圖 3 鋁基復合材料錠坯及擠壓管坯材料

2.4 非金屬材料 

水中兵器用非金屬材料主要有纖維增強樹脂基復合材料、陶瓷以及玻璃。其中纖維增強樹脂基復合材料的密度低，比強度及比模量高，還具有顯著的阻尼性能，可顯著提高裝備的負荷， 提升裝備的隱身性能。目前最具有發展前景的當屬碳纖維增強復合材料，其相比玻璃纖維增強樹脂基復合材料模量和強度更高，比強度是普通鋼材的 4～6 倍，具有耐腐蝕、材料可設計性好、工藝性能優良等特點，很適合做耐壓殼體。國內外也對碳纖維增強復合材料應用于水下耐壓殼結構的可行性進行了初步探索。

Ocean Gate 公司的 Cyclops 系列、華盛頓大學研制的 Deep Glider 號以及國內中科院沈陽自動化研究所自主研發的“海翼”號深海滑翔機的耐壓殼均采用碳纖維纏繞復合材料。華盛頓大學用于深海環境監測的大深度深海滑翔機 Deep Glider，采用的是碳纖維復合材料制造的耐壓殼體，實現了近 6000 m 的工作深度。國內“海翼 -7000”水下滑翔機實現了碳纖維復合材料大深度耐壓結構的核心技術突破，最大下潛深度達 6329 m，刷新了美國保持的水下滑翔機最大下潛深度 6003 m 的世界紀錄。 

非金屬材料除了纖維增強樹脂基復合材料以外，還有陶瓷材料和玻璃。非金屬材料的缺點 是韌性差，尤其是陶瓷和玻璃，幾乎沒有塑性， 一旦產生裂紋源，將會導致致命的風險。美國在小型全尺寸 AUV 陶瓷耐壓殼研究的基礎上， 研制出了全海深復合型無人潛水器 Nereus 號，并下潛至馬里亞納海溝 10902 m 的海底；此外，美國在 2007 年還研制出了海神號潛水器，此次作業深度達到了 2270 m。

圖 4 深潛器用陶瓷殼體

3  展望 

金屬基復合相比傳統的金屬材料在比強度、比模量等方面具有顯著優勢，相對于非金屬材料， 還具有一定的塑性變形能力。但是金屬基復合材料尤其是晶須及纖維增強的金屬基復合材料還要克服加工和設計的方面的難題，降低材料成本。隨著人類對全海深科考任務以及應對復雜國際環境特殊的需求越來越強烈，水中兵器等裝備對材料的要求將越來越高，傳統的金屬材料已不能完全適應新時代裝備對材料的要求。隨著材料工藝日趨成熟，材料成本下降，材料在深海環境下應用評價技術的提高，金屬基復合材料在海洋環境 中的應用將越來越廣。

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