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  • 鈦:兵器不可或缺的材料

    鈦合金在兵器工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用,成為一種不可或缺的材料,兵器有了,如虎添翼,更顯神通。鈦合金武器不但質(zhì)量輕、機動性好,而且威力上升,特別適合空降部隊和突擊部隊使用,鈦合金迫擊炮座板比鋼板輕50%以上,鈦合金是制造迫擊炮管、座板、槍管、炮架等的上乘材料,也是制備防護服和頭盔的好材料。

      鈦及鈦合金自上世紀40年代中期工業(yè)化生產(chǎn)以來,美國及蘇聯(lián)就開始關(guān)注和研究它們在兵器中的應(yīng)用,美國沃特敦(Watertown)軍械廠對鈦合金在兵器中的應(yīng)用做了許多開拓性的工作,是全世界研究鈦合金在武器領(lǐng)域應(yīng)用最大與最先進的單位。1955年美國兵器工業(yè)用鈦57噸,1961年281噸,1971年1040噸,估計2020年已達2100噸,因為是非戰(zhàn)爭時期,所以增長速度并不快。

      在火炮中的應(yīng)用




      鈦及鈦合金是制造火炮結(jié)構(gòu)件的重要材料,自上世紀50年代以來,在一些舉世聞名的火炮中有所應(yīng)用。美國1950年制造的M28型120mm克羅克特(Crockett)無后坐力炮的炮管、藥室、噴管與發(fā)射活塞是用Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu合金鍛造與擠壓而成,全炮質(zhì)量68kg,比鋼炮的104.4kg輕了34.9%,拆分后5個人可輕松地背走,1961年,開始批量生產(chǎn),裝備步兵營、傘兵營、機械化步兵營、坦克營與空降師,具有體積小、質(zhì)量輕、威力大、機動性高和易偽裝等優(yōu)點。TI-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu是一種(α+β)型合金,退火狀態(tài)的力學(xué)性能:抗拉強度1098MPa,屈服強度1030MPa,伸長率13%,斷面收縮率37%,布氏硬度34。

      上世紀70年代,改用Ti-6Al-4V-2Sn鈦合金制造炮管,用Ti-6Al-4V、Ti-7Al-4Mo與Ti-5Al-1.5Fe-1.4Cr-1.2Mo鈦合金制造藥室、噴管和發(fā)射活塞,全炮質(zhì)量僅49kg,4人可抗著跑步前進。T66型76mm炮的尾架、炮架改用鈦合金后,比鋼的輕93.55kg,僅142.9kg。野炮的鈦合金大架,比鋼的輕42%。爾后,美國用工業(yè)純鈦制造T227型81mm迫擊炮的座板,比鋼板的輕50%,只有10.9kg。該炮的炮塞也是鈦合金的,用以連接炮管和座板,在土地面上和碎石地面上進行了數(shù)百發(fā)試射,均取得了好的效果。T227型81mm迫擊炮改用鈦座板后,質(zhì)量下降到34kg,射程上升到4500m,而鋼制炮的質(zhì)量42.25kg,射程3600m,不但質(zhì)量減輕了20%,射程上升了,而且機動性大為提高。

      日本的155mm追擊炮座板改用神戶鋼鐵公司的鈦合金后,質(zhì)量下降約50%,使用5mm及8mm的Ti-6Al-4V合金板材焊的,試驗表明,焊接質(zhì)量良好,可完全滿足作戰(zhàn)需要。日本采用TA7合金整體沖壓的100mm迫擊炮座板比鋼制的輕10kg,1981年設(shè)計定型,1983年生產(chǎn)列裝。1984年列裝的82mm迫擊炮的炮身、底座和支架改用鈦合金,比鋼制的輕16.6kg。

      2007年 1月31日美國《陸軍時報》稱,155mm的M777型新式榴彈炮,是首種使用鈦合金制造的地面作戰(zhàn)系統(tǒng),比淘汰的M198型火炮約輕3150kg,質(zhì)量下降近50%。火炮系統(tǒng)質(zhì)量的下降,并未影響其射程和精度,但機動性卻大大提高。

      頭盔、防彈衣等裝備










      1959年-1961年美國用Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn鈦合金旋壓M-1型標準頭盔未獲成功,后來改用Ti-4Al-3Mn鈦合金與爆炸成型工藝獲得成功,質(zhì)量只有0.794kg-1.02kg,在防彈效果方面,鈦盔與鋼盔相同,但鈦盔比標準鋼盔輕0.45kg。

      美國用25.4mm厚的由10層尼龍和1層Ti-5Al-2.5Sn鈦合金薄板組成的板材制造防彈背心,其質(zhì)量僅3.86kg,可以防炮彈、手榴彈、地雷碎片,但不能防7.62mm的槍彈。

      俄羅斯聯(lián)盟152mm雙管自行炮的炮口制動器是用鈦合金制的,它有兩支炮管,發(fā)射時交替使用,發(fā)射速度快,火力強,達每分鐘15-18發(fā);機動靈活,越野能力強,還有很強的生存能力。

      中國自上世紀70年代開始研究鈦合金在兵器制造中的應(yīng)用,成效顯著。用TC9鈦合金制造反坦克導(dǎo)彈舵機與架體,它是一種Ti-0.2Pd的α合金,在退火狀態(tài)應(yīng)用;用TC4鈦合金制造的85式高射機槍制退器取得了非常好的效果,后來,用精鑄ZTC4合金取代TC4合金擠壓棒材取得了更好的成效,材料利用率由18%上升到94%,還節(jié)省了大量切削加工費,一舉兩得。TC4是一種常用的性能優(yōu)秀的Ti-6Al-4V合金,α+β型,在退火狀態(tài)應(yīng)用。鈦制的輕型噴火器射程可達70m,是一種近距離輕武器,比鋼制的輕3kg以上,可用工業(yè)純鈦、Ti-3Al-2.5V等合金制備。

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