【擴(kuò)大鈦應(yīng)用】鈦與兵器工業(yè)發(fā)展
2022年02月07日 8:54 5588次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)有色金屬報(bào) 分類(lèi): 重點(diǎn)新聞 作者: 王祝堂
鈦合金是一種制造各類(lèi)武器的好材料,用其制造武器不但質(zhì)量輕、機(jī)動(dòng)性好,而且堅(jiān)實(shí),經(jīng)久耐用,永不生銹,不需要維護(hù),適合于復(fù)雜地形和空降兵使用。用TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金制造迫擊炮座板質(zhì)量?jī)H為高強(qiáng)度鋼板制的質(zhì)量的50%,迫擊炮管也可以用鈦合金制造,鈦及鈦合金是制備防彈衣、背心、頭盔、槍管、炮架等的好材料。前蘇聯(lián)是制造全鈦潛水艇的先驅(qū),鈦合金機(jī)關(guān)槍和手槍既輕巧又漂亮。鈦和鈦合金是制造常規(guī)武器的一類(lèi)新材料。第二次世界大戰(zhàn)后,美國(guó)陸軍軍械部就著手鈦合金在兵器上應(yīng)用的研發(fā),沃特敦(Watertown,水城)兵工廠是其研發(fā)基地。20世紀(jì)80年代,美國(guó)每年在軍械方面的用鈦量就已達(dá)到約1500噸。
鈦在大炮制造中的應(yīng)用
美國(guó)在20世紀(jì)50年代就開(kāi)始研究鈦合金在M28型120mm大炮制造中的應(yīng)用,這是一種無(wú)后坐力的炮,用的鈦合金為α+β型的Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu,其退火狀態(tài)抗拉強(qiáng)度1098MPa,屈服強(qiáng)度1030MPa,伸長(zhǎng)率13%,斷面收縮率37%,布氏硬度34。此炮的炮管、藥室、噴管與發(fā)射活塞等都是用此合金鍛件及擠壓材制造的。全炮僅重68kg,比鋼炮輕36.4kg,減輕約34.9%,5個(gè)人即可扛走,從1961年開(kāi)始裝備步兵營(yíng)、傘兵營(yíng)、坦克營(yíng)及機(jī)械化步兵營(yíng)和空降師。該炮的優(yōu)點(diǎn):體積小、質(zhì)量輕、威力大、更高的機(jī)動(dòng)性和易于偽裝。
后來(lái),美國(guó)又用Ti-6Al-4V-2Sn合金制炮管、用Ti-6Al-4V、Ti-7Al-4Mo、Ti-5Al-1.5Fe-1.4Cr-1.2Mo合金制造藥室、噴管和發(fā)射活塞,全炮質(zhì)量49kg,4個(gè)人可輕松地背走。美國(guó)的T66型76mm炮架和尾架使用了約143kg鈦合金,比鋼制的輕93.4kg;用鈦合金制的野戰(zhàn)炮大架比鋼制的輕42%。美國(guó)用工業(yè)純鈦板制的T227型81mm迫擊炮座板質(zhì)量?jī)H約11kg,比鋼制的約輕50%。另外,連接炮管和座板的炮塞也是用鈦合金制的,他們?cè)谕恋孛婧退槭孛嫔蠈?duì)該炮進(jìn)行了數(shù)百發(fā)射擊,效果良好。T227型81mm迫擊炮連同座板的質(zhì)量?jī)H34kg,射程4500m,比鋼制的M29型81mm迫擊炮(質(zhì)量42.3kg,射程3600m)輕20%,射程上升了,機(jī)動(dòng)性提高了。
日本神戶(hù)鋼鐵公司(Kobe steel)用Ti-6Al-4V合金制的迫擊炮座板是用5mm和8mm厚的板焊的,并對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行落錘試驗(yàn),效果良好,完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
中國(guó)用TA7合金板整體沖壓100mm的迫擊炮座板比鋼板制的輕10kg,1981年設(shè)計(jì)定型,1983年投入批量生產(chǎn),隨后列裝部隊(duì)。用鈦合金制造82mm空降迫擊炮的炮身、底座和支架,比鋼制的減輕16.6kg,1984年投入批產(chǎn)與列裝。
2006年,美國(guó)推出的新式大炮——155mm的M777AI型榴彈炮,是一種使用大量鈦材制造的地面作戰(zhàn)系統(tǒng),比其要取代的M198型火炮系統(tǒng)輕了約3150kg,幾乎輕了一半。輕了不但便于運(yùn)輸,而且顯著改善了火炮機(jī)動(dòng)性,同時(shí)仍保持了火炮的射程和精度。
鈦在其他裝備中應(yīng)用
早在1959年-1961年,美國(guó)就用Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn合金施壓試制M-1型標(biāo)準(zhǔn)頭盔,壓成直徑243.8mm的毛坯后,由于模具不適未施壓為成品,后改用Ti-4Al-3Mn合金并采用爆炸成型工藝,輕松地制成了,質(zhì)量0.794kg~1.02kg。在避彈效果方面,鈦合金頭盔與鋼頭盔等同,但鈦頭盔比鋼盔輕0.45kg,戴起來(lái)方便與舒服得多。
美國(guó)制的鈦合金防彈背心由1層厚2.54mm鈦合金薄板和10層尼龍組成,質(zhì)量約3.86kg,穿起來(lái)很方便,應(yīng)對(duì)炮彈、手榴彈、地雷破片十分堅(jiān)固,但對(duì)7.62mm的槍彈就力不從心了。后來(lái)又改用強(qiáng)度更高的鈦合金,使頭盔質(zhì)量又下降了一些,只有2.95kg。
中國(guó)在20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始研發(fā)鈦合金在兵器領(lǐng)域的應(yīng)用,碩果累累。例如,用TC9合金制的反坦克導(dǎo)彈的舵機(jī)與架體,順利地通過(guò)了靶試;用TC4合金制造的85式高射機(jī)槍制退器,效果良好;以精鑄的ZTC4制退器代替用棒材機(jī)加工的,不但具有等同的性能,而且材料利用率由18%提高到94%,并節(jié)省了大量加工費(fèi)用。用工業(yè)純鈦、Ti-3Al-2.5V或Ti-451合金制的輕型噴火器的射程超過(guò)70m,比鋼制的輕3kg。
俄羅斯“聯(lián)盟”152mm雙管自行火炮的制退器為鈦合金制的,在發(fā)射過(guò)程中兩個(gè)炮管交替開(kāi)炮,發(fā)射速度為每分鐘15發(fā)~18發(fā),具有發(fā)射速度快、火力強(qiáng)、越野機(jī)動(dòng)性好、生存能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
潛艇在海水中航行時(shí),承受著巨大的壓力,下潛得愈深,承受的壓力愈大。全鈦核潛艇的下潛深度為4500m,比一般潛艇的深得多,鈦合金沒(méi)有磁性,鈦合金核潛艇不必?fù)?dān)心磁性水雷攻擊。
責(zé)任編輯:孟慶科
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