【擴大鈦應(yīng)用】鈦與兵器工業(yè)發(fā)展
2022年02月07日 8:54 5862次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 重點新聞 作者： 王祝堂
鈦合金是一種制造各類武器的好材料，用其制造武器不但質(zhì)量輕、機動性好，而且堅實，經(jīng)久耐用，永不生銹，不需要維護，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)量僅為高強度鋼板制的質(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)武器的一類新材料。第二次世界大戰(zhàn)后，美國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80年代，美國每年在軍械方面的用鈦量就已達到約1500噸。
鈦在大炮制造中的應(yīng)用
美國在20世紀50年代就開始研究鈦合金在M28型120mm大炮制造中的應(yīng)用，這是一種無后坐力的炮，用的鈦合金為α＋β型的Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu，其退火狀態(tài)抗拉強度1098MPa，屈服強度1030MPa，伸長率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個人即可扛走，從1961年開始裝備步兵營、傘兵營、坦克營及機械化步兵營和空降師。該炮的優(yōu)點：體積小、質(zhì)量輕、威力大、更高的機動性和易于偽裝。
后來，美國又用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個人可輕松地背走。美國的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%。美國用工業(yè)純鈦板制的T227型81mm迫擊炮座板質(zhì)量僅約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，他們在土地面和碎石地面上對該炮進行了數(shù)百發(fā)射擊，效果良好。T227型81mm迫擊炮連同座板的質(zhì)量僅34kg，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，機動性提高了。
日本神戶鋼鐵公司（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，并對焊接質(zhì)量進行落錘試驗，效果良好，完全達到標準要求。
中國用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)計定型，1983年投入批量生產(chǎn)，隨后列裝部隊。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。輕了不但便于運輸，而且顯著改善了火炮機動性，同時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，美國就用Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn合金施壓試制M-1型標準頭盔，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，戴起來方便與舒服得多。
美國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，穿起來很方便，應(yīng)對炮彈、手榴彈、地雷破片十分堅固，但對7.62mm的槍彈就力不從心了。后來又改用強度更高的鈦合金，使頭盔質(zhì)量又下降了一些，只有2.95kg。
中國在20世紀70年代中期開始研發(fā)鈦合金在兵器領(lǐng)域的應(yīng)用，碩果累累。例如，用TC9合金制的反坦克導彈的舵機與架體，順利地通過了靶試；用TC4合金制造的85式高射機槍制退器，效果良好；以精鑄的ZTC4制退器代替用棒材機加工的，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)射過程中兩個炮管交替開炮，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、越野機動性好、生存能力強等優(yōu)點。
潛艇在海水中航行時，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，鈦合金沒有磁性，鈦合金核潛艇不必擔心磁性水雷攻擊。
責任編輯：孟慶科
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