材料成型及控制工程畢業(yè)論文-鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用研究

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用研究</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨

2、立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用研究

3、 </p><p><b>　　1．課題意義及目標</b></p><p>　　學生應(yīng)通過本次畢業(yè)設(shè)計，了解鎂合金的分類、制造方法及工藝、特點及應(yīng)用了解和掌握武器裝備制造用鎂合金材料的最新研究進展，為學生在畢業(yè)后從事材料成型技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　主要任務(wù)

4、 </b></p><p>　　（1）查閱30篇以上的科技文獻。至少五篇英文文獻資料。</p><p>　　（2）掌握鎂合金生產(chǎn)和加工的最新動態(tài)。</p><p>　　（3）了解和掌握武器裝備制造用鎂合金材料的最新研究進展。鎂合金在武器裝備制造中的具體應(yīng)用。</p><p>　　（4）完成文獻的收集整理，并歸納總結(jié)。</p

5、><p>　?。?）完成畢業(yè)設(shè)計的開題答辯、中期檢查。</p><p>　　（6）按照畢業(yè)論文的撰寫要求完成畢業(yè)論文、參加答辯。</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 唐全波，黃少東，伍太賓.鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用分析[J].兵器材料科學與工程，2007.2</p>

6、<p>　　[2] 呂渠東,呂宜振,曾小勤,丁文江,盧晨.鎂合金在電子器材殼體中的應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報，2000.6</p><p>　　[3] 黃曉艷，劉波.輕合金是武器裝備輕量化的首選金屬材料[J].輕合金加工技術(shù)，2007.1</p><p><b>　　進度安排</b></p><p>　　鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用研究<

7、;/p><p>　　摘 要：十九世紀初，西方人第一次發(fā)現(xiàn)了鎂，距今已有200多年的歷史。鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，具有密度小、阻尼性好、加熱穩(wěn)定性良好、切削加工性能優(yōu)良等優(yōu)點。鎂和其他其他金屬組合在一起形成了各式各樣的鎂合金，以滿足人們的需要。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，鎂合金的生產(chǎn)加工技術(shù)技術(shù)也在發(fā)生日新月異的變化，并逐漸滲透進了許多行業(yè)中，得到廣泛應(yīng)用。本文論述了鎂及鎂合金的簡介、分類、性能特點、成型工藝方法，主要列舉了

8、國內(nèi)外鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用實例，涉及到槍械類、坦克、裝甲車、航天飛機、戰(zhàn)斗機、導(dǎo)彈等行業(yè)，分析了鎂合金的研究現(xiàn)狀，同時對未來的發(fā)展前景及我國在鎂合金武器裝備中的發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)作了簡單的分析，介紹了一些新型鎂合金產(chǎn)品的應(yīng)用實例，預(yù)測了未來鎂合金的發(fā)展方向，指出了鎂合金發(fā)展的必然趨勢及其重要的意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 鎂合金；武器裝備；應(yīng)用</p><p>　　Study o

9、n Application of Magnesium Alloy in Weapon Equipments</p><p>　　Abstract：Early nineteenth century, Westerners first discovered magnesium, dating back more than 200 years of history. Magnesium is the ligh

10、test structural metal materials with low density, good damping, good heat stability and excellent cutting performance. Combining other metals with magnesium together to form a wide variety of magnesium alloys, in order

11、 to meet people's needs. With the development of science and technology, production and processing technology of magnesium alloys are also ch</p><p>　　Keywords: Magnesium Alloy Weapon Equipments Applic

12、ation </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言III</b></p><p>　　1.1 鎂及鎂合金的簡介III</p><p>　　1.2 鎂合金的分類2</p><p>　　1.3 鎂合金的性能特點6</p

13、><p>　　1.4 鎂合金的成型工藝方法8</p><p>　　2 鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用11</p><p>　　2.1 鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用11</p><p>　　2.1.1武器裝備輕量化的意義11</p><p>　　2.1.2各類武器裝備應(yīng)用鎂合金材料的分析及典型應(yīng)用實例12</p>

14、;<p>　　3 鎂合金未來的發(fā)展趨勢及研發(fā)方向22</p><p>　　3.1 鎂合金在武器裝備中的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢22</p><p>　　3.2 鎂合金研究中存在的問題及研發(fā)方向24</p><p><b>　　4 結(jié) 論26</b></p><p><b>　　參考文獻27&l

15、t;/b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 鎂及鎂合金的簡介</p><p>　　十九世紀初，西方人第一次發(fā)現(xiàn)了鎂。鎂在元素周期表中處于IIA族，屬于堿土金屬元素，相對原子質(zhì)量為24。目前，在發(fā)現(xiàn)

16、的所有結(jié)構(gòu)金屬中，鎂的密度最低，純鎂的密度僅為1.738ɡ/㎝³。在短短的200年時間里，從鎂的提煉技術(shù)到鎂合金構(gòu)件的生產(chǎn)技術(shù)都有了很大的進步。鎂元素和其他金屬元素按照一定的比例組合在一起可形成不同類型的鎂合金，滿足不同行業(yè)的需求。鎂合金可以通過鑄造成型、擠壓成型、沖壓成型、板料成形、軋制成型等方式制作各種類型的零件。同一系列的鎂合金用多種方法加工，其結(jié)果也是大相庭徑的。由于鎂元素很活潑，很容易與氧元素發(fā)生化學反應(yīng)，造成鎂材料

17、的腐蝕，為了提高鎂材料的耐腐蝕性能，可以對鎂合金零件進行表面處理增強其腐蝕性，延長使用壽命。與其他類合金類相比，鎂合金有它獨特的優(yōu)點，如密度小，質(zhì)量輕、比硬度、比強度高、切削加工性能良好[1]，同時鎂對環(huán)境的污染很小，利于回收利用,基于上述提到的優(yōu)點，鎂合金才會飛速發(fā)展，逐漸走進了各行各業(yè)。然而，鎂在空氣中極易燃燒，因此鎂必須在氣體（SO2、CO2)保護條件下進行生產(chǎn)。隨著鎂及鎂合金的提煉及加工技術(shù)的發(fā)展，鎂合金已經(jīng)開始應(yīng)用于各行各業(yè),

18、鎂材將會在全球范</p><p>　　1.2 鎂合金的分類</p><p>　　1.常用鎂合金共有四大系列：</p><p>　?、臡g-Al-Si(AS)系列</p><p>　　該系列合金抗變形能力很好，在高強度條件下仍能塑性變形，常用于制造耐高溫和高強度零件，如飛機、汽車的排氣筒、軸承等。</p><p>　　

19、⑵ Mg-Al-Zn(AZ)系列</p><p>　　AZ 系列合金具有良好的綜合力學性能，具有不錯的耐鹽霧腐蝕能力，工件壽命較長，適合制造閥套、離合器殼體等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。</p><p>　　⑶ Mg-Al-Mn(AM)系列</p><p>　　AM 系列合金的韌性和塑性良好，優(yōu)于其他系列，強度高，適合制造受沖擊的零部件，如汽車減震器及航天飛機輪胎軸等。</

20、p><p>　?、?Mg-Al-RE(AE)系列</p><p>　　AE 系列合金強度很高，但易粘模，不適合壓鑄工藝生產(chǎn)，且成本比較高，故該系列鎂合金暫時應(yīng)用范圍較小。</p><p>　　根據(jù)不同鎂合金的屈服強度、抗拉強度、伸長率制造所需的結(jié)構(gòu)件，如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 鎂合金的屈服強度、抗拉強度、伸長率</p&

21、gt;<p>　　在軍事工業(yè)中應(yīng)用的鋁合金主要是Mg-Al合金、合Mg-Al-Zn金和Mg-Al-Mn合金。</p><p><b>　　Mg-Al合金</b></p><p>　　早期，鎂合金主要用于二戰(zhàn)時期的大炮、坦克及一些小型武器。20世紀60年代后，鎂合金逐漸出現(xiàn)在航天事業(yè)中。隨后應(yīng)用的是Mg-Al-Cu系列鎂合金,如2014和2024,至今仍在

22、使用。為提高2024的斷裂韌性,美國研制出了新型高強度Mg-Al-Cu合金。該合金的抗高溫性強度高,代表合金有5005和5008。其中5005合金因其良好的塑韌性、耐熱性常用于焊接中,在美國已用于實際生產(chǎn)中。我國研究的Mg-Al系列合金，在5005的基礎(chǔ)上，減少了雜質(zhì)含量，并加入了對合金有利的銅元素，使其性能更加完善。</p><p>　　(2)Mg-Al-Zn合金</p><p>　　M

23、g-Al-Zn合金最早出現(xiàn)在20世紀初，受限于當時的生產(chǎn)技術(shù)，該合金幾乎只出現(xiàn)于化學家的實驗室里，武器上幾乎沒有涉及到。到了40年代,伴隨著二次世界大戰(zhàn)，許多新型鎂合金隨之產(chǎn)生，并應(yīng)用在了火炮等軍用裝備中。第二次世界大戰(zhàn)后,出現(xiàn)了新型鎂合金,如7050、7010、7475和7055等雖然新合金的強度、硬度都提高了，但又出現(xiàn)了腐蝕的問題，生產(chǎn)出來的零件無法在潮濕等惡劣環(huán)境中工作，壽命很短。于是，科研人員結(jié)合前人的研究成果，改變了合金里各元

24、素的比例，并加入了有利元素，制成了綜合性能更好的7005和7015等合金。</p><p>　　Mg-Al-Mn合金</p><p>　　隨著航天設(shè)備越來越追求輕量化，對鎂合金的選材要求更加嚴格了，Mg-Al-Mn系列鎂合金在近幾十年得到迅猛發(fā)展。這種合金的密度更小,彈性模量更高，,在航天軍工業(yè)有很好的應(yīng)用前景。2098、2091、2197等Mg-Al-Mn合金的抗疲勞性能很好,在F-16

25、飛機上已獲應(yīng)用。美國的A10攻擊機（如圖1.2所示）、F117隱形戰(zhàn)斗轟炸機（如圖1.3所示）的部分構(gòu)件都采用了Mg-Al-Mn合金；俄羅斯的T-50型戰(zhàn)斗機（如圖1.4所示）的外殼也采用了Mg-Al-Mn制造。1980年，1420Mg-Al-Mn合金被用于制造米格29超音速戰(zhàn)斗機的焊接機身、油箱、座艙,這使飛機的重量降低了24%[2]。隨著科技的進步，鎂合金制造工藝不斷完善，目前，我國的Mg-Al-Mn合金研制已取得較大成果,并在一些

26、飛機的結(jié)構(gòu)零件得到應(yīng)用。</p><p>　　圖1.2 A10攻擊機</p><p>　　圖1.3 F117隱形戰(zhàn)斗機</p><p>　　圖1.4 T-50戰(zhàn)斗機</p><p>　　1.3 鎂合金的性能特點</p><p>　　與其他合金相比，鎂合金具有以下特點： </p><p&g

27、t;　　優(yōu)點：(1)鎂合金的比重小，是目前世界上最輕的結(jié)構(gòu)材料，物理性質(zhì)如表1.1所示，鎂合金比強度明顯高于許多合金，例如與鈦合金相比，鎂合金的比剛度和比強度都更勝一籌，而且能減少零件的重量，這是其它合金做不到的。</p><p>　　表1.1 鎂的物理性質(zhì)</p><p>　　(2)彈性模量低、阻尼性能好，變形時，需要的變形功大，能夠承受很大外部載荷。 </p>

28、<p>　　(3)熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)電性良好。 </p><p>　　(4)適合鑄造工藝，用普通煉鐵坩堝即可熔煉，需要的熱量少，溫度范圍易控制，且鎂鑄件的加工精度高，普通鑄件不需要精加工就可出庫，最小壁厚可達0.5mm，遠小于其它合金制造；可以進行高速機械加工，生產(chǎn)效率高，適用于汽車工業(yè)和航天工業(yè)的大批量生產(chǎn)。 </p><p>　　(5)尺寸穩(wěn)定性良好，在熱處理過

29、程中不會引起結(jié)構(gòu)尺寸的變化。 </p><p>　　(6)切削加工性能優(yōu)良，其切削速度遠大于其他合金。切削時，對刀具的損耗小，消耗的能量少。在切削加工后不需要磨削和磨光就可以得到粗糙度很低的加工面。此外，鎂合金在受沖擊或摩擦時，表面不產(chǎn)生火花，生產(chǎn)安全[3]。 </p><p>　　(7)可回收利用，且回收成本低，回收利用率高，對環(huán)境污染小，回收過程消耗能量僅為生產(chǎn)時消

30、耗能量的4%左右，不僅降低了制品成本、節(jié)約資源、而且間接保護了環(huán)境。 </p><p>　　缺點：（1）研究和發(fā)展不充分，應(yīng)用也很有限，生產(chǎn)制備技術(shù)有待提高。目前，鎂的提煉技術(shù)不是很先進，效率很低，造成資源的浪費。</p><p>　　（2）由于鎂元素極為活潑，化學穩(wěn)定性差，極易氧化，在空氣中能夠燃燒,發(fā)出眩目的白光，因此，鎂合金的生產(chǎn)難度很大。液態(tài)鎂容易劇烈氧化、燃燒，故鎂合金

31、的熔煉必須在惰性氣體的覆蓋下進行，且熔煉后需要進行進一步的加工處理。</p><p>　?。?）合金種類少，生產(chǎn)技術(shù)落后。</p><p>　?。?）作為結(jié)構(gòu)材料,鎂合金容易發(fā)生電化學及化學腐蝕，必須采取一定的防護措施才能長期使用,其中鎂合金與鋼螺栓連接發(fā)生嚴重電偶腐蝕。因為鎂屬六方晶系，低溫可開動滑移系少,室溫塑性低，且難于冷加工成型，因而生產(chǎn)棒、板、管型材和沖壓制品的技術(shù)難度大。由于熔

32、點低，高溫力學性能不佳抗蠕變和弛豫性能不足。</p><p>　　1.4 鎂合金的成型工藝方法</p><p><b>　　鑄造</b></p><p>　　鎂合金的主要加工成型方法是鑄造,包括鐵模壓鑄、水冷模鑄造、和半冷模鑄造等方法,皆可用于鎂合金成型工藝。其中，壓鑄是最廣泛的工藝方法，廣泛應(yīng)用于世界各地。壓鑄分為高溫壓鑄和低溫壓鑄，高溫壓

33、鑄常用于加工尺寸較小的零件,在生產(chǎn)中易出現(xiàn)組織疏松?；谶@些生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，近年來的發(fā)展出現(xiàn)了許多新的壓鑄方法,包括真空壓鑄、充氧壓鑄、PED壓鑄[4]和擠壓鑄造等,這些新的壓鑄方法在舊方法的基礎(chǔ)上有了很大的改進，基本可以消除組織疏松等缺陷，從而使零件的致密度良好。</p><p><b>　　(2)塑性成型</b></p><p>　　低溫條件下，鎂合金很難發(fā)生塑

34、性變形；加熱條件下,當溫度達到一定范圍時，塑性成型能力將大幅度提升,成型過程中，加熱溫度、加熱時間、應(yīng)力狀態(tài)對塑性成形的影響很大。目前，鎂合金的塑性成型過程主要為鍛造成型、板料成形。鍛造成型適合在等溫下進行，低溫條件下，鍛造件容易斷裂，在高溫下，鍛造溫度范圍變窄，同樣不利于鍛件；板料成形主要用于汽車行業(yè)中，例如汽車的門板、外輪廓等。</p><p><b>　　擠壓成型</b></p&

35、gt;<p>　　擠壓成型主要用于制造低塑性的工件，例如管、棒材。經(jīng)擠壓成型生產(chǎn)的零件，力學性能很好，同時表面也很光滑，精度良好。在過去的幾年中，鎂合金已成為對于一些追求輕質(zhì)量工程金屬材料的首選。然而，由于他們的密排六方結(jié)構(gòu)（HCP）的結(jié)構(gòu)和較低的層錯能，他們的延展性是有限的，且強度也不夠。一個為了盡量減少這些缺點的有效途徑是發(fā)展鎂細粒結(jié)構(gòu)[5]合金。等通道角擠壓法（ECAE）是一種有效</p><p&

36、gt;　　的方法，并介紹了應(yīng)變嚴重反復(fù)的材料。</p><p><b>　　半固態(tài)成型技術(shù)</b></p><p>　　半固態(tài)成型技術(shù)就是將鎂材控制在半固態(tài)狀態(tài)，加工過程如圖1.5所示，根據(jù)實際需求進行加工。近年來，受到人們重視。其優(yōu)點是：成型溫度低，氣隙的尺寸精度高和重復(fù)性的下部。在當今在鎂合金成型方面具有很重要的意義。其優(yōu)點是：成型溫度低，氣隙的尺寸精度高和重復(fù)性

37、的下部。</p><p>　　圖1.5 半固態(tài)成形過程</p><p><b>　　連接成型技術(shù)</b></p><p>　　鎂合金除了以上成型方法之外，還有連接成型技術(shù)。借助外力作用將成成型件連接起來，俗稱焊接，在工業(yè)生產(chǎn)中，焊接技術(shù)主導(dǎo)應(yīng)用最為廣泛。但鎂合金的焊接工藝過程較為復(fù)雜，下面介紹一些常用的工藝方法：</p><

38、p><b>　?、偃刍?lt;/b></p><p>　　熔化焊方法在鎂合金應(yīng)用中有電弧焊、電子束焊、激光焊、氣焊[6]等。</p><p>　　電弧焊接有許多分支，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于焊接和MIG焊接和 TIG焊接和MIG焊接，Ar本身用作保護氣體，但它們的性質(zhì)差異結(jié)構(gòu)，這使他們在實際應(yīng)用中有很大的區(qū)別。MIG焊接是自動化過程，速度很快，效率高。相比MIG焊接，T

39、IG焊接有其自身的特點，如鎂合金的焊接工藝，可用于焊接鋁鎂合金焊接方法和焊接效果很好，而另一方面可能是TIG焊接過程中無需添加電線，使焊接過程可以獲得一個穩(wěn)定的電弧，這有利于提高焊接質(zhì)量。</p><p>　　電子束、等離子束和激光束在我國被稱為三束。這三個橫梁和應(yīng)用的出現(xiàn)，使得焊接更容易完成，所以難熔金屬的焊接和硬焊金屬上面的方法具有非常突出的優(yōu)勢。電子束的能量能量更加集中，且穿透能力更強，因此，真空電子束焊接

40、應(yīng)用更廣泛。高能電子束焊接比較集中，有小的輸入功率，不會出現(xiàn)缺陷。一種等離子弧焊勢必通</p><p>　　過非自由電弧，也被稱為電弧壓縮，溫度和能量密度比普通電弧、等離子弧顯著更高，因此需要較長的電弧焊接和合適的場合。激光焊接是利用激光束焊接兩個成型零件，它與一般的熔焊相比具有其自身的特點，高能量密度，比電子束甚至更高，低熱輸入焊縫焊接殘余應(yīng)力和變形小，熔化區(qū)和狹窄的熱影響區(qū)，深層滲透，冷卻速度高，焊接少，良好

41、的接合性能，真空電子束時不需要焊接和保護氣體的類型和壓力范圍。實際中應(yīng)適當選擇，在有些成型工藝中，難以確定焊接口，可以通過透明材料可以由聚焦棱鏡或光纖偏轉(zhuǎn)的裝置進行焊接。</p><p><b>　　②壓力焊</b></p><p>　　壓力焊是通過摩擦、擴散和壓力等物理作用，克服了兩個連接表面凹凸，除去氧</p><p>　　化膜和其它污染物

42、，所以原子彼此接近的晶格距離兩個連接表面很近，以便實現(xiàn)牢固的連接。壓力焊接不像熔焊，加熱溫度低于焊件的熔點[7]。根據(jù)加熱，壓接，可分為許多形式，包括電阻焊接、摩擦焊接、擴散焊接和超聲波焊接等，都適用于鎂合金的焊接。</p><p><b>　　③ 釬焊</b></p><p>　　釬焊用一種熔點低于被連接材料熔點的熔化金屬(稱為焊料)作為連接介質(zhì),在連接的界面上起流

43、散、浸潤作用,然后慢慢冷卻結(jié)晶形成結(jié)合面的方法。在釬焊過程中必須通過加熱使釬料熔化,但母材不熔化。根據(jù)釬料熔點的差異,釬焊分為硬釬料和軟釬料。鎂合金的硬釬焊技術(shù)比較成熟,應(yīng)用較廣泛；相比之下，軟釬焊技術(shù)由于難以找到合適的釬料,所以發(fā)展比較緩慢,需要進一步深入研究。</p><p><b>　?、軝C械連接</b></p><p>　　機械連接是適用于鎂合金零件之間或鎂合

44、金與其他不同材料間的一種連接方法,包括鉚接、螺紋連接。鉚接是連接鎂合金零部件最常用的方法之一,鉚接就是通過鉚釘把兩種鎂合金零件接合在一起；而通過螺紋將兩種鎂合金零件連接起來稱為螺紋連接[7]。制作鉚釘?shù)牟牧弦笥泻芨叩牧W性能，因為這些連接不同材料的接頭有時因工作需要會長時間暴露在惡劣環(huán)境中,螺紋等表面很容易生銹、腐蝕；又機械連接的主要方式搭接,需要消耗很多的材料,造成了材料的損失,這不符合用鎂合金減重的初衷,所以現(xiàn)在這個方法的應(yīng)用并不

45、多,一般都用焊接替代。</p><p>　　2 鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用</p><p>　　2.1 鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用</p><p>　　2.1.1武器裝備輕量化的意義</p><p>　　兵法曰：“兵貴神速”。在戰(zhàn)場上，衡量一支部隊快慢的一個重要的因素就是整個部隊機動性的好壞，而武器裝備的重量正是影響部隊機動性好壞的重要因素之

46、一。武器裝備的輕量化是一項很重要的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，目的是提高軍事裝備的作戰(zhàn)性能，提高作戰(zhàn)部隊，尤其是輕型部隊、快速反應(yīng)部隊的戰(zhàn)略和戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)機動性[8]。研究表明，如果單兵的負荷過重,不僅會影響自身的戰(zhàn)斗力，給自己帶來危險，而且會影響部隊整體的持續(xù)作戰(zhàn)能力，甚至陷入被動。使用輕質(zhì)材料，無論是航天還是陸地設(shè)備，不僅可以使武器裝備質(zhì)量變輕、體積變小，更重要的是大大提高了機動性，從而在整體上提高了戰(zhàn)斗力。此外，武器裝備輕量化還可以節(jié)約資源，達到事

47、半功倍的效果。在航天工業(yè)上，輕量化就意味著節(jié)省金錢，這對于我國具有很大的意義。</p><p>　　2.1.2 各類武器裝備應(yīng)用鎂合金材料的分析及典型應(yīng)用實例</p><p>　　隨著科技的進步，武器裝備的發(fā)展也越來越迅速，武器的更新更是不可避免的潮流。這既需要開發(fā)新型材料，同時也需要研發(fā)新的工藝方法及生產(chǎn)技術(shù)。鎂合金由于其質(zhì)量輕、密度小等優(yōu)點受到科研人員們的極大關(guān)注，并逐漸走進了武器裝

48、備里。新時代武器裝備從實際需求出發(fā)，從結(jié)構(gòu)零件選材到加工工藝方法，利用鎂合金的性能特點制造相關(guān)零件，這些目標是可以達成的。下面介紹一些鎂合金在武器裝備中應(yīng)用的具體實例：</p><p><b>　　軍事槍械類</b></p><p>　　可采用鎂合金材料的零部件：機匣、彈匣、槍托體、提把、扳機、瞄準裝置[8]等，見圖2.1、圖2.2</p><p&

49、gt;　　圖1 步槍上可采用鎂合金材料的零部件</p><p>　　圖2.1 鎂合金槍械零件</p><p>　　圖2 槍械鎂合金零件</p><p>　　圖2.2 鎂合金下機閘</p><p><b>　　典型應(yīng)用實例有：</b></p><p>　?、傥覈邪l(fā)的防空導(dǎo)彈發(fā)射器的外殼就是利用鎂

50、合金注射成型工藝制成的；</p><p>　　②比利時采用新型鎂合金材料制造了勃朗寧手槍零件，極大地減輕了手槍的重量；使用起來更加方便靈活。</p><p>　?、勖绹a(chǎn)的經(jīng)典左輪手槍（如圖2.3所示），其槍身零件大部分采用鎂合金加工制成，從體積和質(zhì)量上都有了很大的減少；</p><p><b>　?。?） 裝甲車輛類</b></p&g

51、t;<p>　　技術(shù)上可采用鎂合金材料的零部件：裝甲板、觀察鏡、防護板、動力艙體、差速器、減震器、夜視儀、煙霧發(fā)射器、潛望鏡、瞄準鏡支架、扭力桿、發(fā)動機變速箱、方向盤（見圖2.4）。裝甲板制作過程過程采用了鎂合金軋制技術(shù)，其加工過程如下：</p><p>　　原料→熔煉→鑄造→扁錠→鋸切→銑面→均勻化處理→檢查→一次加熱→一次熱軋→二次加熱→二次熱軋→剪切→三次加熱→三次熱軋→冷軋→酸洗→精軋→成品

52、剪切→退火→固溶處理→檢查→包裝[9]。</p><p><b>　　圖2.3 左輪手槍</b></p><p>　　圖2.4 鎂合金材料的變速箱和方向盤</p><p><b>　　典型應(yīng)用實例有：</b></p><p>　?、倜儡娷娪眉哲嚥捎昧随V合金車身及外殼，不僅達到了輕量化的目的，而且在

53、野戰(zhàn)中機動性良好。</p><p>　　②美國正在采用鎂合金表面防護技術(shù)研制一種先進的水陸兩棲突擊車采用了鎂合金AZ系列制作動力傳送艙和變速箱的殼體。</p><p>　　③美國的 M113“戰(zhàn)場出租車”的車身采用了Mg-Al-Mn合金裝甲板全焊接結(jié)構(gòu)，能夠抵御機槍類和炮彈的殺傷。該裝甲車備有履帶，水路皆可行走，防護能力大大提高，代替了之前的軍用車悍馬。</p><p&

54、gt;　?、苊绹鳰551重型坦克的變速箱體由Mg-Al合金材料制成。</p><p>　?、萱V基儲氫合金電池具有能量密度高、耐過充、防震、低溫性能好、使用壽命長等優(yōu)點，在未來主戰(zhàn)坦克電池的發(fā)展過程中有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。 </p><p><b>　　（3）火炮及彈藥類</b></p><p>　　可采用鎂合金材料的零部件：炮筒、后座體、瞄準裝

55、置、牽引裝置、供彈箱、藥筒等，見圖2.5。</p><p>　　圖2.5 牽引式火炮上可采用鎂合金材料的零部件</p><p><b>　　典型應(yīng)用實例有：</b></p><p>　?、貯MX—30 坦克為法國裝甲部隊的最主要裝備之一，因外殼等零件由鎂合金制成，在作戰(zhàn)能力同一級別的坦克中，質(zhì)量最輕，是近年來法國生產(chǎn)數(shù)量最多的坦克，如圖2.6所

56、示。</p><p>　　圖2.6 AMX-30坦克側(cè)視圖</p><p>　?、谟④娧b備的反坦克槍榴彈采用鎂合金材料加工制作，大大減輕了重量，如圖2.7所示。</p><p>　　③法國的勒克萊爾坦克上的機槍槍身采用了鎂合金材料，總質(zhì)量僅10㎏。</p><p>　　圖2.7 反坦克槍榴彈</p><p>　?、茉趪?/p>

57、外鎂合金已被用于次口徑脫殼軟殼，穿甲彈彈托。美國制造的聯(lián)合直接彈藥。如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.8 ＧＢＵ－３２聯(lián)合直接攻擊彈藥</p><p><b>　　航天航空類</b></p><p>　　技術(shù)上鎂合金部件可用于：飛機架、座椅、機匣、輪轂、齒輪箱、轉(zhuǎn)子配件、飛機起落輪架輪蓋等。</p><p>&

58、lt;b>　　典型應(yīng)用的實例有：</b></p><p>　　①美國利用鎂合金復(fù)合材料綜合性能優(yōu)于其他復(fù)合材料的特性，將衛(wèi)星上的部分零件材料進行了改進。</p><p>　?、谖覈臍?10、殲-11戰(zhàn)斗機、神舟系列衛(wèi)星運載火箭等均采用了鎂合金材料，既有重達幾百千克的大零件，也有幾微米長的小零件。</p><p>　?、勖绹囊患蹷—36轟炸機上使

59、用了將近5000kg鎂板，800kg鎂合金鍛造件，此外還有約300kg鎂合金鑄造件，其中一半是用作結(jié)構(gòu)材料如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.9 B－36轟炸機（陰影部分為鎂合金材料）</p><p>　?、萑毡緦㈡V合金密度小、輕質(zhì)量的特征運用到了微型航天器上，并用鎂合金材料成功地制造出了重量僅為1kg的超小型人造衛(wèi)星，領(lǐng)先世界。</p><p>　?。?）

60、其它類武器裝備</p><p>　?、賹?dǎo)彈：外殼、尾翼及支架等；</p><p>　　②光電產(chǎn)品：高科技電子顯微鏡、激光機等；</p><p>　?、酆娇漳概?、潛水艇和大型工程設(shè)備的一些結(jié)構(gòu)部件。</p><p><b>　　典型應(yīng)用實例有：</b></p><p>　?、倜绹娪霉P記本的外殼就是

61、用鎂合金材料通過擠壓成型制作的，比高分子材料硬20倍，耐磨性也增強了不少。其制作過程如下所示：鑄錠加熱→一次擠壓→切中間坯料→加熱→二次擠壓→人工時效→拉伸矯直→切頭尾取試樣→手工矯直→檢查→切成品打印→氧化上色→成品檢查→包裝；該工藝過程中加熱方式只允許鎂合金在空氣電阻爐中加熱，擠壓溫度最高可以達到480℃，張力拉矯時，需將溫度控制在150～250℃范圍內(nèi)。</p><p>　　②我國的“獵鷹-60”導(dǎo)彈也是由

62、鎂合金材料制作成的，如圖2.10所示，其彈身加工過程如下：彈型設(shè)計→制作模型→選材→焙燒轉(zhuǎn)型→加熱鑄型→真空澆注→鑄造后處</p><p>　　→拉伸試驗→表面處理，毛坯制作完成時需在較大壓強下進行保溫保壓，消除缺陷。</p><p>　　圖2.10 “獵鷹-60”導(dǎo)彈</p><p>　　③美國巴雷特公司生產(chǎn)的巴雷特狙擊槍的狙擊鏡支架（如圖2.11所示）采用了鎂合

63、金制作，能提高射擊精度。</p><p>　?、苊绹钚麻_展了一項旨在減輕槍械重量的研究，這就需要通過鎂合金來完成。</p><p>　?、薅砹_斯以Mg-Al-Zn和Mg-Al-Si等新型結(jié)構(gòu)材料為原料，進行行軍橋梁裝備方面的研究。</p><p>　　圖2.11 巴雷特狙擊槍</p><p>　　3 鎂合金未來的發(fā)展趨勢及研發(fā)方向</

64、p><p>　　3.1鎂合金在武器裝備中的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p><b>　　國內(nèi)外的發(fā)展狀況：</b></p><p>　　由于武器裝備的發(fā)展越來越追求輕量化，鎂合金在武器裝備中的發(fā)展也在快速增長，在我國，大到航天火箭、衛(wèi)星、坦克，小到槍械類，很多零部件都用到了鎂合金材料，且這一發(fā)展趨勢越來越大。 </p><p>

65、;　　此外，隨著鎂合金制備技術(shù)的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也覆蓋了更多行業(yè)。目前，很多類型的民航客機、軍用戰(zhàn)斗機、直升機的發(fā)動機零部件、機翼、螺旋槳、變速箱體、儀器支架結(jié)構(gòu)以及航天發(fā)射器、導(dǎo)彈的很多重要零部件都是由鎂合金制作的。如用Mg-Al-Zn系列鎂合金（簡稱AZ系列）制造WP7戰(zhàn)斗機發(fā)動機的前支撐殼體和殼體蓋[2]；軍用武直-19直升機的螺旋槳、殲擊機-10的發(fā)動機后減速機匣等重要零件就是用在ZM6鑄造鎂合金制作的；在最新研究中,部分高

66、強度鎂合金代替了強度不足的中強度鎂合金，并應(yīng)用在了殲擊機上。</p><p>　　過去，由于制作技術(shù)落后，鎂合金較少應(yīng)用于導(dǎo)彈上。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,近年來，鎂合金在航天及軍用工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛,例如洲際導(dǎo)彈的外殼、尾翼、支撐架等零件,采用了Mg-Al系列鎂合金?；谏鲜鍪吕?，鎂合金材料是追求高水品武器裝備的重要技術(shù)途徑之一，因而研究發(fā)展鎂合金鎂材料是未來武器研究的必然勢。</p><p&g

67、t;　　現(xiàn)代兵器零部件鎂合金化及發(fā)展趨勢</p><p>　　槍械武器、裝甲車輛、戰(zhàn)斗機、導(dǎo)彈、火炮、彈藥、光電儀器、軍用計算機中有很多</p><p>　　零件是用鎂合金做的，其發(fā)展趨勢如下：</p><p>　?、俨捎眯滦洼p質(zhì)量鎂合金裝備代替原來的舊裝備，實現(xiàn)武器現(xiàn)代化，提高機動性。</p><p>　　槍械武器：槍體、槍管、槍托、狙擊鏡

68、支架、瞄準器、彈夾等；</p><p>　　裝甲車輛：坦克外殼、座椅骨架、炮長鏡、變速箱箱體、發(fā)動機慮座、進出水管、空</p><p>　　氣分配器座、機油泵殼體等；</p><p>　　戰(zhàn)斗機：外殼、儀器支架、艙體儀表、螺旋槳、機翼片等；</p><p><b>　　導(dǎo)彈：外殼、尾翼；</b></p>&

69、lt;p>　　火炮及彈藥：炮筒、尾座、供彈箱、牽引器、炮彈外殼、尾翼等；</p><p>　　②代替工程塑料，提高變形能力，延長使用壽命。目前，很多軍用通訊設(shè)備、交通設(shè)備儀表盤都是由工程材料制成的。雖然工程塑料的強度高，但彈性模量小，在實際應(yīng)用中并不理想，且環(huán)境適應(yīng)性差，難以回收，使用時間久了易變形、老化、使用壽命小，很大程度地影響了武器性能。用鎂合金替代這些工程材料，可以使武器的性能更加先進，可替代的主要

70、零部件有：</p><p>　　槍械武器：槍筒、彈夾、槍托體、狙擊鏡支架、把手、前護手等；</p><p>　　軍用器材：各種儀器儀表盤、變速箱箱體、結(jié)構(gòu)件零件、防彈衣、防彈頭盔等。</p><p>　　3.2 鎂合金研究中存在的問題及研發(fā)方向</p><p><b>　?、?存在問題</b></p>&

71、lt;p>　?、?室溫強度低。目前普通鑄造鎂合金和變形鎂合金的室溫抗拉強度都很低,遠低于結(jié)構(gòu)件的需求。</p><p>　　②蠕變抗力小。鎂合金發(fā)生蠕變時，由于蠕變抗力小，容易造成變形量大。</p><p>　?、?變形不足。因鎂合金塑性差，變形較困難，難以滿足需求。</p><p>　?、?耐蝕性較差。由于鎂元素很活潑，很容易與其他元素發(fā)生化學反應(yīng)，導(dǎo)致鎂合

72、金構(gòu)件的腐蝕，過早的超過疲勞極限，造成失效，在潮濕環(huán)境下的工作效果也很不理想。</p><p>　?、莆覈V合金軍事應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)</p><p>　　我國擁有取之不盡、用之不竭的鎂資源，無論在陸地上還是在海洋里都有鎂的蹤跡，為我國在鎂合金方方面的研究打下了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，由于開發(fā)技術(shù)的落后，很多鎂資源還沒有被開發(fā)出來，一些開發(fā)出來的鎂資源受限于落后的生產(chǎn)技術(shù)，不能發(fā)揮最大的功效，不

73、僅事倍功倍，而且還造成了資源的浪費。根據(jù)目前的的發(fā)展趨勢，鎂合金材料大量被應(yīng)用是不容質(zhì)疑的，盡管我國生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)達國家差距較大，但鎂合金方便回收再利用，對環(huán)境的污染也不大，人們利用這點可進行進一步研究。我國鎂合金在軍事裝備中的應(yīng)用要想再上一個層次，應(yīng)當解決兩大問題：首先，要解決鎂合金的腐蝕問題，提高鎂合金的抗腐蝕能力，使其能夠在潮濕等不良條件下能長時間工作；其次，鎂合金的強度對其功能起著至關(guān)重要的作用，因而提高強度成了當務(wù)之急，在其基礎(chǔ)

74、上，研發(fā)新的技術(shù)和開發(fā)新產(chǎn)品，以滿足各種武器裝備中的需求。只有提高了鎂合金的成型技術(shù)，克服鎂合金在室溫下的各種缺陷，提高強度、變形能力、抗腐蝕能力以及鎂合金綜合機械加工性能，研制滿足需求的新型鎂合金產(chǎn)品，進而開發(fā)和拓寬鎂合金的應(yīng)用市場，加大鎂合金的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，這樣才能是我國的鎂合金產(chǎn)業(yè)更上一層樓，矗立于世界之巔。</p><p><b>　?、茄邪l(fā)方向</b></p><p

75、>　　綜上所述,阻礙鎂合金發(fā)展的因素有：鎂資源開發(fā)技術(shù)、鎂合金產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)、鎂合金強度低、耐腐蝕性差、變形能力不足、高溫下性能差等。近年來，我國自主研發(fā)了高純化合表面技術(shù)，基本上解決了耐腐蝕性差的問題。今后，我國仍將在如下幾方面加大科研力度:①開發(fā)新型鎂合金，提高強度、耐熱性；②完善鎂合金的加工技術(shù)，研發(fā)新的加工方法；③壓鑄鎂合金新工藝的研發(fā)(真空壓鑄、壓縮成型、觸摸壓鑄等),改善壓鑄件的機械性能；④開發(fā)鎂合金零件的表面處理技術(shù)及

76、鎂合金廢料的二次利用技術(shù)。⑤降低成本。</p><p><b>　　4 結(jié) 論</b></p><p>　　作為新世紀的新型輕金屬材料,鎂合金越來越受到人們的青睞。新一代武器裝備的零部件選材要求越來越高，在材料性能上不僅要求良好的切削加工工性能，而且還要求良好的抗應(yīng)力腐蝕性能、抗疲勞性能，各種新材料不斷涌入各類武器裝備的結(jié)構(gòu)中，低密度的優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料將會被很大程度

77、地應(yīng)用。對國防武器中結(jié)構(gòu)材料的研究結(jié)果顯示，各國新型鎂合金材料及新工藝的發(fā)展獲得了很大的進步，同時還折射出了新材料在各國未來武器裝備中的發(fā)展方向，很多國家已經(jīng)展開了鎂合金材料相關(guān)的研究，用以滿足各國的需要。我國擁有豐富的鎂物資, 儲存量占到全世界的一多半,將近60%的鎂材生產(chǎn)和出口交易發(fā)生在我國。但是,我國的鎂合金加工技術(shù)很不完善，相對較低,在新材料的應(yīng)用研究與發(fā)達國家仍有一定的差距，而且對環(huán)境造成了很大的污染。因此，大力發(fā)展鎂合金材料

78、在武器裝備上的新技術(shù)，建立我國特有的武器行業(yè)，是未來我國武器裝備技術(shù)發(fā)展的重要方向。開展軍用鎂合金材料及鎂合金零件的研發(fā), 努力形成具有我國特色的支柱產(chǎn)業(yè), 推動國防工業(yè)科技技術(shù)進步。同時,還要帶動鎂合金在民用產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展，進而實現(xiàn)鎂合金行業(yè)的大發(fā)展。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]陳曉龍.《鎂合金球體成型技術(shù)研究》[J].機

79、械工人：熱加工，2004.6</p><p>　　[2]黃曉燕，劉波.《輕合金是武器裝備輕量化的首選金屬材料》[J].輕合金加工技術(shù)，2007,35（1）：12-15</p><p>　　[3]魏文婷.《ZK60鎂合金等溫擠壓成型及組織性能變化規(guī)律研究》[D].武漢理工大學，2010</p><p>　　[4]吉澤升，辛明德，梁維中，宋潤濱，張維旭.《壓鑄鎂合金的研

80、究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景》[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2003,7</p><p>　　[5] x.s.鈴木黃，K，A watazu，即該，N. Saito，J.合金化合物。470</p><p>　　[6]胡學安，胡道榮.《鎂合金的焊接方法及其工藝要素》[J].輕合金加工技術(shù)，2006,34（8)：9-13</p><p>　　[7]劉正軍，蘇允海，劉鐸，程江波，李永奎.《鎂合金

81、及其成型技術(shù)綜述》[J].沈陽工業(yè)大學學報，2006,28（1）：14-20</p><p>　　[8]康鴻躍，陳善華，馬永平，王忠海.《鎂合金在武器裝備中的應(yīng)用》[J].金屬世界， 2008，1</p><p>　　[9]王祝堂.《鎂板材軋制工藝及性能》[J].有色金屬加工，2004，33（3）：8-11</p><p><b&g

82、t;　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在梁紅英老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從發(fā)題目開始，梁老師就開始一步一步指導(dǎo)我，并給我補充了許多專業(yè)知識，為完成論文打下了堅實的基礎(chǔ)。老師每星期都給我安排對應(yīng)的任務(wù)，對于期間出現(xiàn)的問題和疑問，老師都能耐心的幫我解答，并幫我修改了論文的錯誤之處，直到我完成畢業(yè)論文。感謝梁老師一路來對我的幫助，謝謝您！同時，我還要很感謝和我一個工作小組的同學，大家從畢業(yè)設(shè)計