董瀚教授團(tuán)隊(duì)科研成果在2022年第十四屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)主場(chǎng)館展示

　　黨的二十大報(bào)告指出，如期實(shí)現(xiàn)建軍一百年奮斗目標(biāo)，加快把人民軍隊(duì)建成世界一流軍隊(duì)，是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的戰(zhàn)略要求。必須貫徹新時(shí)代黨的強(qiáng)軍思想，貫徹新時(shí)代軍事戰(zhàn)略方針，堅(jiān)持黨對(duì)人民軍隊(duì)的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)，堅(jiān)持政治建軍、改革強(qiáng)軍、科技強(qiáng)軍、人才強(qiáng)軍、依法治軍，加快軍事理論現(xiàn)代化、軍隊(duì)組織形態(tài)現(xiàn)代化、軍事人員現(xiàn)代化、武器裝備現(xiàn)代化，提高捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)、安全、發(fā)展利益戰(zhàn)略能力，有效履行新時(shí)代人民軍隊(duì)使命任務(wù)。

　　11月8日—13日，2022年第十四屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)在珠海拉開帷幕。由上海大學(xué)、上海大學(xué)（浙江）高端裝備基礎(chǔ)件材料研究院、河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司、中國(guó)冶金報(bào)社、冶金工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究中心等多家單位組成的披堅(jiān)執(zhí)銳新材料團(tuán)隊(duì)，薈聚了國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)科研力量和產(chǎn)業(yè)資源，構(gòu)建了一支產(chǎn)學(xué)研用媒一體化的新材料團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)在國(guó)防裝備用材料技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用方面取得了階段性的成果，防護(hù)材料在戰(zhàn)爭(zhēng)中始終發(fā)揮著關(guān)鍵作用，高的防護(hù)能力和低的面密度一直是裝甲防護(hù)材料追求的目標(biāo)。我國(guó)在現(xiàn)有防護(hù)材料性能的極限化和新材料的研發(fā)方面持續(xù)投入和創(chuàng)新，取得了諸多成果。一代材料一代裝備，武器裝備影響著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的演變，材料是武器裝備發(fā)展的基石。圍繞著矛與盾，材料始終在不斷發(fā)展。披堅(jiān)執(zhí)銳新材料團(tuán)隊(duì)致力于國(guó)防科技，為落實(shí)“國(guó)防科技和武器裝備重大工程”目標(biāo)任務(wù)而奮斗。團(tuán)隊(duì)以基礎(chǔ)原材料為支撐，在輕型戰(zhàn)術(shù)車輛模塊化車體、未來戰(zhàn)士、軍用防彈防爆方艙、高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)等四類代表性裝備上開展了新材料的研發(fā)與典型示范應(yīng)用，相關(guān)裝備已在2022年第十四屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)主場(chǎng)館進(jìn)行展示。

　　高防護(hù)模塊化設(shè)計(jì)的戰(zhàn)術(shù)車輛車身是材料生產(chǎn)與裝備制造密切結(jié)合的一個(gè)范例。車身基于新一代高性能防護(hù)鋼設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了防護(hù)、輕量化、成本的最佳組合。具有靈活與拓展性，可升級(jí)到北約4級(jí)，一體化方案可同時(shí)滿足公安、武警、軍隊(duì)多任務(wù)需求。可重構(gòu)車體，集成乘員緩沖技術(shù)，全車無焊接薄弱區(qū)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)成本大幅降低，防護(hù)性能大幅提升。

　　以高防護(hù)模塊化輕型戰(zhàn)術(shù)車輛車身為載體，展示了團(tuán)隊(duì)研制的各種配套新材料，包括兼具優(yōu)異工藝性能的高強(qiáng)度的裝甲鋼板制備的車頂與側(cè)圍件、高強(qiáng)超韌防爆鋼板制備的底部防雷組件、超高強(qiáng)鋼制備的超高強(qiáng)緊固件，稀土耐蝕普碳鋼制備地板，同時(shí)展示了長(zhǎng)壽命身管鋼、超高強(qiáng)度侵徹彈鋼等火力系統(tǒng)用高性能材料。其中硬度500~550HB級(jí)高強(qiáng)防彈鋼板，采用低碳當(dāng)量合金設(shè)計(jì)和先進(jìn)工藝生產(chǎn)流程，純凈度高，具有良好冷成形和焊接性能。900~1300MPa級(jí)高強(qiáng)韌防爆鋼板，具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配與抗爆性能，采用大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、成本可控。12.9~19.8級(jí)高強(qiáng)緊固件及材料，從國(guó)內(nèi)現(xiàn)役最高到團(tuán)隊(duì)開發(fā)的世界最高強(qiáng)度等級(jí)緊固件，可滿足輕量化需求。同時(shí)研制了更高強(qiáng)韌性火炮身管材料和不同強(qiáng)韌性級(jí)別的侵徹彈材料，并大幅降低成本，提升了軍工材料的保供能力。

　　世界各國(guó)的單兵作戰(zhàn)力量在由增加人員數(shù)量向增強(qiáng)單兵作戰(zhàn)效能轉(zhuǎn)變。單兵防護(hù)裝備的輕量化、高防護(hù)、模塊化和靈活性成為了未來戰(zhàn)士發(fā)展的重中之重。團(tuán)隊(duì)組建的國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)研發(fā)力量，研制出了增韌防彈陶瓷和增強(qiáng)防彈纖維，通過技術(shù)創(chuàng)新復(fù)合出的防彈插板比傳統(tǒng)的NIJ IV級(jí)防彈插板減重10%~12%，還能抵抗新型8.6mm狙擊彈15米0度擊穿；研制的輕量化IIIA級(jí)防彈頭盔裸盔重量不大于800g，防17格令V50≥720 m/s。該輕型復(fù)合防護(hù)插板材料用于新結(jié)構(gòu)防彈衣，并結(jié)合人體工學(xué)，針對(duì)士兵作戰(zhàn)輕量化、多元威脅、高防護(hù)的需求，開展全身型防護(hù)戰(zhàn)衣功能模塊分解與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，制備出了模塊化新結(jié)構(gòu)防彈衣，防護(hù)面積增加，同步也在進(jìn)行與人體結(jié)構(gòu)相關(guān)的彈道損傷和沖擊波損傷模擬工作。助力外骨骼方面，以實(shí)現(xiàn)外骨骼總重接近10kg，助力輸出達(dá)到40N·m，行走速度達(dá)到4km/h，可減輕士兵背負(fù)重量90%以上。為打造“未來戰(zhàn)士”奠定了強(qiáng)有力的材料和防護(hù)模塊制備基礎(chǔ)。

　　高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)與新材料

　　發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，是裝甲車輛和航空航天裝備的動(dòng)力之源，與材料質(zhì)量密切相關(guān)。團(tuán)隊(duì)采用高純生鐵、超高純生鐵制造的蠕墨鑄鐵缸體和缸蓋等可以顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度。高純鐵與超高純鐵是依托國(guó)際領(lǐng)先的、獨(dú)有的超高純生鐵生產(chǎn)裝備和“三精法（精料、精煉、精處理）+深度提純”工藝生產(chǎn)而成，確保了高純生鐵的高純凈度、高穩(wěn)定性、高一致性的“三高”品質(zhì)。

　　此外，更高純度的高/超純鐵是制備武器裝備與航空航天的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承需要滿足更長(zhǎng)壽命、更高DN值、更高溫度、更大負(fù)荷、更耐蝕、更惡劣的工作環(huán)境，因此需要進(jìn)一步提升軸承鋼質(zhì)量和性能一致性。通過對(duì)火法冶金可去除的各元素特性及龍鳳山鑄業(yè)的高/超生鐵的工藝技術(shù)研究，經(jīng)過多次專家論證會(huì)，創(chuàng)新了火法冶金生產(chǎn)4N級(jí)高純鐵的工藝路線。目前已完成百公斤4N級(jí)高純鐵中試線建設(shè)并試產(chǎn)。本團(tuán)隊(duì)采用4N級(jí)純鐵原材料生產(chǎn)高純凈M50軸承鋼，從源頭上避免雜質(zhì)存在，可表現(xiàn)出更好的疲勞性能，將大幅度提高航發(fā)軸承的使用壽命。

　　采用目前主流的HB500級(jí)防彈鋼板制造而成。高純凈度、低碳當(dāng)量、組織均勻一致、有利于冷成形的織構(gòu)保證HB500防彈鋼板具有優(yōu)異的冷彎性能，可滿足方艙與裝甲裝備的高效制造需求。立墻裝甲板厚度4.0mm，可滿足GA164 C級(jí)防護(hù)要求，且通過冷成形多道次大角度折彎加工成瓦楞狀，不僅提高結(jié)構(gòu)剛度和焊接性，還可以提升方艙的防彈防爆性能；頂?shù)籽b甲鋼板厚度6.5mm，可滿足STANG 4569 I級(jí)防護(hù)要求，且可有效抵抗手雷爆炸與破片破壞。方艙可以做到全方位無死角抵抗子彈、彈片、手雷、撬砸等暴恐破壞；兼?zhèn)淞思b箱的可移動(dòng)性，注重使用人員的工作生活舒適方便。可用于軍警執(zhí)勤、海外工程、維和部隊(duì)、重要裝備物資運(yùn)輸存儲(chǔ)等危險(xiǎn)環(huán)境。

　　材料學(xué)院董瀚教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)投身國(guó)防科技，落實(shí)國(guó)防科技和武器裝備重大工程，緊密結(jié)合科學(xué)發(fā)現(xiàn)—技術(shù)創(chuàng)新—工程實(shí)踐三個(gè)層面，開展材料生產(chǎn)—零件構(gòu)件制造—服役失效評(píng)價(jià)全鏈條形式的研發(fā)工作，在純鐵、鋼、鑄鐵、防彈陶瓷材料、防彈高分子材料等材料領(lǐng)域形成了持續(xù)創(chuàng)新的研發(fā)能力，為我國(guó)新軍事裝備打造堅(jiān)強(qiáng)鎧甲。