔融状态下的化学性质极为活泼,在提炼过程中很容易氧化,甚至在熔融状态下与高炉的耐火材料发生反应,夺取其氧原子而造成高炉损毁,因此必须使用带冷却水的紫铜坩埚来提炼,也就是所谓的电子束或者等离子冷炉床熔炼法。
  由于提炼困难,人类从发现钛元素到制得纯钛,历时一百多年。而钛材料真正的应用则是20世纪40年代以后的事情了。
  钛材料的硬度和韧性都和钢材很接近,但其比重却很轻,只有4.51克/立方厘米,只有钢材的60%,其比强度超过钢材近1倍,同时比密度更小的铝合金强度高出2倍,综合力学性能极佳。
  钛合金还有一优势那就是耐高温和耐腐蚀,而且没有磁性,其本身熔点1668摄氏度,超过了钢材,高温低温特性优良,其化学性质也非常的稳定,常温下可以抵御各种强酸强碱和氯气的侵蚀,甚至连王水也奈何不了它,在海水中更是几乎不会发生腐蚀,即使浸泡几十年也依然光亮如新,这使它成为了制造航空航天器及核潜艇外壳的绝佳材料。
  但是美中不足的是钛材料不仅提炼成本极高,其导电性和导热性都较差,机械性能也较差,不仅断面收缩率较大,而且其弹性模量较小,不适合用于做结构材料。但其与某些金属组成钛合金材料后的性能变化非常的明显,强度硬度都有很大的提升,也是钛材料在工程上应用的主要方式。
  钛合金材料的焊接和加工性能都比较差,这也进一步增加了其制造成本,不过随着电子束焊和各种新型刀具的飞速进展,钛合金的加工难题也会得到完美的解决。
  综合来看,使用钛合金材料做为战车的结构件和装甲材料其成本至少是钢材的20倍,而且这些用于步战车的都是属于回收再利用的低成本钛合金材料。
  低成本钛合金的原料来源主要包括机加工的碎屑、轧制锻造过程中产生的废料残料,还有海绵钛和中间合金等废弃材料,经过冷炉床工艺重新熔炼而成,其材料成本较低,适合用于战车、超轻型机枪火炮等结构材料及装甲。
  之所以要采用钛合金来做为战车的结构材料和装甲主要还是为了减重,而且其减重效果比采用铝合金还要明显,结构也不会显得太过臃肿,不仅大大的减轻了车身自重,降低发动机的负担,也更加适合空运与空投。
  从性能上来看,采用钛合金做为结构件和车体装甲的步战车其体积结构与钢材的传统步战车差别不大,重量却能降低近30%,这对于动辄二十几吨的大家伙来说减重还是比较明显的,而同样采用铝合金材料的战车,如美军的M113装甲运兵车和M2“布雷德利”装甲步战车则体积庞大了许多,外形臃肿,抗弹性也逊色许多,其减重效果也只有20%左右,没有钛合金材料来得明显。
  从兵器集团的口气也可以看出其对钛合金材料的制造工艺还是很有信心的,毕竟国内在兵器上使用钛合金结构件也是相当的有经验,从QJG-02式14.5毫米机枪到AH-4超轻型火炮的研制,钛合金结构件的应用已经是非常的成熟,用于战车上也应该问题。
  综合以上分析的结果来看,采用钛合金材料的应该是我军的新一代伞兵战车,只有这类轻型战车才会那么计较重量和体积,使用钛合金材料所增加的成本都可以在后续的使用中省回来,这也是一向抠门的中国军工突然变得任性的主要原因。