軍工特種材料的特征有:輕質(zhì)、高強、大規(guī)格、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞;高性能、高精度、綠色化。
主要細(xì)分行業(yè)特征如下:
1.先進鈦合金材料
具有密度小、強度高、耐度高、耐高溫和抗腐蝕性好等優(yōu)點,在航空航天和軍事領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用,包括軍用和民用飛機、航空發(fā)動機、導(dǎo)彈、艦艇等。美國在20世紀(jì)80年代以后設(shè)計的各種先進軍用戰(zhàn)斗機中,鈦合金的用量一般在20%以上,第三代戰(zhàn)斗機F-15鈦合金用量占27%。
2.先進鋁合金材料
由于具有高比模量、抗疲勞以及耐腐蝕等性能,是航空工業(yè)中的主要結(jié)構(gòu)材料。在民用和軍用飛機結(jié)構(gòu)材料中,鋁合金材料的用量比例一般在20%~80%。如代表先進水平的B-777飛機中鋁合金的用量為70%,在A-380中為60%,C-17軍用運輸機中鋁合金的用量為70%。近年來,由于復(fù)合材料和鈦合金的用量增加,最新設(shè)計的飛機中鋁合金的用量相對減少,但高純、高強、高韌、耐蝕的高性能鋁合金用量卻在增加。
3.高溫合金
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600-1200℃的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料;并具有較高的高溫強度,良好的抗氧化和抗腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性,且高溫合金的合金化程度較高,是廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。
4.高強鋼
“超高強度鋼”的定義是相對于時代要求的技術(shù)進步程度而在變化的。按其合金化程度和顯微組織分為低合金中碳馬氏體強化超高強度鋼、中合金中碳二次沉淀硬化型超高強度鋼、高合金中碳Ni—Co型超高強度鋼、超低碳馬氏體時效硬化型超高強度鋼、半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼等。
中合金中碳二次沉淀硬化型超高強度鋼:是由于它在高溫回火狀態(tài)下有很高的強度和較滿意的塑性和韌性,抗熱性好,組織穩(wěn)定,用于飛機起落架、火箭殼體等。
高合金中碳型超高強度鋼:是在具有高韌性、低脆性轉(zhuǎn)變溫度的9%Ni型低溫鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這類鋼綜合力學(xué)性能高??箲?yīng)力腐蝕性好,具有良好的工藝性能和焊接性能,廣泛用于航空、航天和潛艇亮體等產(chǎn)品上。
超低碳馬氏體時效硬化型超高強度鋼:通常稱馬氏體時效鋼。其特點是,馬氏體形成時不需要快冷,可變溫及等溫形成;具有體心立方結(jié)構(gòu);硬度約為HRC20,塑性很好;再加熱時不出現(xiàn)像在低碳馬氏體中發(fā)生的回火現(xiàn)象,并有很大的逆轉(zhuǎn)變溫度遲滯,因而可以在較高溫度進行馬氏體基體內(nèi)的時效硬化。這類鋼具有良好的成形性能、焊接性能和尺寸穩(wěn)定性,熱處理工藝也較簡單,用于航空、航天器構(gòu)件和冷擠、冷沖壓模具等。
半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼:是一類高合金的超高強度鋼,如常見的17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)等。這類鋼在315℃以上長時間使用時,會因為金屬間化合物沉淀而使材料變脆,所以使用溫度要限制在315℃以下。這類鋼主要用于制造航空器件構(gòu)件、高壓容器和高應(yīng)力腐蝕化工設(shè)備零件等。
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