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2017.9.21-23

中国国际展览中心(静安庄馆)
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    新材料如何实现军民融合?军民融合项目有哪些?

    新材料如何实现军民融合?军民融合项目有哪些?在新材料领域,高温合金、复合材料、钛合金、超材料都有着极大的需求。下面对此些材料进行具体的介绍。

    高温合金

    军用需求:航空发动机

    高温合金材料用量占现代先进航空发动机总量的40%-60%。高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热段零部件;此外,还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

    我国的“长征”系列火箭以及“神舟”系列飞船,发动机的核心部分都采用了高温合金材料。目前,航天领域使用的液氧煤油和液氧液氢航天运载发动机、小型涡喷涡扇发动机已经定型,并开始批量生产,国内对航天用高温合金母合金和精铸件的需求也在不断增长,进入一个新的增长期。

    民用需求:燃气轮机

    燃气轮机是高温合金的一个主要民用用途。燃气轮机装置是一种以空气及燃气为介质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,也类似蒸汽轮机。

    燃气轮机的需求增长迅速,除用于发电外,还可用于舰船动力、天然气输送的加气站等。与航空用高温合金叶片相比,燃气轮机用高温合金的使用寿命更长(10万小时),耐热腐蚀、尺寸大,质量要求很高。

    民用需求:汽车废气涡轮增加器

    汽车废气增压器涡轮也是高温合金材料的重要应用领域。目前,我国涡轮增压器生产厂家所采用的涡轮叶轮多为镍基高温合金涡轮叶轮,它和涡轮轴、压气机叶轮共同组成一个转子。此外内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓等都可以采用铁基或镍基高温合金。

    民用需求:核电与其它领域

    核电工业使用的高温合金包括:燃料元件包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架,高温气体炉热交换器等。以上均是其他材料难以代替的。例如,燃料元件包壳管的管壁在工作时需承受600℃-800℃的高温,蠕变强度需求严格,因此大量采用高温合金材料。

    高温合金材料在玻璃制造、冶金、医疗器械等领域也有着广泛的用途。在玻璃工业中应用的高温合金零件多达十几种,如:生产玻璃棉的离心头和火焰喷吹坩埚,平板玻璃生产用的转向辊拉管机大轴、端头和通气管、玻璃炉窑的料道、闸板、马弗套、料碗和电极棒等;冶金工业的轧钢厂加热炉的垫块、线材连轧导板和高温炉热电偶保护套管等;医疗器械领域的人工关节等。

    国内主要军企民企:钢研高纳、抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢、南通科技、宝钛股份、万泽股份、炼石有色

    复合材料

    军用需求:轻型装甲车

    玻璃纤维复合材料的应用几乎涉及装甲车辆的各个部位,如侧裙板、翼子板、各种油箱盖板、复合装甲板等,比具有同等功能的金属材料大大减轻了车辆的重量。

    军用需求:军用飞机

    碳纤维复合材料是用碳纤维和高性能的树脂基体复合而成的先进树脂基复合材料,是目前用得最多、最重要的一种结构复合材料。另外,对于军用飞机,它可以屏蔽或衰减雷达波与红外特征,提高自身生存和空防能力,在实现战机轻量化、快速反应、精确打击等方面起着巨大作用。

    军用需求:防弹衣

    作为理想的抗弹复合材料,芳纶复合材料以其优良特性,被称为第二代复合装甲材料。我国从20世纪80年代起开始了芳纶纤维的研制,芳纶复合材料也随之被应用于我国的国防事业。芳纶复合材料在军事上的另一个重要应用便是用于人体防护,主要是指防弹衣、防刺服、防割手套和防弹头盔等。

    另外,聚乙烯复合材料也是航空航天、防弹防刺等国防领域追求轻质高能的理想材料。上海斯瑞有限公司自主研发的由SD301聚乙烯纤维复合材料模压的防弹插板、防弹衣、防刺服等,其防护性能高于世界先进水平,已经成功应用于多种装甲防护车辆及人体防护。

    民用需求:民用飞机

    波音公司的波音787飞机和空客公司的A350WXB飞机复合材料用量已达到甚至超过了50%。另外,在2010年航空业使用的2000多万公斤复合材料中碳纤维复合材料占37%,玻璃纤维复合材料占35%,其他复合材料占28%。

    民用需求:能源设备

    玻璃纤维复合材料在一定程度上也是建造输电杆塔结构的理想材料之一。因为玻璃纤维具有可根据风机叶片的受力特点来设计强度与刚度,翼型容易成型,可达到最大的气动频率。

    民用需求:运动器材

    目前市面上的运动器材,如网球、羽毛球、壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆等多采用碳纤维复合材料。在刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。

    国内主要军企民企:中航高科、哈飞股份、FACC、日发精机、博云新材、中航复合材料

    钛合金

    军用需求:军用飞机

    钛合金是一种理想的轻质结构材料,具有比强度高、耐腐蚀性好等特点,主要应用于飞机结构件,如发动机、机体和机载设备。

    民用需求:民用飞机

    民用飞机追求长寿命、高减重、安全性及低成本。对于机体结构,钛合金的优良性能为减轻飞机重量、提高飞机安全性和降低综合成本,提供了有利的保障。民用飞机B787和A380的钛合金用量分别达到了15%和10%。

    国内主要军企民企:宝钛股份、西部材料、英力特、安纳达

    超材料

    军用需求:隐身技术

    超材料可实现与以前常规材料截然不同的折射,因此人们对隐身的研究注意力也从单纯的吸波研究扩展到了控制电磁波的绕射从而达到隐身的目的。

    军用需求:雷达罩

    军、民用航空器上采用传统透波材料制成的雷达罩往往会因为热损耗和反射损耗等因素使天线的辐射方向图变差,降低雷达性能。如在雷达罩中引入超材料覆层,无需特别设计雷达罩外形,就可能使电磁波只能在雷达罩垂直面附近的小角度内传播,而其它方向的传播被限制,增强了天线的聚焦性和方向性,并可实现雷达隐身。

    民用需求:可穿戴式智能结构

    利用超材料等尖端技术研制的可穿戴式智能结构,可在有效保护人体的同时,大幅增强使用者的动作机能(如行进、跳跃、负重等)、环境感知能力(如红外辐射、地质振动、电磁干扰等)、互联协同能力(如大数据分享、高速信息传输等)及生命系统管理能力(如健康状态监测、自主应急救助等)。该产品可广泛应用于警用、反恐、安防、应急救援、野外作业(森林、边防、地质)、建筑、消防、娱乐体验等领域。

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